沈阳工程学院：《高电压技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 雷电放电与防雷保护装置

第八章雷电放电与防雷保护装置 雷电放电电流高达数十、数百千安。 令雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压。 令产生巨大电流,使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过 电动力引起机械损坏。 8.1雷云放电与雷电参数 、雷云的形成 水滴分裂起电理论 大水珠带正电 10℃ 小水珠带负电; 带负电的雷云 局部正电荷 mmmtmmmzmozmmmrmmm 图8-1雷云中的电荷分布

第八章 雷电放电与防雷保护装置 雷电放电电流高达数十、数百千安。 ❖ 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压。 ❖ 产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过 电动力引起机械损坏。 8.1 雷云放电与雷电参数 一、雷云的形成 水滴分裂起电理论 大水珠带正电 小水珠带负电； 图7-1 带负电的雷云 局部正电荷 图8-1 雷云中的电荷分布

、雷电放电过程 第一次主放电-→箭状先导-→第三次主放电 20,0004s 1000ps 1000s 雷云 分级 先导 魔楼 先导 第一次 第二次 主放电 主电 大地 100us 0.03 0.03s 时间 图8-2雷电放电过程

二、雷电放电过程 第一次主放电－→箭状先导－→第三次主放电 图7-2 图8-2 雷电放电过程

、雷电参数 (一)电活动频度一-雷暴日及雷暴小时 雷暴日T:一年中发生雷电的天数,以听到雷声为准,在 天内只要听到过雷声,无论次数多少,均计为一个雷 暴日。 雷暴小时T:一年中发生雷电放电的小时数,在一个小时 内只要有一次雷电,即计为一个雷电小时。 雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌 有关。 T440,多雷区;T4>90,强雷区

三、雷电参数 (一)雷电活动频度－－雷暴日及雷暴小时 雷暴日Td：一年中发生雷电的天数，以听到雷声为准，在 一天内只要听到过雷声，无论次数多少，均计为一个雷 暴日。 雷暴小时Th：一年中发生雷电放电的小时数，在一个小时 内只要有一次雷电，即计为一个雷电小时。 雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌 有关。 Td 40，多雷区； Td >90，强雷区

表8-1我国主要城市年平均雷暴日日/年 城市雷暴日城市雷暴日城市雷暴日 北京367合肥301贵阳489 天津286福州576昆明628 石家庄315南昌585拉萨732 太原364济南26.3西安17.3 呼和浩特375郑州 22.6 州236 沈阳271武汉37.8西宁329 长春366长沙49.5银川|197 哈尔滨|30.9广州876乌鲁木齐9,3 上海322南宁886海口1138 南京 35.1 重庆410台北 27.9 杭州400成都369香港340

城市 雷暴日 城市 雷暴日 城市 雷暴日 北京 36.7 合肥 30.1 贵阳 48.9 天津 28.6 福州 57.6 昆明 62.8 石家庄 31.5 南昌 58.5 拉萨 73.2 太原 36.4 济南 26.3 西安 17.3 呼和浩特 37.5 郑州 22.6 兰州 23.6 沈阳 27.1 武汉 37.8 西宁 32.9 长春 36.6 长沙 49.5 银川 19.7 哈尔滨 30.9 广州 87.6 乌鲁木齐 9.3 上海 32.2 南宁 88.6 海口 113.8 南京 35.1 重庆 41.0 台北 27.9 杭州 40.0 成都 36.9 香港 34.0 表8-1 我国主要城市年平均雷暴日 日/年

(二)地面落雷密度(Y) γ—每个雷暴日每平方公里地面平均落雷次数。 r=ard a—常数,取0.023; C—常数,取0.3 T=40的地区,取γ=0.07 每100km线路每年遭受雷击次数 N=yXB×100×7 6+4h B 输电线路揽雷宽度 1000 6+4h n=r ×100×7 1000

(二)地面落雷密度(γ) γ ---每个雷暴日每平方公里地面平均落雷次数。 c Td  = α---常数，取0.023 ; C ---常数，取0.3 Td ＝40的地区，取γ＝0.07 每100km线路每年遭受雷击次数 − −输电线路揽雷宽度 + = =    1000 4 100 b h B N B Td  Td b h N   + = 100 1000 4 

(三)雷道波阻抗(Z0) 雷电通道长度数千米,半径仅为数厘米,类似 于一条分布参数线路,具有某一等值波阻抗,称 为雷道波阻抗 主放电过程看作是一个电流波沿着波阻抗为Zo 的雷道投射到雷击点的波过程。Z0≈3009 四)雷电的极性 负极性雷击均占75~90%

(三)雷道波阻抗（Z0） 雷电通道长度数千米，半径仅为数厘米，类似 于一条分布参数线路，具有某一等值波阻抗，称 为雷道波阻抗。 主放电过程看作是一个电流波沿着波阻抗为Z0 的雷道投射到雷击点的波过程。 Z0≈ 300Ω (四)雷电的极性 负极性雷击均占75~90%

(五)雷电流幅值(I) 雷击于低值接地电阻(≤309)的物体时流过 雷击点的电流。用雷电流幅值分布概率表示: lgp/ 般地区 88 Ig P T<20的地区 44

(五)雷电流幅值（I） 雷击于低值接地电阻(≤ 30Ω)的物体时流过 雷击点的电流。用雷电流幅值分布概率表示： 的地区 一般地区 T 20 44 lg 88 lg = −  = − d I P I P

(六)电流的波前时间、陡度及波长 雷电流的波前时间T1:1~4us的范围内,平均为 2.6uS 波长T20~100u的范围内,多数为40us 我国防雷设计采用26/40us的波形。 雷电流波前的平均陡度a=Ⅳ2.6(kAus)最大 取50kAus

(六)雷电流的波前时间、陡度及波长 雷电流的波前时间T1:1~4us的范围内，平均为 2.6us。 波长T2:20~100us的范围内，多数为40us。 我国防雷设计采用2.6/40us的波形。 雷电流波前的平均陡度 a＝I/2.6 (kA/us) 最大 取50 kA/us

(七)雷电流的波形 (a)双指数波 Bt (b)平顶斜角波 波头陡度 (b) (a)半余弦波 cos ot 2 角频率 26S 图8-3雷电流波形

(七)雷电流的波形 （c） 0 t I  f i （b） （a） 图8-3 雷电流波形 （a）双指数波 ( t) I i 1 cos 2 = − ( ) t t i I e e   = − （b）平顶斜角波 （a）半余弦波 = − −波头陡度 f   I s f f      = −角频率， = 2.6

四、雷电过电压的形成 (-)雷电放电的计算模型 4 d A A A R R R 0 〔b 图8-4雷电放电计算模型和等值电路 (a)先导放电;(b)主放电;(c)计算模型; (d)电压源等值电路;(e)电流源等值电路

四、雷电过电压的形成 (一)雷电放电的计算模型 图8-4 雷电放电计算模型和等值电路 （a）先导放电；（b）主放电；（c）计算模型； （d）电压源等值电路；（e）电流源等值电路