高电压技术教案第五章

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n 雷电流:雷流过低接地电 阻(小于30欧)被击物时 的电流。
n 我国测得的最大雷电流幅 值为300KA。
传导雷
n 传导雷:又称入侵波, 是雷击于导线后,雷电 流沿导线传播、并入侵 被保护设备。
n 传导雷是造成低压电器 设备损坏的主要雷害之 一。
感应雷
n 感应雷:由于电磁感应 形成的电压升高。
n 感应雷幅值一般不超过 500KV,对110KV及以 上的线路不能构成威胁。
雷害新特点
当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往 有极大的不同,可以概括为:(1)受灾面大大扩大,从电 力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,特别是与 高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通 信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等;(2)从 二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波 沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任 何角落,无空不入地造成灾害,因而防雷工程已从防直击 雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(LEMP)。前面是指雷电 的受灾行业面扩大了,这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。 例如二000年七月二十五日14点40分左右,一次闪电造成 上海市漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾,而不是 以往的一次闪电只是一个建筑物受损。
深圳国际贸易中心高160米,采用笼式避 雷网。
终于电视塔405米,也采用笼式避雷网 笼式避雷网即能满足外部防雷系统的要求,
也能满足内部防雷系统的要求,它能实现 良好的等电位、分流、屏蔽和接地效果, 是较为完善的防雷系统。
今后建筑物防雷的发展方向
利用建筑物、结构物的钢筋作笼式 防雷网能够满足外部防雷装置和内 部防雷装置的需要,作为全面防雷 来说将是今后发展的重点。
3、旁侧闪络是由于人与雷电流泄放通道之间 的电位差较高,引起气隙击穿造成的。
接触电压
还有很多 应注意的!
两个妇女正在一棵高大的云杉树下避雨,闪电 突然击中了那棵大树,当时一个人是背靠树站 着,她的衣服并未损坏,但在头右边有4厘米╳4 厘米一块头发被烧焦了,变成了灰色。在这块 皮肤中有像擦伤的痕迹。在树干上树皮被烧坏 很长的一条,长度是从树顶开始一直到离地约 158厘米的地方,正与死者身高相同。另一个妇 女当时正用右手扶着那棵树,她仅失去知觉十 到十五分钟,她的下肢有两三个小时不会动而 且没有知觉,她的身体以及脚上有烧伤,经过 治疗,两天以后就出院了。
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2、波阻抗:雷电通道的波阻抗通常取Z=300~400Ω。
3、雷电流陡度:雷电流随时间变化的速度,取值为雷电流幅值与雷电冲 击波波头时间的比值。按《建筑物防雷设计规范》(GB50057-1994) 的规定, di I
dt 10
4、雷暴日(小时):一年中有雷电的日数称为雷暴日,一天只要听到 一个雷声就作为一个雷暴日;一年中有雷电的小时数称雷暴小时,即在 一个小时内只要听到雷声就算作雷暴小时。全年平均雷暴日在40天的地 区称为中等雷电活动地区,平均雷暴日少于15天的地区称为少雷区,全 年平均雷暴日超过40天的地区称为多雷区。雷暴日(小时)是描述一个 地区雷电活动强度的参数。
5、地面落雷密度:每雷暴日、每平方公里的地面落雷的 次数。《建筑物防雷设计规范》(GB50057-1994)规定 雷击大地的年平均密度 Ng 0.02T41.3 。地面落雷密度也 是描述一个地区雷电活动强度的参数。
二、雷电放电的种类
直击雷 感应雷 传导雷
直击雷
n 直击雷:雷直接击于被击 物上,被击物可能是建筑 物、树木或人等。
雷电放电的过程可以看成是一个具有一定内阻的电流源突然合闸到被击物上 的过程,所以描述雷电放电的主要参数有:雷电流(幅值)、波阻抗、雷电 流陡度、雷暴日(小时)、地面落雷密度、雷电的标准波形等。
1、雷电流:指雷击低接地电阻被击物时流过被击物的电流。这里的低接
地电阻是指30Ω以下的接地电阻。描述一个雷电的强弱用雷电流幅值来描
跨步电压
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法国的一个教堂正值做 礼拜时遇到了雷击,所 有站在礼拜堂中潮湿石 板上的人都跌倒了,有 几分钟的光景站不起来, 下肢好象瘫痪了一样。 而那些站在唱诗班席中 橡木地板上的人都安然 无恙。
我怎么了!
小结 雷电并不可怕!
