南信大雷电防护作业讲解.doc

第二讲 大气电场 作业1. 晴天大气电场和电位的主要特点？全球表面的晴天大气电场平均值约为多少？答：（1）大气中始终存在方向垂直向下的大气电场，这意味着大气相对于大地带有正电荷，而大地带的是负电荷；（2）越靠近地面，大气电位分布越密集，表明电场越强：地表呈起伏或不平坦时,晴天大气等电位面因地表起伏而变面一曲面；平坦地表：对于平坦地表，晴天大气等电位面为平行于地面的平面，此时只有垂直电场分量；（3）晴天大气电场还有明显的日变化和年变化；就全球而言，全球表面的晴天大气电场平均值约为130Vm12. 大气电离源有哪些？答：（1）地壳中的放射性物质发出的射线，地壳中含有镭、铀和钍等放射性物质，这些物质不断地发射、和射线。（2）大气中含有氡等微量放射性物质，它们主要来自于地壳中的放射性物质，以及工业排放的放射性污染物质，这些物质借助大气中的上升气流和湍流，扩散到离地约45 公里高度的大气中。大气中的放射性物质发射的、和射线与地壳中所放射的射线的电离率不同；（3）宇宙射线对大气的电离，宇宙射线主要是由能量为1081020eV 的高能质子所组成，它可以穿透整层大气，不仅使大气电离，而且与大气分子碰撞产生中子和介子等高能粒子，构成次宇宙射线。3. 什么是晴天大气电导率？答：定义为大气离子在单位电场作用下产生运动而形成电流密度值。单位为。因此大气电导率取决于大气离子电荷、大气离子浓度和大气离子迁移率。大气电导率包括大气正极性电导率和大气负极性电导率。4. 如果所有离子的迁移率为k=1.5厘米2/伏特.秒，正、负离子的浓度都是103厘米-3，试计算空气的电导率是多少？答：5. 晴天大气电流由几部分组成？如何表示？答：晴天大气电流主要有晴天大气传导电流、晴天大气对流电流和晴天大气扩散电流。大气传导电流是大气离子在晴天大气电场作用下产生运动而形成的大气电流，晴天大气离子在晴天大气电场作用下，大气正离子沿大气电场方向移动，大气负离子则沿晴天大气电场相反方向移动。晴天大气传导电流密度表示为：大气对流电流则是由于晴天大气体电荷随气流移动而形成的大气电流，表示为：，为大气电荷密度；为气流速度；晴天大气扩散电流是晴天大气体电荷因湍流扩散输送而形成的大气电流。晴天大气体电荷密度在大气中分布是不均匀的，常因大气湍流扩散输送而形成大气扩散电流，表示为：，式中是大气湍流扩散系数。位移电流由于大气电场强度发生变化时而产生的电流，其电流密度矢量是。第三讲 雷雨云电荷结构与起电机制 作业1. 简述雷雨云的电荷结构。答：(1)积雨云的大气体电荷分布是复杂的，但可以看成为三个电荷集中区，最高的集中区为正电荷，中间区为负电荷，最低区为正电荷。(2)在云下方的地面上观测，好像云是带负电，因中间区的电量最多，对云下空间产生的大气电场起决定性作用。所以在雷暴来临时，人们观测到大气电场突然转向，由负变正。(3)从远离积雨云处观测时，积雨云显示出电偶极子的特性。2. 简述雷雨云感应起电学说。第四讲 闪电过程与分类 作业. 闪电按形状主要分为哪几种类型？按位置又分为哪几种类型是？答：线状闪电、带状闪电、片状闪电、联珠闪电和球状闪电；地闪和云闪. 地闪的结构特征包括哪些？什么是梯式先导？什么是连接先导？什么是回击？什么是箭式先导？答：主要包括初始击穿、梯式先导、连接先导、箭式先导、回击及连接电流几个过程；电子与空气分子发生碰撞，产生轻度的电离，而形成负电荷向下发展的流光，表现为一条暗淡的光柱象梯级一样逐级伸向地面，这称之为梯式先导；当具有负电位的梯式先导到达地面附近，离地约550米时，可形成很强的地面大气电场使地面在正电荷向上运动，并产生从地面向上发展的正流光，这就是连接先导。连接先导大多发生于地面凸起物处；当梯级先导与连接先导会合，形成一股明亮的光柱，沿着梯式先导所形成的电离通道由地面高速冲向云中，这称为回击。由梯式先导到回击这一完整的放电过程称为第一闪击；紧接着第一闪击之后，约经过几十毫秒的时间间隔，形成第二闪击。这时又有一条平均长为50m 的暗淡光柱，沿着第一闪击的路径由云中直奔地面，这种流光称箭式先导。