雷電及防雷過電壓-雷電的形成過程及危害(高電壓技術)

過電壓及防雷保護感應雷過電壓危害感應雷過電壓感應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的急劇變化，在導線上產生的過電壓。過電壓有兩個分量，一個是電磁耦合分量，一個是靜電感應分量感應雷過電壓模型先導放電階段在雷云放電的先導階段，先導通道中充滿了電荷，如左圖。這些電荷對導線產生靜電感應，在負先導附近的導線上積累了異號的正束縛電荷，而導線上的負電荷則被排斥到導線的遠端感應雷過電壓模型主放電階段當先導到達附近地面時，主放電開始，先導通道中的電荷被中和，與之相應的導線上的束縛電荷得到釋放，以波的形式向導線兩側運動，如左圖所示感應雷過電壓模型

感應雷過電壓特點

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

通過本知識點的學習，使學生掌握感應雷電過電壓的概念、模型及其危害，為后續(xù)輸電線路防雷保護課程打好理論基礎。過電壓及防雷保護雷電參數(shù)雷電參數(shù)

雷電參數(shù)

雷電參數(shù)

雷電參數(shù)雷電流極性據統(tǒng)計，負極性雷占總數(shù)75-90%負極性的沖擊過電壓線路傳播時衰減少，對設備危害大，計算時，一般按負極性雷來考慮為什么負極性雷占多數(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)

通過本知識點的學習，使學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，為今后的課程學習打好基礎。過電壓及防雷保護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的電場，其電位差可達數(shù)十至數(shù)百兆伏。本質上屬于長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氣流使云中水滴吹裂，較大的水滴帶正電，較小的水滴帶負電，小水滴同時被氣流帶走，使云中各部分帶不同的電荷水在結冰時，冰粒會帶正電，被吹走的水帶負電帶電過程也可能和他們吸收離子、碰撞或融合有關蒸發(fā)上升冷卻聚集雷云帶電雷云中的電荷分布一般不均勻，形成若干個電荷密集中心，每個電荷中心的電荷約為0.1-10C平均電場強度：1.5kV/cm實測雷云放電前的最大場強：3.4kV/cm大氣壓下均勻空氣間隙的擊穿場強：30kV/cm雷云放電過程先導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與下行先導相遇，發(fā)生強烈的中和過程，形成極大的電流，稱為主放電，放電電流大，時間短余輝放電主放電結束后，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，時間長雷云放電過程雷電是自然界的一種常見現(xiàn)象，本質上是長間隙放電。本節(jié)主要介紹雷電、雷云帶電及雷云放電過程，讓學生進一步認識雷電。過電壓及防雷保護直擊雷過電壓危害直擊雷過電壓雷電放電作為一種強大的自然力的爆發(fā)是難以制止的，產生的雷電過電壓可高達數(shù)百至數(shù)千kV，雷電過電壓可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。直擊雷過電壓是由于雷電放電，強大的雷電流直接流經被擊物產生的過電壓特征流過被擊物的電流大負極性雷過電壓居多形成的過電壓高常見形式雷擊輸電導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破壞電性質的破壞作用，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，會在雷擊點接地周圍的5~10m范圍內形成極高的電壓，可直接導致接地電壓和跨步電壓的觸電事故。如雷擊輸電線路時，線路電壓畸變嚴重直擊雷過電壓危害

直擊雷過電壓危害機械效應破壞機械性質的破壞作用，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，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