雷电是一种自然现象,没有任何迷 信色彩。
雷害可以预防,雷击人最严重的情 况是直接雷击,但不一定致命,应 该对受伤者救治。防止接触电压和 旁侧闪络伤害的最好方法是不要靠 近容易引雷的物体。防跨步电压伤 害的办法是雷雨天避雨时双脚并拢。
雷电分上行雷和 下行雷,以下行 雷为例进行分析。
流注停顿形成先导,先 导分级向前发展,流注 最后一次停顿后形成主 放电,主放电阶段产生 了闪电和雷声,但仅有
30%的电荷复合掉, 70%的电荷在余辉阶段
复合。
一次雷电 放电可能 有多个分 量,但每 个分量都 包括三个 阶段。
雷电按发展过 程分类
二、雷电参数
早期研究工作的记载是引人入胜的,其意 义并不仅仅在于“历史”价值,而是在于 许多重要的原理得到验证。这些原理也正 是我们今日理解雷电对人体效应的依据。
通过该试验人们认识到
对“小鸡”呼吸 雷电流通路径是造成人 受伤程度不同的根源。
富兰克林曾对着一只小鸡的头部施 以“电击”后,小鸡出现了死亡现 象。但是经过不断地向肺里吹气, 小鸡又复苏了。这是对触电者进行 人工呼吸最早的一次成就。假定电 流从头部流过两脚,则它将经过脑 部(包括呼吸中枢)和胸部(包括 心脏)。显然它的呼吸中枢暂时麻 痹,因而需要人工呼吸。但心脏必 须一直跳动,否则就不能复活了。
n 感应雷也是造成低压电 器设备损坏的主要雷害 之一。
三、雷电的破坏作用
n 雷电流的电动力 n 雷击的热效应 n 雷击的静电感应 n 雷击的电磁感应 n 雷击的反击和引入高电

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雷电造成的经济损失的严重性
n 直接损失
u 火灾 u 人员伤亡 u 设备损坏
n 间接损失
u 不能提供服务之损失 u 信誉损失 u 重新投资
在给古建筑安置避雷装置时,我国首次 采用了避雷带 的防雷方式。
防雷工程的序幕
1958年9月,原建工部设计局在武 汉召开了“全国电气设计人员交流 大会”,拉开了我国防雷研究的序 幕。
重大工程的防雷
1958年,人民大会堂工程率先采用笼式 避雷网并进行了彻底的等电位联结。把笼 式避雷网应用于工程实际,这恐怕在国内 外均属首次。
雷直击人是危险的,但不一定致命,应救治受伤者。
旁侧闪络
真的、不 要在树下 避雨!
1、一个士兵骑车经过一棵树时被雷击中,他 回忆当时的情景说:好象挨了一拳恨击,他看 见一道火光从树向他射过来,自行车把带了电。 他的皮肤完好无损,没有烧伤的痕迹。
2、七个儿童在帐篷里避雨时,帐篷柱子被雷 击中。五个幸存者都没反映受伤,但死亡的两 个儿童左脸以及身体上都有烧伤的地方,在他 们的小脚趾上都有电流流过的痕迹。
4、实验告诉人们:雷击导致人死亡的最直接 的原因是心室纤维性颤动和呼吸停止。
直接雷击
你知道怎 么防护吗?
