高电压技术-8雷电参数及防雷装置.pptx

1 2 § 8-1 雷电参数 § 8-2 避雷针和避雷线 § 8-3 保护间隙和避雷器 § 8-4 金属氧化物避雷器 § 8-5 接地装置 第8章 雷电参数及防雷装置 Contents 3 § 8-1 雷电参数 8-1-1 雷云对地放电的等值电路 雷云中的负电荷逐渐积聚，使雷云与大地间局部电场强度超过大气游离临界场强时，雷云边缘产生局部放电，并向大地发展，出现先导放电通道。 下行先导通道到达地面或与迎面先导相遇时，通道端部产生高密度等离子区，此区域自下而上迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导通道及雷云中的负电荷与大地正电荷迅速中和，出现极大电流，这是主放电过程，亦称“回击”。 图8-1-1 雷云放电过程、模型及等值电路 （a）先导放电；（b）主放电 4 § 8-1 雷电参数 8-1-1 雷云对地放电的等值电路 由于主放电通道很长，可达几千米，而其半径很小，只有几厘米，因此可近似假定其为具有电感、电容等均匀分布参数的导电通道，称为雷电通道。设其波阻抗为Z0，再将主放电看成雷云向地面沿雷电通道运动的前行波i0和u0的传播过程。从而，可以建立雷电放电的数学模型。 从行波理论知，在地面测得的雷电流i不等于雷电通道中i0当R=Z0时，才有i=i0 ； R=0时，i=2i0 。目前，习惯于将雷击低接地阻抗物体时流过该物体的电流，定义为雷电流。定义中的雷电流i是沿雷电通道传播的电流波i0的两倍。 图8-1-1 雷云放电过程、模型及等值电路 （c）放电模型；（d）电流源等值电路； （e）电压源等值电路 5 § 8-1 雷电参数 8-1-2 常见雷电参数 雷电活动强度——雷暴日：一年中发生过雷电的天数。雷暴小时：一年中发生过雷电的小时数。 地闪密度Ng ——每平方公里、每年平均地面落雷次数。 雷电通道波阻抗——将主放电通道看作具有电感、电容的均匀分布参数导电通道，通道波阻抗约在300~3000Ω，通常取300Ω。 图8-1-2 雷电通道波阻抗与雷电流幅值的关系 6 § 8-1 雷电参数 雷电流的极性和波形 雷电流的波形大多数是单极性脉冲波；有75%~90%的雷电流是负极性的。 约85%的雷电流波前长度在1～5μs 之内，平均为2.6μs左右;雷电流波长在20~100μs之内，多数为50μs左右。我国防雷设计中采用2.6/50μs的波形。 图8-1-3 双指数 等值雷电流计算波形 图8-1-4 半弦波 等值雷电流计算波形 图8-1-5 斜角等值雷电流波 （a）斜角平顶波；（b）双斜角波 （a） （b） 7 § 8-1 雷电参数 § 8-2 避雷针和避雷线 § 8-3 保护间隙和避雷器 § 8-4 金属氧化物避雷器 § 8-5 接地装置 第8章 雷电参数及防雷装置 Contents 8 § 8-2 雷电参数避雷针和避雷线 8-2-1 避雷针(线)的工作原理 由于雷云离地面可高达几千米，初始时雷云底部向下发展的先导放电延伸方向，不受地面带电物体的影响。 当下行先导端部到达定向高度H后，由于地面高耸物体，使临近地面的空间场强产生畸变，出现局部的场强集中区域，引导下行先导向地面高耸物发展。 图8-2-1 地面带电物体对雷电先导发展的影响 (a)定向前；（b）定向后 9 § 8-2 雷电参数避雷针和避雷线 8-2-1 避雷针(线)的工作原理 在雷云下行先导到达H高度时，地面避雷针顶部区域的场强已明显增大，随着下行先导的延伸，避雷针顶部局部场强也随之增大，能使空气游离，产生向上发展的迎面先导，这更加强了吸引下行先导向其发展的作用。 当上、下行先导接通时，立即进入主放电过程，雷电荷通过避雷针、接地引下线和接地体泄入大地。由于避雷针本身高度大于周围物体，在地面是其先产生迎面先导的物体，雷云下行先导必然向它发展，从而保护了避雷针周围物体免遭雷击。 图8-2-1 地面带电物体对雷电先导发展的影响 (a)定向前；（b）定向后 10 § 8-2 雷电参数避雷针和避雷线 8-2-2 避雷针的保护范围 单支针的保护范围是一个以其本体为轴线的曲线圆锥体，其侧面边界线是条曲线，为方便起见，用折线拟合代替。 当h≤30m时，P=1；当30mh≤120m时，P= ； 当h120m时，P=0.5。 若被保护物范围较大，以增大针高h，达到扩大保护半径r的办法是不明智的。因h越高，其P值越小，合理的办法是改用多针联合保护。 当 hx ≥ h/2 时 当 hx h/2 时 图8-2-2 单支避雷针的保护范围 (a)侧面；（b）水平面 11 § 8-2 雷电参数避雷针和避雷线 两针联合保护的保护范围，要大于两针各自保护范围的叠加，在两针联合保护时，处于两针间的上空雷电受到两针的吸引，较难击于两针间的地面上。其保护范围的外侧仍按单支避雷针的计算方法确定。