《高电压技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 雷电放电及防雷保护装置

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 本章生要内容 第一并电放电和雷电过电压 第二书防保护装置

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 2/42 第一节 雷电放电和雷电过电压 第二节 防雷保护装置 ➢ 本章主要内容

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节雷电放电和雷电过电压 ◆雷电放电在电力系统中的危害 口雷电过电压:造成电力糸统绝缘故障和停电事故 的主要原因之一; 口巨大雷电流:有可能使被击物体蚱毁、燃蛲、使 导体嬷断或通过电动力引起机械损坏。 西电的热效应:雷电流很大但作用肘间很短,因此只 能产生局部高遥,可使体积较小的金属化。雪电通 道温度15000~20000℃,可引起森林大火 西电的机械效应:雷电流流过物体,发热导致物体内 的水分急剧燕发,产生气体,气体膨胀的机械作用可 使树木劈劈裂,澋物的的破裂、爆炸

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 3/42 第一节 雷电放电和雷电过电压 ◆ 雷电放电在电力系统中的危害  雷电过电压：造成电力系统绝缘故障和停电事故 的主要原因之一；  巨大雷电流：有可能使被击物体炸毁、燃烧、使 导体熔断或通过电动力引起机械损坏。 ➢ 雷电的热效应：雷电流很大但作用时间很短，因此只 能产生局部高温，可使体积较小的金属熔化。雷电通 道温度15000~20000℃，可引起森林大火 ➢ 雷电的机械效应：雷电流流过物体，发热导致物体内 的水分急剧蒸发，产生气体，气体膨胀的机械作用可 使树木劈劈裂，器物的的破裂、爆炸

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节當电放电和當电过电压 雷云的形成 ◆雷云的形成机理获得比较广泛认同的是水滴分裂起电理论 ◆大水滴分裂成水珠和细 H(kn) 微的水冰,出现电荷分 离现象,大水珠带正电 5 N-19 ,小水帶负电,细微 水被上升气流带往高 空,形成火片帶负电的 雷云。 ◆带正电的水珠,形成雨 水落向地面,或者悬浮 图7-1雷云中的电荷分布 在云中,形成雷云下部 局部正电荷区

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 4/42 一．雷云的形成 第一节 雷电放电和雷电过电压 ◆ 大水滴分裂成水珠和细 微的水沫，出现电荷分 离现象，大水珠带正电 ，小水沫带负电，细微 水沫被上升气流带往高 空，形成大片带负电的 雷云。 ◆ 带正电的水珠，形成雨 水落向地面，或者悬浮 在云中，形成雷云下部 局部正电荷区 ◆ 雷云的形成机理获得比较广泛认同的是水滴分裂起电理论

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节當电放电和當电过电压 二.雷电放电过程 ◆雷电放电的本质是一种超长气隙的不均匀放电(先导放电) 1一先导放电通道 2-强电离区 3一主放电通道 ①对地先导放电——雷云中的负电荷积聚,同肘在地面上感应 出正电荷,当雷云与大地之间局部电场强度超过大气击穿场 强肘,开始有局部放电通道自雷云边缭向大地发畏。 口先导放电通道具有导电性,因此雷云中的负电荷泗通道分 布,且继焕向地面延仲,地面上的感应正电荷也逐渐增多

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 5/42 1－先导放电通道 2－强电离区 3－主放电通道 第一节 雷电放电和雷电过电压 二．雷电放电过程 ◆ 雷电放电的本质是一种超长气隙的不均匀放电（先导放电） ① 对地先导放电——雷云中的负电荷积聚，同时在地面上感应 出正电荷，当雷云与大地之间局部电场强度超过大气击穿场 强时，开始有局部放电通道自雷云边缘向大地发展。  先导放电通道具有导电性，因此雷云中的负电荷沿通道分 布，且继续向地面延伸，地面上的感应正电荷也逐渐增多

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节釁电放电和雪电过电 先导放电通道 2-强电离区 ↓3-主放电通道 中 {◆ ②迎面先导形成 ◇先导通道发畏临近地面肘,由于局部空间电炀强度的增 加,常在地面突起处出现正电荷的先导放电向天空发畏 ,这种先导称为迎面先导

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 6/42 1－先导放电通道 2－强电离区 3－主放电通道 第一节 雷电放电和雷电过电压 ② 迎面先导形成 ◆ 先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增 加，常在地面突起处出现正电荷的先导放电向天空发展 ，这种先导称为迎面先导

