雷電及防雷過電壓-雷電的形成過程及危害(高電壓技術(shù))

過電壓及防雷保護(hù)感應(yīng)雷過電壓危害感應(yīng)雷過電壓感應(yīng)雷過電壓是雷擊線路附近大地，由于雷電通道周圍空間電磁場(chǎng)的急劇變化，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓。過電壓有兩個(gè)分量，一個(gè)是電磁耦合分量，一個(gè)是靜電感應(yīng)分量感應(yīng)雷過電壓模型先導(dǎo)放電階段在雷云放電的先導(dǎo)階段，先導(dǎo)通道中充滿了電荷，如左圖。這些電荷對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng)，在負(fù)先導(dǎo)附近的導(dǎo)線上積累了異號(hào)的正束縛電荷，而導(dǎo)線上的負(fù)電荷則被排斥到導(dǎo)線的遠(yuǎn)端感應(yīng)雷過電壓模型主放電階段當(dāng)先導(dǎo)到達(dá)附近地面時(shí)，主放電開始，先導(dǎo)通道中的電荷被中和，與之相應(yīng)的導(dǎo)線上的束縛電荷得到釋放，以波的形式向?qū)Ь€兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，如左圖所示感應(yīng)雷過電壓模型

感應(yīng)雷過電壓特點(diǎn)

感應(yīng)雷過電壓危害與直擊雷過電壓相比，感應(yīng)雷過電壓的波形較平緩，波頭時(shí)間在幾μs到幾十μs，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)危害相對(duì)較小，但頻次較高。由于感應(yīng)雷過電壓一般不超過400kV，感應(yīng)雷對(duì)110kV及以上電壓等級(jí)線路絕緣閃絡(luò)影響不大，但仍能使35kV及以下電壓等級(jí)線路絕緣閃絡(luò)

通過本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握感應(yīng)雷電過電壓的概念、模型及其危害，為后續(xù)輸電線路防雷保護(hù)課程打好理論基礎(chǔ)。過電壓及防雷保護(hù)雷電參數(shù)雷電參數(shù)

雷電參數(shù)

雷電參數(shù)

雷電參數(shù)雷電流極性據(jù)統(tǒng)計(jì)，負(fù)極性雷占總數(shù)75-90%負(fù)極性的沖擊過電壓線路傳播時(shí)衰減少，對(duì)設(shè)備危害大，計(jì)算時(shí)，一般按負(fù)極性雷來考慮為什么負(fù)極性雷占多數(shù)？雷電參數(shù)

雷電參數(shù)

雷電參數(shù)

雷電流的等值波形(a)雙指數(shù)波；(b)斜角波；(c)半余弦波雷電參數(shù)

通過本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握雷電的一些基本參數(shù)，理解各參數(shù)的意義和用途，為今后的課程學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。過電壓及防雷保護(hù)雷電放電過程雷電雷電（lightning）雷電是自然界的一種常見現(xiàn)象，它由帶電荷的雷云引起。在帶有大量不同極性或不同數(shù)量的電荷的雷云之間、雷云和大地之間形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，其電位差可達(dá)數(shù)十至數(shù)百兆伏。本質(zhì)上屬于長(zhǎng)間隙放電的一種形式雷云帶電云的形成水水蒸氣水滴或冰晶云雷云帶電強(qiáng)氣流使云中水滴吹裂，較大的水滴帶正電，較小的水滴帶負(fù)電，小水滴同時(shí)被氣流帶走，使云中各部分帶不同的電荷水在結(jié)冰時(shí)，冰粒會(huì)帶正電，被吹走的水帶負(fù)電帶電過程也可能和他們吸收離子、碰撞或融合有關(guān)蒸發(fā)上升冷卻聚集雷云帶電雷云中的電荷分布一般不均勻，形成若干個(gè)電荷密集中心，每個(gè)電荷中心的電荷約為0.1-10C平均電場(chǎng)強(qiáng)度：1.5kV/cm實(shí)測(cè)雷云放電前的最大場(chǎng)強(qiáng)：3.4kV/cm大氣壓下均勻空氣間隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)：30kV/cm雷云放電過程先導(dǎo)主放電余輝放電雷云放電過程

雷云放電過程主放電迎面先導(dǎo)與下行先導(dǎo)相遇，發(fā)生強(qiáng)烈的中和過程，形成極大的電流，稱為主放電，放電電流大，時(shí)間短余輝放電主放電結(jié)束后，雷云中剩余的電荷沿主放電通道下移，稱為余輝放電。放電電流小，時(shí)間長(zhǎng)雷云放電過程雷電是自然界的一種常見現(xiàn)象，本質(zhì)上是長(zhǎng)間隙放電。本節(jié)主要介紹雷電、雷云帶電及雷云放電過程，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)雷電。過電壓及防雷保護(hù)直擊雷過電壓危害直擊雷過電壓雷電放電作為一種強(qiáng)大的自然力的爆發(fā)是難以制止的，產(chǎn)生的雷電過電壓可高達(dá)數(shù)百至數(shù)千kV，雷電過電壓可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種。直擊雷過電壓是由于雷電放電，強(qiáng)大的雷電流直接流經(jīng)被擊物產(chǎn)生的過電壓特征流過被擊物的電流大負(fù)極性雷過電壓居多形成的過電壓高常見形式雷擊輸電導(dǎo)線雷擊線路檔距中央雷擊桿塔塔頂直擊雷過電壓模型

先導(dǎo)放電模型直擊雷過電壓模型彼得遜等效電路

直擊雷過電壓模型

直擊雷過電壓模型

直擊雷過電壓危害電效應(yīng)破壞電性質(zhì)的破壞作用，表現(xiàn)在雷擊形成的數(shù)十萬乃至數(shù)百萬伏的沖擊電壓，畸變線路電壓、電流；巨大的雷電流流入地下，會(huì)在雷擊點(diǎn)接地周圍的5~10m范圍內(nèi)形成極高的電壓，可直接導(dǎo)致接地電壓和跨步電壓的觸電事故。如雷擊輸電線路時(shí)，線路電壓畸變嚴(yán)重直擊雷過電壓危害

直擊雷過電壓危害機(jī)械效應(yīng)破壞機(jī)械性質(zhì)的破壞作用，表現(xiàn)為被擊物直接遭到破壞，甚至爆裂成碎片，這是由于巨大的雷電流通過被擊物時(shí)，使被擊物縫隙中的氣體劇烈膨脹，縫隙中的水分也急劇蒸發(fā)為大量氣體，致使被擊物破壞或爆炸。此外，同性電荷之間的斥力、電流拐彎處的