雷电过程与雷电参数.ppt

雷电过程与雷电参数
第一页，共二十一页。
第二页，共二十一页。
第三页，共二十一页。
欧美雷电科学的建立
著名的风筝试验（17世纪，富兰克林）： 240米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm的电火花
著名科学雷电过程与雷电参数
第一页，共二十一页。
第二页，共二十一页。
第三页，共二十一页。
欧美雷电科学的建立
著名的风筝试验（17世纪，富兰克林）： 240米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm的电火花
著名科学家G W Richman（1711－1753）（彼得堡科学院院士）观察雷电而死亡
高速摄影、记录示波器、雷电定向定位仪等现代化测量技术（丰富人类对雷电的认识）
第四页，共二十一页。
从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是：
雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一
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。
雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。
第五页，共二十一页。
雷云的形成
雷电放电过程
雷电参数
雷电过电压的形成
第一节 雷电过程与雷电参数
第六页，共二十一页。
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。
雷云下部局部正电荷区。
一、雷云的形成
第七页，共二十一页。
雷电放电就其本质而言是一种超长气隙的火花放电。
二、雷电放电过程
负极性棒板
不能顺利向前发展
第八页，共二十一页。
雷电放电过程
基本过程：先导放电阶段 ；主放电阶段；余辉放电阶段
第九页，共二十一页。
主放电：先导靠近地面时，进入主放电阶段，强烈的电荷中和过程，伴随着雷鸣和闪光。主放电的时间极短，只有50~100微秒，放电发展速度50~100m/微秒。电流幅值高达数十甚至数百千安；
余辉阶段：主放电完成后，云中剩余电荷沿着导电通道开始流向大地，这一阶段称放电的余辉阶段，电流数百安。
先导放电：雷云中的电荷分布是不均匀的，当雷云中的某个电荷密集中心的电场强度达到空气击穿场强（25~30kV/cm，有水滴时仅为10kV/cm）时，空气便开始电离，形成指向大地的一段电离的微弱导电通道；
第十页，共二十一页。
分级先导：多次先导 主放电的重复过程，每次间歇时间为几十毫秒，放电次数一般为2~3次，最多为４０次
雷云中可能存在多个电荷中心，当第一个电荷中心完成上述放电过程后，可能引起其他电荷中心向第一个中心放电，并沿着第一次放电通路发展。
第十一页，共二十一页。
理解以下几点：
雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放
被击物体的电位取决于雷电流和被击物体阻抗的乘积
从电源性质看，相当于一个电流源的作用过程
人们能够测知的电量，重要是流过被击物体的电流
雷电放电由带电荷的雷云引起
大多数的放电发生在雷云之间－不危险
少数的放电发生在雷云和大地之间－危险
对地放电的雷云大多数带负电荷
第十二页，共二十一页。
(一)雷电活动频度——雷暴日及雷暴小时
雷暴日Td是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是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。
雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关 Td <15，少雷区；>40，多雷区；>90，强雷区
三、雷电参数
雷暴日和雷暴小时的统计中，并没有区分雷云之间的放电和雷云对地的放电。但是，只有落地雷才有可能产生对电力系统造成危害的过电压。
第十三页，共二十一页。
(二)地面落雷密度( )和雷击选择性
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 ＝
(三)雷道波阻抗（Z0）
雷电通道长度数千米，主放电时如同导体，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
第十四页，共二十一页。
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。
(五)雷电流幅值（ ）
通常定义雷电流为雷击于低阻接地电阻(≤ 30Ω)的物体时流过雷击点的电流。它近似等于电流入射波 的两倍，即
一般地区，雷电流幅值超过 的概率