箭式先导是沿着预先电离了的路径通过的，它没有梯式先导的梯级结构。. 雷电流波形是否具有单极性？一般呈什么极性？答：雷电流为单极性的脉冲波形，80%以上具有负极性（电流方向向上）。. 根据先导传播方向和地闪闪电流方向，将地闪分为哪四类？答：向下负先导负地闪、向上正先导负地闪、向下正先导正地闪和向上负先导正地闪. 雷电流波形的波头和波长时间如何定义的？第五讲闪电的危害 作业. 闪电的危害方式有哪些？雷声属于哪些效应？答：雷声属于机械效应中的冲击波效应. 雷电在信号线上的耦合有哪三种方式？答：阻性耦合、感性耦合和容性耦合. 什么是暂态电位升高？什么是雷电反击？答：雷电流流过防雷装置中各分支导体和接地体时，将会在分支导体的电感、电阻和接地电阻上产生压降，使防雷装置中各个部位的对地电位都有不同程度的升高。由于雷电流持续时间很短，这种电位升高现象所持续的时间也很短，所以称为暂态电位升高；由暂态电位升高使防雷装置中某些部位与周围金属体之间发生空气间隙击穿的现象称为雷电反击。. 什么是跨步电压？跨步电压是怎样形成的？什么是接触电压？答：在发生雷击时，雷电流经接地体散人大地，将在周围土壤中产生电压降，使附近地面上不同地点之间出现电位差。如果人站在这块具有不均匀电位分布的地面上，则在人的两脚之间就存在着一定的电压。在工程上，常将人跨一步的步长取为08m，并把把这一距离两端的电位差称为跨步电压。雷电流在防雷装置中传输会使其各个部位的暂态电位升高，并在接地体周围形成不均匀的电位分布。当人触摸与防雷装置相连的金属体时，从触摸的最高点到人站立点之间存在着一个暂态电位差，使人体承受电压，这一电位差称为接触电压。第六讲现代防雷技术概述 作业. 建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果、将工业和民用建筑分为哪几类？答：分为三类： 第一类防雷建筑物： 凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物拟及具有爆炸危险环境、因电火花丽引超爆炸，会造成巨太破坏和人身伤亡的建筑物。 第二类防雷建筑物： 1国家级重点文物保护的建筑物。2国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。3国家级计算中心、国家通讯枢纽等对国民经济有蛰宴意义且装有大量电子设备的建筑物。4制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤忙者。5具有爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 6工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。7预计雷击次数大于0.06次/a的部省级办公筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。 8预计雷击次数大于0.3次/a的住宅(办公楼)等一般性民用建筑物。第三类防雷建筑物： 1省级重点文物保护的建筑物、省级档案馆。2预计雷击次数大予或等予0.012次/a, 且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。3预计雷击次数大于或等手0.06次/a, 且小于或等于0.3次/a的住宅(办公楼)等一般性民用建筑物。 4预计雷击次数大于或等于0.6次/a的一般性工业建筑物。5根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的火灾危险环境。6在平均雷暴日大予15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物，在平均雷暴日小于15d/a的她区，高度在20m以上的烟囱、水塔等孤立的高建筑。. 现代防雷技术的框架包括哪些？外部防雷有些装置？答：外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成，主要包括：避雷针、避雷线、避雷带和避雷网。. 