雷电过电压的产生与波过程

1、1防雷技术讲座防雷技术讲座武汉大学电气工程学院武汉大学电气工程学院文习山2第一部分第一部分雷电过电压的产生与波过程雷电过电压的产生与波过程 雷电过电压的成因及其特点雷电过电压的成因及其特点雷云：雷云： 带电的云带电的云( (是产生雷电放电的先决条件是产生雷电放电的先决条件) )4关于云的起电机制三种假说关于云的起电机制三种假说:1. 降水起电降水起电2. 对流起电对流起电3. 接触电位差起电接触电位差起电注注:地球带有地球带有50kC的负电荷，的负电荷，地面平均场强地面平均场强130V/m5主放电主放电 photo by Steve Albert of NOAA6雷电雷电 by Leslie

2、Chatfield on August 21,1987 at Marden in Britain7雷击建筑物雷击建筑物9 一、一、雷电放电的三个阶段雷电放电的三个阶段先导放电先导放电: : E 30kv/cmE 30kv/cm10主放电主放电: :（约（约5050 100s 100s ）电流极大电流极大（ 数十上百千安）数十上百千安）v特点：特点：存在时间极短存在时间极短11余辉放电余辉放电: :v特点：特点：电流不大电流不大（数百安）（数百安）持续时间较长持续时间较长（ 0.030.03 0.15s0.15s）1213二、雷电参数二、雷电参数雷电流幅值雷电流幅值雷电流波形雷电流波形地面落雷密

3、度地面落雷密度最大陡度最大陡度雷暴日雷暴日141.1.雷暴日（雷暴日（T T）: :一年中发生雷电放电的天数一年中发生雷电放电的天数规程规定：规程规定：T T151515 T15 T404040 T40 T909090 T90 T少雷区少雷区 中雷区中雷区 多雷多雷区区 强雷强雷区区( (衡量雷电活动频繁的程度衡量雷电活动频繁的程度) ) 标准雷暴日：标准雷暴日：4040152. 2. 雷电流幅值雷电流幅值44lgIP88lgPIT 20T 20日日 T T 20 20日日 163. 3. 雷电流的波形和陡度雷电流的波形和陡度t t: : 波头时间（波前时间）波头时间（波前时间）: : 波长波

4、长（半峰值时间）（半峰值时间） 1 1 4 s4 s 平均平均2.6 s2.6 s 2020 100 s100 s 多为多为40 s40 s 陡度陡度 a= I/a= I/t t= I/2.6 kA /s= I/2.6 kA /s 防雷设计中取防雷设计中取 t / /2.6 / 40 2.6 / 40 ss 174. 4. 地面落雷密度地面落雷密度: 每雷暴日每平方公里地面落雷次数每雷暴日每平方公里地面落雷次数 实测统计得实测统计得: :0.07 0.07 次次/ /平方公里平方公里雷暴日雷暴日 185. 5. 线路每百公里每年的雷击次数线路每百公里每年的雷击次数N N T100 10004h

5、wN4010007010004hw.)(.hw4280次次/100/100公里公里年年6. 极性极性 同流入大地的电荷的极性同流入大地的电荷的极性191. 1. 雷直击于架空输电线的直击雷过电压雷直击于架空输电线的直击雷过电压422IZZIUAA A三、雷电过电压的形成三、雷电过电压的形成202.2.雷直击于线路杆塔时的直击雷过电压雷直击于线路杆塔时的直击雷过电压iotRIIhLU6 . 2iotRidtdihLu213 .3 .架空线路上的感应雷过电压架空线路上的感应雷过电压束缚电荷变为自由电荷向两边传播束缚电荷变为自由电荷向两边传播感应过电压的静电分量感应过电压的静电分量雷电流的强脉冲磁场

6、雷电流的强脉冲磁场感应过电压的电磁分量感应过电压的电磁分量22影响因素：影响因素： SEQ SEQg g I Q云云E Q束束 hC hC1111UgUg= Qg/C11Ug23感应过电压的大小感应过电压的大小(kV)(kV)( (实测得实测得) )( (kVkV） 当当S65mS65mS65m时时 ( (雷击输电线路附近地面雷击输电线路附近地面) )SIhUg256 .2IhUg24感应雷过电压的特点感应雷过电压的特点极性与雷电流的极性相反极性与雷电流的极性相反幅值不高幅值不高 一般不超过一般不超过 300300 400kV400kV不会引起相间绝缘闪络不会引起相间绝缘闪络254 . 4 . 流动波过电压流动波过电压 电缆电缆 Z 50 Z 50 ooCL 1 -波阻抗波阻抗 -波速波速 架空线架空线 Z 500Z 50000CLZiu 300 m/s = C300 m/s = C 26波动方程tuCxitiLxu027 波动方程的通解形式波动方程的通解形式ffqqfqfqZiuZiuiiiu