雷电学原理知识

雷电学原理知识 The manuscript was revised on the evening of 2021

雷电学原理知识

1雷电:是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象.雷雨云是产生雷电的先决条件

2雷雨云的三个阶段: 形成阶段成熟阶段消散阶段

3雷雨云起电的原理: 1 水滴破裂效应2 吸电荷效应3 水滴冰冻效应 4 温差起电效应

4 大多数雷电放电发生在雷云之间(或雷云内部),当两块雷云的异性电荷集中区之间的电场强度超过这里的空气绝缘强度时,雷云之间就会发生放电.雷云对地放电过程,可分三阶段,即先导放电阶段,回击阶段和余晖阶段.

1 先导放电阶段

带电雷云在地面上空形成后,由于静电感应的作用,雷云电荷在地面上感应出反极性的电荷.雷云下部的电荷大多数是负极性的,因此在地面上感应出的电荷多为正极性的电荷.

2回击阶段下行先导通道发展到临近地面时,由于其头部与地面物体之间的距离很短,场强可达到非常高的数值,使得这里的空气急剧游离,从而把先导通道中的负电荷与地面或地面物体上的正电荷接通,正负电荷分别向上和向下运动,去中和各自异性电荷,于是就开始了回击阶段.回击也称为主放电.

4云间放电:由于电荷的不断积累,不同极性的云块之间的电场强度不断增大,当某处的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时,就会形成云间放电

5闪:不同极性的电荷通过一定的电离通道,互相中和,产生强烈的光和热的现象.既:放电通道中所产生的强光.

雷: 在放电通道中所发生的热,迫使附近的空气突然膨胀,发出的巨大轰鸣声.

6 雷电放电的重复性:一次雷电平均包括三、四次放电,第一次在雷云的最底层放电,重复的放电都是沿着第一次放电的通路发展的,随后的放电都是从较高的云层或相邻区发生.

7 雷电放电的强度: 200—300KA 最高430KA

8雷电产生的效应: 热效应电效应机械效应

9闪电的种类: 1 片状雷电,云间放电多为片状雷. 2 线状雷电,雷云与大地之间的放电,多以线状的形式,通常雷云下部带负电,上部带正电.由于雷云的负电效应,使附近的地面感应出大量正电荷,所以地面带正电荷. 带状雷电线状雷的一种,是在闪电的过程中恰巧有水平大风吹过闪电通道,将几次线状闪电的放电通道吹分开来,肉眼看闪电通道变宽.

3 球状雷电彩色的火焰状球体,表现为100-300mm直径,橙色或红色球体,最大直径也可能1m 存在时间为百分之几秒到几分钟,通常为3-5秒,辐射功率小于200W,有臭氧,NO2,或硫磺气味.

4 联珠状雷电很少见的一种闪电,有人人为他是由一群球雷组成

10雷电的空间分类: 云内闪电, 云际闪电, 云地闪电(落地雷,直击、雷)

11地闪:雷云与大地的放电即:云地放电.多以线状形式出现,雷云与大地的放电中,90%为负极性雷击;放电过程为,向下移动的负极性先导激发,向地面输送负电荷;10%为正极性雷击; 放电过程为,下行先导激发,先导携正电荷,向地面输送正电荷

12 先导放电: 放电开始时,其微弱的发光通道以100-1000km/s的平均速度,以脉冲的形式向地面延伸,形成阶梯先导,每段长度为25m;时间为50us;表现为树枝分叉状.分枝状的先导放电通道往往只有一条放电分枝能到达地面.

13 枝状闪电的产生: 流柱沿着一条电阻最小的通道前进,遇到阻力时便随时改变前进的路线,于是空间出现不同枝状的闪电

14滚球半径:从梯级先导通道前端向四周探索的10-100m长臂,这个长臂的臂长叫击距或闪击距离,标准叫滚球半径. 或者说:击距，定义为先导头与被击中物在最后一个间隙产生击穿电场瞬间的距离，或者说是，当被击物产生上行连接先导时，下行先导与被击物间的距离。

15 负极性闪击:可产生多次放电;正极性闪击,只有一次放电

16 雷电活动的一般规律:

1.热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷爆暴多

2 雷暴频率是山区大于平原,平原大于沙漠,;陆地大于湖海

3 雷暴的高峰在7,8 月,活动时间大都在14-22时

4各地区雷暴极大值和极小值多出现在相同的年份

17雷击的选择性:

1 与地质构造有关,即与土壤电阻率有关,若土壤电阻率分布不均匀,则土壤电阻率小的地方易遭受雷击,不同电阻率的土壤交界处易遭受雷击;雷击经常发生在有金属矿藏的地区,河岸,地下水出口处,山坡与水面(水田)接壤地区,由于在雷电先导放电过程中,土壤中的先导电流是在电阻较小的路径流过

2 与地面设施情况有关: 凡是有利于雷云与大地建立良好的放电通道者,易受雷击,这是影响雷击选择的重要因素,在旷野中即使建筑物不是很高,由于它相对比较孤立突出,因此也容易遭受雷击,从烟囱冒出的热气柱和烟气有时

含有少量的导电粒子和游离气团,它们一般比空气更容易导电,就类似于加高了烟囱的高度;建筑物的结构,内部设施情况对雷电的发展也有关系,金属结构的建筑物或内部有大量金属物体的厂房,或内部经常潮湿的房屋,由于这些地方具有良好的导电性,因此容易遭受雷击.

3 与地形有关凡是有利于雷云的形成和相遇条件的易遭受雷击

17 雷电的危害: 雷电的破坏作用主要由雷电流引起可分三类

1 直击雷作用雷电直接击在建筑物或设备上,产生热效应和电动力作用

2 雷电的二次作用(雷电感应) 雷电产生的静电感应作用和电磁感应作用

3雷电波侵入雷电对架空线路或金属管道的作用,所产生的雷电波可能沿着这些金属导体,管路,特别是沿着天线或架空电线引入室内,形成高电位引入,从而造成火灾或触电伤亡事故.

18 雷电的危害形式:

1热效应作用和电动力作用,

2 静电感应和电磁感应作用

3 高电位引入和反击

4 跨步电压

5 接触电压

6 旁侧闪络

反击:如果防雷装置与建筑物内外电器设备,电器或者其他金属管线的绝缘距离不够,他们之间就会产生放电现象

19雷电流的特性: 单极性脉冲特性,90%的雷电流是负极性的闪电中可能出现的三种雷击: A 短时首次雷击 B 首次以后的雷击(后续雷击) C 长时间雷击

20闪击: 分向上闪击和向下闪击

向下闪击:开始于雷云向大地产生的向下先导,一向下闪击至少有一首次短时雷击,气候可能有多次后续短时雷击并可能含苞欲放有一次长时间雷击

向上闪击: 开始于一接了地的建筑物向雷云产生的向上先导,一向上闪击至少有一首次的长时间雷击,其后可能有多次后续短时雷击并可能含有一次或多次长时间雷击

21常见的雷电波型:首次雷击的雷电流典型波形为10/350us

出现在电气和电子系统中雷电暂态过电压波形50us

线路上雷电暂态过电压波形10/1000us

衰减振荡波形—1000KHZ

熟悉向上闪击和向下闪击的几种波形组合\94规范条文说明符录6

雷电形成

雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25-30KV/cm），开始游离放电，我们称之为"先导放电"。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