电力系统的防雷简介..

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富兰克林与避雷针
1752年6月的一个下午，美国费城的上空乌云翻滚， 不时闪烁着青白色的电光，一场大雷雨即将来临。 富兰克林和他的儿子一起乘着风势，将一只 顶端绑 着金属丝、金属丝连着细绳、细绳连着绸带、绸带 和绳子之间挂有一把钥匙的风筝放上了天。然后， 他俩躲在草棚的屋檐下，手中紧握着没有被雨水淋 湿的绸带，观察着风筝的动静。 突然，一道闪电掠 过只见风筝引绳上的金属丝一下子竖了起来，这说 明雷电已通过风筝和引绳传导了下来。富兰克林于 是用手去碰那钥匙，“哧”的一声，一个电火花在手 指与钥匙 之间闪过，同时他的手指感到了一阵刺痛。 富兰克林顾不得疼痛，赶紧叫儿子拿来莱顿瓶（一种 旧式电容器），并迅速把引绳上的钥匙和莱顿瓶连接 起来，顿时，莱顿瓶火花四射，说明莱顿瓶充电了。 30
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接触电压
Take Care !
• 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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“雷火炼殿”与防雷
所谓“雷火炼殿”是指这样一种情景。过去， 每当雷雨交加时，武当山主峰天柱峰绝顶上的金 殿周围雷声震天，电闪撕地，无数盆大的火球在 金殿周围来回滚动，雨过天睛后，大殿金光灿烂， 象被洗过一样，道士们认为这是天帝为了保持金 殿的圣洁不被污染而进行的天工洗炼，从而使金 殿更加完美。 “雷火炼殿”是自然界雷电现象的正常反映， 也是我国古代人们独具匠心的结果，一方面有防 雷的效果，另一方面又使道教圣地武当山上出现 了如此壮观的情景。
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雷击的急救方法
• 1.人工呼吸
对于停止呼吸的人，要及早进 行人工呼吸抢救工作，要有耐 心，坚持一二天都有可能救活。 人工呼吸越早越好，因为人脑 缺氧时间超过十分钟就有致命 危险。
• 2.体外心脏按摩法
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个人防雷知识
打雷时尽量不要在户外活动，若在户外不 要高举带金属的物体，不要在孤立的物体 旁边或下面避雨，不要站在又高又尖的地 方和水陆交界处。当在户外看见闪电几秒 钟内就听见雷声时，说明正处于近雷暴的 危险环境，此时应停止行走，两脚并拢并 立即下蹲，不要与人拉在一起。在建筑物 内不要靠近外露金属导体和电气设备，不 要使用有外接天线的电视和收音机、不要 打电话。
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近代研究防雷的三位先驱
由于雷击会给人类带来灾害，因 此，人类很早就与雷害进行斗争。 其中取得卓越成就的有18世纪中叶 著名科学家 富兰克林(Franklin)； M·B·罗蒙诺索(JIOMOHOCOB)； L·B·黎赫曼(PHXMAH)。 他们通过大量实验建立了雷电学说， 认为雷击是云层中大量阴电荷和阳 电荷迅速中和而产生的现象；并且 创立了避雷理论，发明了避雷针。 他们取得的这些科学成就，已为人 类作出了重大的贡献。
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注意！ 雷电同样会 向平坦的海 平面放电。
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雷电放电的种类
• 1. 直击雷
• 2. 感应雷 • 3. 传导雷
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直击雷

