雷电过电压教案资料.ppt

第2章雷电及其防护装置概述中，微电子占54.8％。广东地区1997年雷害事故共计1465起，其中电子电器设备雷害事故705起，共计直接经济损失1亿6770万元，间接经济损失5亿1730万元。
1989年８月1２日，我国青岛市黄岛油库遭雷击失火，燃烧104小时才勉强扑灭。伤亡人员近百名，烧毁原油3.6万吨，整个油库变成一片废墟。
电力系统的发电厂、变电站，特别是高压输电线路纵横交错地分布在旷野上，极易遭受雷击，引起停电事故。雷击引起线路跳闸一直是供电部门十分头疼的事情。有些供电局雷雨季节有时每天因雷击跳十几条线路，严重时不得不停电避雷，损失巨大。93年4月杨家坪双山变电站就因雷击造成停电十几天，直接经济损失250万元，间接损失无法估计。
可见雷害事故涉及邮电通信、广播通讯、计算机行业、电子工业、石油化工、航天航空、建筑、包括电力工业几乎的所有行业。
由于雷电破坏性极大，所以必须研究雷闪放电的机理、发展过程、放电特点及参数。目前雷闪放电还不能控制，只能进行防护，采取一些防雷措施和装置，以确保电力系统安全可靠经济地运行。雷电现象从古代以来就为人们关注。我们知道两百多年前美国著名科学家富兰克林的风筝试验。实际我国对雷电现象观察与研究已很久了。三千五百年前的殷商甲骨文已有“雷”字，周朝青铜器上已有“电”；东周时《庄子》上就有“阴阳分争故为电，阴阳交争故为雷”；宋代沈括“梦溪笔谈”从实践经验中总结对雷电的三个重要性质①雷电沿金属通过并熔化金属而周围的一般物体没有损坏②雷对建筑物的易击点是建筑物突出部分－鸱③大地参与雷电活动（下安于地）
我国劳动人民总结出大量与雷电活动有关的谚语
“立春一声雷，一月不见天”
“雷打秋，一半收”
“立夏无雷声，粮食少几升”
“立夏无雷动，谷米皆成空”
“雷鸣惊蛰后，一镰割不透”
“惊蛰闻雷米如泥”
“先打雷不下，后打雷不晴”
“电先行，后跟雷，大风大雨即将临”
“冬暖春雷多”
“梅里有雷主大水”
“雷打清明后，平地种成豆”
“先雷不下，有雨不大”
随着科技的进步，上世纪以来对雷电的认识有了很大进展，全球许多地方都建立了雷电观测站，采用了高速摄像、雷达、卫星、雷电定向定位仪等许多先进的设备，获得了大量雷电参数，同时在实验室进行了大量的人工雷闪放电（长间隙放电）研究。对雷闪放电的发展过程有了很多认识，基本弄清了雷电作用于电气设备时产生过电压的机理、幅值、波形，同时也找到了与雷害作斗争的防雷措施和防雷装置（避雷针、避雷线、避雷器、接地装置等）
2.1雷电放电过程实测表明：5－10km高度主要是正电荷的云层，1－5km高度主要是负电荷云层，云底部往往有一块区域不大的正电荷聚集区。云中的电荷分布不均匀，形成几个0.1－1库仑的电荷密集中心，雷云对地电位可高达几万千伏－亿伏。当云中电荷密集区电场强度达到（25－30）kV/m时，就会放电，大部分放电是在云间或云中进行的，只有小部分对地放电。
二、放电过程据测：对地放电的雷云绝大多数（75－90）％是带负电荷，雷电流为负极性。雷闪放电过程与长间隙极不均匀电场放电过程一样，主要有先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。1.先导放电阶段雷云中负电荷逐渐积聚时，地面感应出正电荷。云中电场强度达到空气的击穿场强（25－30)kV/m，空气开始游离，出现电子崩→流注→形成向地面运行的不太明亮的先导。先导通道压降小，通道头部的电位接近雷云电位（数万千伏－数亿伏）。当先导发展到离地面大约100m时，由于局部空间场强增大，常常出现从地面向上发展的正电荷的迎面先导。先导放电特点：①发展速度慢，约107m/s，持续约1μs，平均（1－8）×105m/s，逐级发展，每级长约10－200m，平均25m，每级约停顿10－100μs，呈跳越式②放电电流小，约100A③整个先导放电持续时间长，约0.005－0.01s④放电伴有不太明亮的闪光，头部最亮2.主放电阶段
当先导通道到达地面或与迎面先导相遇时，通道端部因空气游离而产生高密度的等离子区，此等离子区自地面向雷云迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导和雷云中的电荷与大地的电荷相中和。主放电特点：①发展速度快，约（1/20-1/2）c（强烈的中和过程）②放电电流大，一般100－200kA③整个放电持续时间短，约50－100μs④放电伴随极明亮的闪光和震耳的雷鸣（电磁效应、机械效应，通道温度15000－200000C）3.余辉放电阶段
云中残余电荷（主放电剩余的电荷）沿等离子通道继续中和，特点是：
①放电电流小，一般100－1000A（云中电阻大）②持续时间长，0.03－0.15s（热效应）
由于云中往往有几个电荷中心，可能引起沿第一次产生的放电通道的多次主放电，最多测量到42次，但第一次冲击放电电流幅值为最高，一般以后的放电先导连续发展（无停顿），