假设单根避雷针的高度为m，雷电雷击距为10m，试计算避雷针在地面上的保护范围及地面m平面上的保护范围。答：，第七讲避雷器与电涌抑制器件(1)作业. 简述避雷器的基本保护原理。避雷器的伏秒特性应满足什么要求？答：避雷器的保护动作特性是通过其动作电压体现出来的，当雷器两端电压低于动作电压时，避雷器呈现近似开路，当避雷器两端电压达到和超过动作电压时，它将导通，对过电压实施抑制。避雷器设置在被保护设备附近，安装在相导线与地之间，与被保护设备并联，如图6.1所示。伏秒特性要求： 1. 避雷器的伏秒特性要低于设备的伏秒特性，这样，有雷击过电压波时，避雷器先导通； 2. 避雷器的伏秒特性要高于系统的伏秒特性，这样，在平时工作时，避雷器不影响设备运行。. 普通阀式避雷器主要由哪两部分构成？各自的功能是什么？答：非线性阀片电阻和间隙。间隙具有足够的绝缘强度，不会被系统正常运行电压击穿，它将阀片电阻与工作线路隔开，阀片电阻上没有电流流过；阀片电阻具有非线性，其电阻值在大电流下变得很小，在传导冲击电流入地过程中阀片电阻上的电压，即残压很小，这样就可以低于被保护设备的耐受限度，使设备得到可靠保护。在雷电过电压消失以后，由工作线路上正常运行电压所产生的工频续流继续流过避雷器支路，因为此时的工频续流相对于雷电过电压作用时产生的冲击电流来说已变得很小，非线性阀片电阻在工频续流流过时将变大，于是工频续流能够被减小，可以在第一次过零时即被切断，系统将恢复正常运行。. 磁吹阀式避雷器的优点是什么？答：采用了通流容量较大的高温阀片电阻和灭弧能力较强的磁吹间隙。（磁吹间隙是利用磁场对电弧通道的电磁力作用来迫使弧道作旋转或拉长运动，以加强间隙的去游离能力，改善其灭弧性能。）. 氧化锌避雷器的伏安特性包含哪几个区？. 氧化锌避雷器保护性能特点有哪些？答：）无间隙、无续流）保护可靠性高）通流量大（通流量是指单位面积上流过电流的大小）单位 Ka/cm2）温度响应和陡度响应特性较为理想第七讲避雷器与电涌抑制器件()作业. 对电涌保护器件性能的基本要求有哪些？答（1）应具备良好的限压箝位效果（2）应具有足够的通流容量（3）电涌保护器与被保护仪器并联，电涌保护器应具有非常大的阻抗。另外，电涌保护器自身的寄生电容要小。（4）应具有足够快的动作响应速度。（响应速度越快的避雷器的残压越低，也就是说避雷效果越好，避雷器的品质越高）（5）电涌保护器在线路中并联时要尽量缩短连线和引头线，以减小连线和引线的寄生电感，保证避雷器的保护效果。（6）泄漏电流要非常小，以减缓电涌保护器的性能衰退。. 气体放电管的缺点有哪些？一般怎么解决？答：放电分散性：1）延时放电（可达微秒量级）；2）同一型号参数的管子放电延时存在差异，可将三极气体放电管替换两个二极气体放电管；续流：管子的灭弧电流要比开始起弧的电流小，所以它的灭弧是比较困难的，在抑制电涌过电压结束后的正常运行电压作用下，很容易产生续流，续流可以稳定在电弧区，这将使管子无法转变到开路状态，被保护设备不能恢复正常工作，管子自身会因过热而损坏。续流也可能稳定在辉光放电区，在这种情况下，管子将长期处于弱导通状态，一方面会影响所在系统的正常运行，同时管子自身的保护性能也会不断变坏，最终导致损坏。解决办法是与压敏电阻合用。动作截波干扰：放电管导通瞬间产生的电流突变，会在放电管周围产生暂态空间磁场，对附近的电子元件和集成电路产生颇为严重的电磁干扰，在导体回路中感应出电涌过电压。解决办法是将放电管的截波电流与电子电路板垂直放置。. 气体放电管的优势有哪些？答：1）放电管在不导通的状态下，其极间的绝缘电阻非常大，约为数千兆欧，管子中几乎没有电流。所以不导通的放电管在电路中不会对系统正常运行产生影响。 2）放电管的极间寄生电容非常小，约为15pF，并在很宽的频率范围内保持不变。这一特性使得放电管在高频电子设备的防雷保护这得到广泛的应用，并具有其它保护器件所无法替代的性能。 . 压敏电阻保护性能是优点和缺点有哪些？答：优点：无间隙，无续流，动作响应快（几纳秒），通流容量比较大，非线性好（