Fra Baidu bibliotek

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。 雷电流：雷流过低接地电 阻（小于30欧）被击物时 的电流。 我国测得的最大雷电流幅 值为300KA。
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雷电的放电过程
雷电的放电过程 包括三个阶段 • 先导放电 • 主放电 • 余辉放电
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+ + + + + + + + + ++ ++ + + + + + + +
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。
呼吸停止
电击的第二个生理效应是使呼吸停止。造 成呼吸停止可分为两种情况。第一种是电流 通过胸部，使肌肉收缩，阻碍了呼吸运动，由 于电流持续时间不过是十分之几毫秒，所以人 能很快恢复呼吸，没有生命危险。第二种则是 雷电流通过脑下部的呼吸中枢，就要长期停止 呼吸了。不过这种情况，常可以在雷击后进行 人工呼吸抢救过来，只要没有停止血液循环或 发生其他并发症就好。
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跨步电压
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。
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雷击使人伤亡的生理原因
心跳停止
雷击致死的第一个重要生理效应是人的心脏 停止供血，人的心脏有两个心室，左心室 使血液流经全身，右心室使血液流经肺部， 正常人的两个心室的肌肉都是同时收缩和 同时舒张以产生规律性的压力造成血液循 环。当电流通过心肌时，破坏了这种协调， 各心室独立工作，不做有规律的收缩，而 是做软弱的不规则的颤动，医学上称为纤 维性颤动。出现这种生理效应时，血液停 止循环，约4分钟即可导致死亡。 20
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感应雷



感应雷：由于电磁感应 形成的电压升高。 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。 感应雷也是造成低压电 器设备损坏的主要雷害 之一。
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传导雷