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节釁电放电和雪电过电 先量放电通道 2-强炮离区 ↓3-主救电遁道 中 宁[◆ ③主放电阶段 ◇当先导通道到达地面或与迎面先导相遇以后,就在通道 端部因大气强烈电离而产生高密度的等离子区 ◆此区城旬下而上迅速传播,形成一条高导电率的等离子 体通道,使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电 荷迅速中和,贯穿大地和雷云之间 7/

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 7/42 1－先导放电通道 2－强电离区 3－主放电通道 第一节 雷电放电和雷电过电压 ③ 主放电阶段 ◆ 当先导通道到达地面或与迎面先导相遇以后，就在通道 端部因大气强烈电离而产生高密度的等离子区 ◆ 此区域自下而上迅速传播，形成一条高导电率的等离子 体通道，使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电 荷迅速中和，贯穿大地和雷云之间

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节當电放电和當电过电压 雷电参数 1.雷电活动频度一雷暴日T及雷暴小时T ◆雷暴日T——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T——一年中发生雷电放电的小教,在一个小时 内只要有一次雷电,即计为一个雷电小肘。 口一个雷暴日折合三个雷暴小肘。 口Tn40,多雷区 口Ta>90,强雷区

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 8/42 第一节 雷电放电和雷电过电压 三．雷电参数 1. 雷电活动频度—雷暴日Td及雷暴小时Th ◆ 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。  一个雷暴日折合三个雷暴小时。  Td 40，多雷区  Td >90，强雷区

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节當电放电和當电过电压 2.地面落雷密度(y)和雷击选择性 ◆地面落雷密度一表示每平方公里地面在一个雷暴日 受到的平均雷击次数 口我国标准对T4=40的地区,取=0.07 ◆易击区 口空旷地区:雷击高的物体 口山区:有附山顶物体,有肘迎风面 口与地质条件有关:地质有矿物质

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 9/42 第一节 雷电放电和雷电过电压 2. 地面落雷密度(  )和雷击选择性 ◆ 地面落雷密度 —表示每平方公里地面在一个雷暴日 受到的平均雷击次数  我国标准对Td ＝40的地区，取 ＝0.07 ◆ 易击区  空旷地区：雷击高的物体  山区：有时山顶物体，有时迎风面  与地质条件有关：地质有矿物质  

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节當电放电和當电过电压 3.雷道波阻抗 ◆雷道波阻抗的概念 口雷电通道长度数千米,芊径仅为教厘來,类似于 条分布参教线路,具有某一等值波阻抗,称为雷道 波阻抗。 ◆主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为z的雷道 投射到雷击点的波过程。 ◆我国有关规程建议取Z0≈3002 4.雷电的极性 ◆负极性雷击均占75~90%,对设备绝缘危害较大,防雷 计算中一般均按负极性考虑

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 10/42 第一节 雷电放电和雷电过电压 3. 雷道波阻抗 ◆ 雷道波阻抗的概念  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。 ◆ 主放电过程可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。 ◆ 我国有关规程建议取Z0 ≈ 300Ω 4. 雷电的极性 ◆ 负极性雷击均占75～90%，对设备绝缘危害较大，防雷 计算中一般均按负极性考虑

高电压技术 目第五拿雪电放电及防管保护浆量 第一节當电放电和當电过电压 5.雷电流幅值(Ⅰ) ◆雷电流的定义 口雷电流为雷击于低接地电阻(≤309)的物体肘流过雷击点 的电流。表示雷电强度 雷电流幅值大小 2znZ0≈300>Z(≤3 I≈21 (z+2)忽略Z 0 O21.Z ◆雷电流幅值超过的概率P 电流入射波 口一般地区P 雷道波阻抗 88 Z被击物阻抗 口少香区 P 44

高电压技术 第五章 雷电放电及防雷保护装置 11/42 第一节 雷电放电和雷电过电压 5. 雷电流幅值（I） ◆ 雷电流的定义  雷电流为雷击于低接地电阻(≤ 30Ω)的物体时流过雷击点 的电流。表示雷电强度 ◆ 雷电流幅值大小 ◆ 雷电流幅值超过I的概率P  一般地区  少雷区 Z0 Z I 0 0 2I Z I0—电流入射波 Z0—雷道波阻抗 Z—被击物阻抗 0 0 0 2 ( ) I Z I Z Z = + 0 Z Z      300 ( 30 ) 忽略Z 0 I I  2 lg 88 I P = − lg 44 I P = −