8雷电讲义和静电
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雷电的分类
雷电侵入波:当雷击在架空线路或金属管道 时,产生的冲击电压形成雷电波沿管、线侵 入室内或电气设备,危害人身及设备安全。
雷电波侵入造成的事故相当严重,约占雷害总 数的70%。
雷电侵入波的传播速度在架空线路中约为 300m/μs, 在电缆中约为 150m/μs。
雷电参数
雷暴日:只要一天之内能听到雷声的就算一 个雷暴日。
8雷电和静电
精品jing
概述
雷电和静电有许多相似之处。
雷电和静电都是相对于观察者静止的电荷聚积 的结果;
雷电放电与静电放电都有一些相同之处; 雷电和静电的主要危害都是引起火灾和爆炸等
。
雷电与静电电荷产生和聚积的方式不同、存 在的空间不同、放电能量相差甚远,其防护 措施也有很多不同之处。
主要内容
雷电安全 静电防护技术
雷电安全
雷电的形成
地球本身就是一个电容器。通常大地稳定地 带负电荷50万C左右,而地球上空存在一个 带正电的电离层,这两者之间便形成一个已 充电的电容器,它们之间的电压为300KV 左右,并且场强为上正下负。
地球
雷电的形成
当地面含水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤 受热而上升,上升气流上升时温度逐渐下降 形成雨滴、冰雹(称为水成物) 。水成物在 地球静电场的作用下被极化(如右图)负电 荷在上,正电荷在下 。
机械性质的破坏作用
机械性质的破坏作用表现为被击物遭到破坏, 甚至爆裂成碎片。
这是由于巨大的雷电通过被击物时,在被击物 缝隙中的气体剧烈膨胀,缝隙中的水分也急剧 蒸发为大量气体,致使被击物破坏和爆炸。
通常说的雷暴日都是指一年内的平均雷暴日数 ,单位 d/a。
我国把年平均雷暴日不超过15d/a的地区划为 少雷区,超过40d/a划为多雷区。
雷电参数
雷电流幅值:是指主放电时冲击电流的最大 值。雷电流幅值可达数十至数百千安。
我国年平均雷暴日为20d/a以上地区的雷电流 幅值的概率:
lg P ISM 108
雷电的形成
雷电的形成
雷电的形成
雷电的形成
雷电的形成
雷电的形成
雷电的形成
雷电的分类
直击雷:带电积云与地面目标之间的强烈放 电称为直击雷。
雷电的分类
雷电的分类
直击雷:带电积云与地面目标之间的强烈放 电称为直击雷。
雷电直接击在手害物上,产生电效应、热效应 和机械力,从而对设施或设备造成破坏和人畜 造成伤害。
年平均雷暴日为20d/a以下的地区,雷电流幅 值的概率:
lg P ISM 54
式中:P—雷电流幅值的概率,%; ISM—雷电流幅值,Ka。
雷电参数
雷电流陡度:是指雷电流随时间上升的速度 。雷电流陡度越大,对电气设备造成的危害 也越大。
雷电流冲击波波头陡度可达到50kA/μs,平均 陡度约为30kA/μs。
地球上每年若发生31亿次闪电,直击雷占1/5-1/6。直击雷放电电流可达200KA以上,并有 1MV以上的高电压。
雷云放电大多具有重复放电的性质,一次雷电 的全部时间一般不超过500ms,大约50%的直击 雷每次雷击有三四个冲击,最多能出现几十个 冲击。
雷电的分类
感应雷也称为雷电感应或感应过电压。它分 为静电感应雷和电磁感应雷。
做防雷设计时,一般取波头形状为斜角波,时 间按2.6μs考虑。
在防雷要求较高的场合,波头形状宜取半余弦 波。
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雷电参数
雷击冲击过电压
雷击时的冲击过电压很高,直击雷冲击过电压 可用下式表达:
UD
i
RIE
Ldi dt
前一部分决定于雷流的大小和雷电流通道的电阻; 后一部分决定于雷电流通道的电感。
静电感应雷:是由于带电积云接近地面,在架 空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量 电荷引起的。
在带电积云与其他客体 放电后,架空线路导线 或导电凸出物顶部的电 荷失去束缚,以大电流、 高电压冲击波的形式, 沿线路导线或导电凸出 物极快地传播。
雷电的分类
感应雷也称为雷电感应或感应过电压。它分 为静电感应雷和电磁感应雷。
雷电的分类
球雷:雷电放电时形成的发红光、橙光、自 光或其他颜色光的火球。球雷是一团处在特 殊状态下的带电气体。
球雷出现的概率约为雷电放电次数的2%,其直 径多为20cm左右,运动速度约为2m/s或更高 一些,存在时间为数秒钟到数分钟。
球雷通常沿地面滚动或在空中飘行,能从门、 窗、烟囱等通道侵入室内,造成火灾和爆炸事 故。
电磁感应雷:是由于雷电放电时,巨大的冲击雷电 流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种 迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电 动势。
雷击发生在供电线路附近,或击在 避雷针上会产生强大的交变电磁场, 此交变电磁场的能量将感应于线路 并最终作用到设备上(由于避雷针 的存在,建筑物上落雷机会反倒增 加,内部设备遭感应雷危害 的机 会和程度一般来说是增加了),对 用电设备造成极大危害。
雷电的危害
由于雷电具有电流很大、电压很高、冲击 性很强等特点,有多方面的破坏作用,且破 坏力很大。就其破坏因素来看,雷电具有电 性质、热性质和机械性质等三方面的破坏作 用。
雷电的危害
电性质的破坏作用
可能毁坏发电机、电力变压、断路器、绝缘子 等电气设备的绝缘,烧断电线或劈裂电杆,造 成大规模停电;
绝缘损坏可引起短路,导致火灾或爆炸事故; 二次放电的电火花也可能引起火灾或爆炸,二
次放电也能造成电击;
绝缘损坏后,可能导致高压窜入低压,在大范 围内带来触电的危险;
数十至百千安的雷电流流入地下,可能直导致 接触电压电击和跨步电压的触电事故。
雷电的危害
热性质的破坏作用
热性质的破坏作用表现在直击雷放电的高温电 弧能直接引燃邻近的可燃物,从而造成火灾。
雷电的形成
由于水成物下降的速度快。而云粒子下降的 速度慢,因此带正、负两种电荷的微粒逐渐 分离(这叫重力分离作用)。并且部分水成 物落到地上,逐渐形成上部正电,下部负电 雷云。
由于云的运动复杂,云再次分离,形成带不 同电荷的雷云。
雷电的形成
带电积云是构成雷电的基本条件。当带不同 电荷的积云互相接近到一定程度,或带电积 云与大地凸出物接近到一定程度时,发生强 烈的放电,发出耀眼的闪光。由于放电时温 度高达20000℃,空气受热急剧膨胀,发出 爆炸的轰鸣声。这就是闪电和雷鸣。