综合防雷技术2

综合防雷技术2

这些感应正电荷在屋顶上的聚集速度取决于先导发展的速度，因为先导发展的速度约比回击速度小100倍，所以在先导发展阶段，金属屋顶上

有足够的时间来聚集大量正电荷。这些正电荷受到先导通道中负电荷的束缚，不能自由运动。当先导发展到附近地面时，回击过程便开始，先导通道

中携带的负电荷将被地面上的正电荷自上而下地迅速中和，伴随着负电荷的消失，金属屋顶上的正电荷将失去束缚，变为自由电荷，但由于屋顶金属

体与地之间的电荷流散路径上存在着数值可观的电阻，这些被释放的正电荷不能以与回击发展同样的速度来消散。在回击后的短时间内，可以近似认

为金属体上仍有大量正电荷存在，于是金属体与地之间将构成一个电容器，金属体对地将具有一个高电位，它可用下式来表示：上式中的实际是金属体上感应电压的最大值。随后，金属体上正电荷将通过建筑结构中的路径向地流散，设该流散路径的电阻为R，这种电荷流散过

程本质上是一个一阶RC电路的零输入响应过程，因此建筑物金属屋顶的对地电压u将按以下规律变化：式中ｕ——金属体电位；Q——金属体上

的电荷；C——金属体对地电容。雷电流的大小与许多因素有关，各地区有很大差别，一般平原地区比山地雷电大（图2.13

），正闪击比负闪击大，第一闪击比随后闪击大。如２.1３所示的是圣萨尔瓦托山的101次负闪击，26次正闪击得到的电流峰值累积概率分布

图。101次负闪击的中值电流为30kA，而26次正闪击的中值电流为35kA。事实上从1936年至1971年间电流超过100kA的都是正极性。在北美州等地区得到了正极放电极其强烈的结论。I

（kA）雷电流峰值图2.13雷电流峰值的累积概率分

布二、雷电流的波形1、雷电波形作图如图，先由纵轴上的0.1、0.9、和1.0三个刻度作三条横轴的平行，

前两条平行线分别与波形曲线的头部分别相交于A、B两点，过A、B两点作一条直线,该直线与第三条平行线和横轴分别相交于C、D两点，由C

点引横轴的垂线,其垂足E点与D点之间的时间即定义为波头时间，用t1表示。为了定义波长时间,再由纵轴上0.5刻度作横轴的平行线，该平行线与波形曲线的波尾部分相交于F点，从F点引横轴的垂线，垂足G点与D点之间的时间即定义为波长时间，用t2表示。由于波长

时间也是波形曲线衰减到半幅值所需要的时间，它习惯上也被称为半幅值时间。在定义了波头和波长时间后，单极性雷电流脉冲波形可计为t1/t

2,这里t1和t2一般采用?s作单位。浪涌电压现象描述方法t1μsFt20.11.00.90.5AC

DG极短时间IB电流（kA）/电压（kV）时间图2-1波头和波长时间的定义方法三、雷电

流的实测波形雷电流的实测波形四、首次及雷击的雷电流参量?雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类I幅值

（Ka）200150100T1波头时间（?s）101010T2半波值时间（?s）350350350QS电荷

量（c）1007550W/R单位能量（MJ/?）105.62.5五、后续雷击的雷电流参量雷电流参数

防雷建筑物类别一类二类三类I幅值（kA）5037.525T1波头时间（?s）0.250.250.25T2半

波值时间（?s）100100100T1/T2平均突度（kA/?s）200150100六、长时间雷击的雷

电流参量雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类Q1电荷量（c）200150100I幅值（Ka）20

0150100T时间（s）0.50.50.5注：平均电流I=Q1/T七、雷击概率分析（符合IEC61024-1）

闪击的概率分布正闪击和负雷击特性小结?雷击是强大的脉冲放电现象，它具有电的一切特性；?雷电之所

以破坏性很强，主要是因为它把雷雨云蕴藏的能量在短短的几十微秒放出来，从瞬间功率来讲，它是巨大的；?雷电流总是集中在电阻最小的地方流通（重要）。雷击电磁脉冲属于高频（10KHZ—几百KHZ）范围，所以工频（50HZ）下的参数及定律已经不适用了。

许多雷击过电压导致的物理现象的物理量都是电流I的函数。雷电的危害雷电是指：云际（云层—云层）、云地（云层—大地）、云空（云层—晴空）之间迅猛的脉冲放电，产生强烈的闪光，并半随巨大的响声，一种既可怖又壮观的大气物理现象。自然界这种强大的放电现象

能够通过各种途径危害地面的物体。对电子设备的雷电危害有以下三种：分雷电流：雷电直接击中物体并沿导线或电缆流过大量的雷电

流，持续时间达若干微秒。电磁感应：通过雷云之间或雷云对地的放电，在附近的架空线路、埋地线路、钢轨或类似传导体上产生的感应过电压。

地电位升：雷电流通过接地装置流入大地所引起的大地电位升高，危害设备对地的绝缘。雷电是严重的自然骚扰源按骚扰源性质分类EMC

研究对象之一雷电的危害LEMP作用的两种主要途径对象：信息设备、电子、电气系统途径一：通过电线电缆的耦合作用在终端设备的

输入、输出端口，产生过电压、过电流。途径二：以辐射方式直接作用于设备，在其薄弱环节上产生过电压、过电流。致灾原因：微电子化、元

件高度集成，工作电压低。技术与制造水平高度发展，带来的负

面影响：设备的脆弱性和敏感性。直击雷的危害一、雷电流的热效应在雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，由于雷电流幅值高达数十至数百千安，其热效应可以在雷击点局部范围内产生高达6000~10000?C，甚至更高的温度，能够使金属熔化，树木、草堆引燃；当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时，可以将线

路熔断。这些由雷电流的巨大能量使被击物体燃烧或金属材料熔化的现象都属于典型的雷电流的热效应破坏作用，如果防护不当，就会造成灾害。

1、雷击点处热量现代建筑、高层、金属结构，兼作防雷装置，引导雷电流。雷电流作用，对金属物体的破坏作用必须考虑，雷击金属物时，雷电放电通道直接与金属物接触，在雷击点产生的热量可通过在雷电流持续时间内的积分来计算。

2、雷电流的热效应由于雷电流的作用时间很短，在计算雷击点处的温升以及雷电流通过金属物体所产生的温升时，均可忽略散热的影响，

当温升值过高时，就会造成金属的熔化。由试验和理论计算，可估计出注入单位电荷作用下几种常用金属的熔化体积当量为铝：12mm3/c；铜：5.4mm3/c；钢：4.4mm3/c。在通常情况下，雷电流幅值虽然很高，

但其作用时间却很短，只能产生局部瞬时的高温，使雷击点处局部小面积的金属发生熔化，对于大面积的金属物体，雷电流热效应的熔化能力是相当

有限的。如果金属屋面和金属罐等大型物体的钢板壁厚超过4mm 时，则可直接承受雷击，即可用于接受直击雷电流。

实际上，当雷电流流过建筑体内的金属物体（如各种结构钢筋或铝合金导条等）时，所产生的热效应温升常不足以使这些导体熔化，这

是因为从雷击点经过分流后，流过各导体通路的雷电流将减小，而导体通路的尺寸又较大。但如果雷电流侵入建筑物内电气或电子线路时，往往会使