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。 传导雷是造成低压电器 设备损坏的主要雷害之 一。
我国电力系统防雷简介
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雷电的简介
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这就是壮 观的雷电
由此可见雷电 的放电通道是 弯曲的。
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雷电形成的原因
雷雨云
一般专业书中讲的雷雨云就是指积 雨云。云的形成过程是空气中的水汽经 由各种原因达到饱和或过饱和状态而发 生凝结的过程。使空气中水汽达到饱和 是形成云的一个必要条件，其主要方式 有： ① 水汽含量不变，空气降温冷却； ② 温度不变，增加水汽含量； ③ 既增加水汽含量，又降低温度。 4
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。
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任一时 刻，全球表 面连续发展 着大约1000 个雷暴。地 球上每天约 发生800万次 云对地的闪 电，平均每 秒钟有100次。 雷暴发展的 波动每天总 是向西移动。
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雷电活动强度
• 一个地区的雷电活动强度，用雷电 日和雷电小时表示。雷电日（雷电 小时）是指一年中有雷电的日数 （小时数），在一天或一小时内只 要听到雷声就作为一个雷电日或一 个雷电小时。
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雷电对人的危害方式
在我国每年因雷击造成的人员伤亡估计 为3000—4000人财产损失估计在50—100 亿左右。
1.直接雷击 2.旁侧闪络 3.接触电压 4.跨步电压
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人遭直接雷击的案例
参加足球赛的两名队员 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。
• • • • • 1.保护间隙 2.管型避雷器 3.普通阀型避雷器 4.瓷吹阀型避雷器 5.氧化锌避雷器
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最原始的避雷器---保护间隙
19世纪80年代末才出现了最原始的避 雷器保护间隙。保护间隙是利用高温电弧 使空气受热上升吹弧，和利用电弧自身产 生的电动力吹弧，最终使电弧熄灭。但保 护间隙有： 1. 过电压消失后间隙流过工频续流； 2. 伏秒特性陡且分散性大； 3. 有截波产生等缺点。
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武当山地处华中腹地，气候温和，土壤肥沃， 雨量适中，南北植物均能在这里生长，数千种植 物组成的茫茫林海，郁郁葱葱，终年长青。武当 山主峰天柱蜂，海拔1612米，登上天柱峰绝顶， 人们仿佛进入了云端。雷雨天，云层与天柱峰绝 顶更近，落雷时有发生。在这样一座道教圣地的 深山绝顶上建筑大殿，既要表现“雷公雨师”显 灵的玄妙色彩，又要使建筑物有防雷效果。 1416年秋，我国古代劳动人民在天柱峰绝顶上 建筑了金殿。金殿面阔进深均为三间，高5.54米， 长4.4米，宽3.15米，不仅规模宏大，而且全为 铜铸鎏金。重檐迭脊，翼角飞举，脊饰珍禽异兽， 堪称铜铸工艺的奇迹。武当山重峦迭嶂，气候多 变，异常混乱的风向使云层之间摩擦频繁而带大 27 量电荷。
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管型避雷器
20世纪20年代末，研制了一 种能自动熄弧的管型避雷器 。 管型避雷器是利用工频电流流过 间隙时使产气材料受热分解出大 量气体吹弧，使电弧熄灭。管型 避雷器的实质还是具有一定灭弧 能力的保护间隙，因此同样有： 伏秒特性陡且分散性大；容易 形成截波的缺点。20世纪80年 代初我国研制了一种新型的管型 避雷器。新型的管型避雷器是利 用雷电流产气灭弧，因而没有续 流。
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1922年美国西屋公司制成 自动阀型避雷器，1927年美 国开始采用非游离气体遮断工 频续流的管型避雷器，20世 纪50年代初磁吹阀型避雷器 问世。1968年日本大阪松下 电器研制出新一代的无间隙避 雷器，它实质上是一种金属氧 化物非线性电阻，现在它已成 为避雷器的主流了。
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电力系统避雷器的发展
金殿建在天柱峰绝顶上是一座庞大的导电体。每 当大量带电积雨云向金顶运动时，云层与金殿顶 部之间形成了巨大的电势差，又因为金殿顶部除 脊饰外，曲率都不太大，当电势差达到一定数值 时，就会使空气电离，产生电弧，这就是闪电。 同时强大电弧使周围空气剧烈膨胀而爆炸，于是 电弧发生变形而形成火球，并发出雷鸣，这就出 现了“雷火炼殿”的奇观。但是脊饰本身曲率较 大，在一定程度上又起到了避雷针的作用，在电 势差过大的时候，能使部分电荷放电，不会由于 “雷火炼殿”的程序过猛而使金殿受压变形。 金殿历经500多年风雨雷电，至今仍辉煌灿 烂。它突出地表现了我国几千年来的优秀文化传 统和中华民族特有的科学风姿。
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旁侧闪络
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：好像挨了一拳恨击，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。 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。 4、旁侧闪络一般发生在树下或金属附近，因而打雷时不要 在树下避雨也要远离金属等可导电物体。
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防雷的发展
1.我国古代防雷技术 2.近代防雷技术 3.现代防雷技术
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中国古代防雷
人类对雷电采取防护措施，最早 可追溯到12世纪。我国湖南尚存的 岳阳慈氏塔（约在1100年重建）， 自塔顶有六条铁链六个角下垂至地 面上一点高度，可用来防止雷击损 坏。有的古塔还将此类铁链沉入井， 实现良好接地。中国古代屋宇顶上 的龙嘴伸出舌须，或许是人们寄希 望于防止龙抓（雷击）。
雷云由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀 薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云 层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被 风吹的较高，形成大块的带负电的雷云；大滴水 珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成 一些局部带正电的区域。雷云的底部大多带负电， 它在地面上会感应出大量的正电荷。这样，在带 有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或 者雷云与大地之间就形成强大的电场。随着雷云 的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离 放电的临界电场强度就会发生云间或云对大地的 放电。
避雷针是一种引雷 装置，它歪变了空 间电场，改变了先 导发展的路径，引 雷于自身，使周围 被保护物受到保护。 一百五十多年前发 明的避雷针今天仍 被广泛使用 。
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现代防雷技术
避雷针最开始只用在建筑防雷上， 且当时人们也只注意建筑防雷。在20 世纪之初，因为电信和电力的发展， 促使防雷技术有了新的发展。 19世 纪80年代末就出现第二种避雷装置— —导电器，它实际上是一个火花间隙。 在富兰克林时代，只注重直击雷的灾 祸，20世纪之后，电力部门注意到感 应雷（或者叫雷电的二次效应）的祸 害。德国W.Peterson（1914）提出用 接地避雷线防雷的理论。