参加足球赛的两名正并排站着相互盯着对方时遭到 雷击,电流从头部流到脚,虽然在两人身上都未发 现烧灼痕迹,但在他们身体相邻侧留有树枝状电花 图。救治无效,两人死亡。
电花图没有任何迷信色彩,其原因是雷电流通过人 体向大地泄放时,在人体表面发生了沿面放电而使 人体上流下电花图。当身体和衣服之间发生闪络时, 雷电流使皮肤上的水分和汗液变为蒸汽,如果衣服 穿得紧,蒸汽的压力会把衣服撕破。
身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产
生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活
领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入 的LEMP的作用,造成微电子设备的失控或者损坏。
为此,当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂
性大大增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,
我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技
四、雷击人的主要形式
1、历史的回顾 2、直接雷击 3、接触电压 4、旁侧闪络 5、跨步电压
历史的回顾
关于雷电的描述,直到二百年以前,一般 还只有在诗文中能够读到,而且停留在神 话解释。由于实验科学的出现,随之电容 器的发明才使我们对闪电的认识进入自然 科学领域。实验证明,雷电显示了与静电 相类似的特性。与此同时,关于雷电对动 物和人的各种效应,也进行了研究。
五、我国建筑物防雷的发展历程
1、古人对建筑物防雷的探索 2、建国初期的防雷方法 3、亡羊补牢、古建防雷 4、防雷研究的序幕 5、重大工程的防雷 6、今后建筑物防雷的发展方向
古人对建筑物防雷的探索
中国人对建筑物防雷的探索最早可追溯 到12世纪,较能说明问题的一例是现存 的岳阳慈氏塔。
高电压技术教案第五章
一、雷电的形成
1、雷电放电:雷电放电是指雷云与大地、 雷云与雷云、雷云内部发生的一种气体放电 现象。
2、雷云的形成:当空中的尘埃、冰晶等物 质在云层中翻滚运动的时候,经过一些复杂 过程,使这些物质分别带上了正电荷与负电 荷。一般在云层的下部积聚的是负电荷,而 正电荷一般积聚在云层的上部。这样,同极 性电荷的汇集就形成了一些带电中心,带有 这些电荷中心的云称为雷云。
建筑物防雷的六大要素:接闪功能、 分流影响、屏蔽作用、均衡电位、 接地效果和合理布线。
六、网络防雷
(1)雷电波形:一般来讲,我 们用1.2/50μs的波形来表示雷电 的电压波形,而常用8/20μs来 表示雷电电流波形。比如讲到 防雷产品时经常要提到电源防 雷器要能承受 8/20μs 20kA的冲 击(见有关国家标准和国际标 准),指的就是 T8微1=秒8u电s,T流2=峰20值μs即I=达2020KKAA。。用1微了 秒内电流增加2.5千安培。这是 一个惊人的数字。用数学语言 来讲就是平均陡度di/dt非常大。
。(3)雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它袭击的 对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间
接经济损失和影响就难以估计。例如一九九九年八月二十 七日凌晨2点,某寻呼台遭受雷击,导致该台中断寻呼数小 时,其直接损失是有限的,但间接损失将大大超过直接损 失。(4)产生上述特点的根本原因,也就是关键性的特点 是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本
术,提高人类对雷灾防御的综合能力。
案例 真惨!
2000年6月17中午12时50—55分,上海市郊一 村民顾某和妻子在水稻田正在插秧时遭雷击, 顾某当场身亡,距其3—4米处的妻子双脚有发 麻的感觉,据对雷击发生现场观察,雷击点四 周空旷,在周围150—200米范围内无任何建筑 物和高大的物体(如树木等)。另据死者妻子 讲述,雷击发生时在死者身上有一团火光出现, 除衣服湿透外,其他雷击痕迹不明显。
五十年代初,我国引进苏联技术, 采用抛物线和折线计算保护范围, 用铁管或镀锌圆钢作接闪器。
六十年代以前,我国没有建筑物防 雷设计规范。
亡羊补牢,古建防雷
1957年北京发生两起雷击事故:7月6日, 明十三陵长陵棱恩殿遭受雷击,劈掉西 部吻兽,劈裂两根直径1.17米、高14.3 米的大楠木柱子,死一人,伤三人;7 月8日,中山公园内一棵大树落雷,感 应电流经附近的配电线路传到中山公园 音乐堂,并引起大火,烧毁配电室、舞 台和观众厅大顶棚。
述,在我国一般雷电活动地区雷电流幅值概率分布按 lg P IL 来分布,
108
其中IL 是雷电流幅值,P是对应的雷电流幅值出现的概率,公式的含义是
雷电流幅值超过108KA出现的概率是10%。在我国西北地区、内蒙古等地,
雷电活动较弱,雷电流幅值较低,雷电流幅值概率分布按 lg P IL 来
分布。
实验者的勇气
1、富兰克林在刚充满电的电容器上触过一次 电:“好象从头到脚全身挨了一击,跟着躯干 很快的猛烈颤抖,几秒钟之后这种现象才逐渐 消失”。电流路径是从一只手到另一只手。
2、诺勒特神父布置了一场向180名卫兵放电 的把戏,所有士兵同时向上一跳,动作整齐得 像一个人。后来增加到700人。
3、李赫曼教授受到从头到脚的一次雷击放电, 立刻死亡。
就理论而言,汉朝的王充曾对雷电现象 作出过解释并批判了迷信做法。
中国古代虽有较强的防雷意识并做过一 些技术上的尝试,但毕竟没有大的突破。
1750年,富兰克林取得重大突破,证实 雷是电现象。
建国初期的防雷方法
建国初,大多数工程均按照日本的 45度到60度保护角确定避雷针的保 护范围,接闪器采用三叉小针。
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