2023学年完整公开课版雷电的模型

重庆电力高等专科学校伍家洁教授高电压技术重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知学习情境三电力系统过电压防护子情境3.1防雷设备的认知子情境3.2发电厂和变电站的防雷保护子情境3.3电力系统过电压与绝缘配合重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知3.1.2避雷针、避雷线的保护范围子情境3.1防雷设备认知3.1.1雷电的模型3.1.4防雷接地装置的选择3.1.3避雷器的认知3.1.5防雷设备的检测试验重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知【学习任务】了解雷电放电现象，理解雷电放电过程，建立雷电放电模型。3.1.1雷电的模型重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知个人感觉巨大的声响、划破黑夜的强光……月黑风高，小时候奶奶讲的故事……可怕！危害人身安全！危害电力设施安全！危害电网安全！原因几百kA的冲击电流，电动力效应使物体炸裂，热效应使金属熔化。通过被击物时形成幅值很高的冲击电压波，使电气设备绝缘破坏。重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知一、雷电概述雷云带电水和热云冰粒下降碰撞电荷产生重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知线状雷电的光学照片据测：对地放电的雷云绝大多数（75－90）％是带负电荷，雷电流为负极性。雷闪放电过程与长间隙极不均匀电场放电过程一样，主要有先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。雷云的物理性质与金属板不同，因而具有多次重复雷击等现象和特点重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知先导雷云中负电荷逐渐积聚时，地面感应出正电荷。出现电子崩→流注→形成向地面运行的不太明亮的先导迎面先导当先导发展到离地面大约100m时，出现从地面向上发展的正电荷先导特点发展速度慢107m/s，持续时间长0.005-0.01s，呈跳越式逐级发展放电电流小，约100A放电伴有不太明亮的闪光，头部最亮1.先导放电阶段主放电当先导通道到达地面或与迎面先导相遇时，先导和雷云中的电荷与大地的电荷相中和。特点①发展速度快，持续时间短,约50－100μs。②放电电流大，一般100－200kA.③放电伴随极明亮的闪光和震耳的雷鸣（电磁效应、机械效应，通道温度15000－200000°C）2.主放电阶段重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知余辉放电云中残余电荷（主放电剩余的电荷）沿等离子通道继续流向大地特点放电电流小，100－1000A（云中电阻大）持续时间长(0.03～0.15s)（热效应）原因由于云中往往有几个电荷中心，可能引起沿第一次产生的放电通道的多次放电，这些放电的先导是连续发展的，但第一次冲击放电电流幅值最高3.余辉放电阶段重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知二、雷电放电的计算模型雷电流在雷电的主放电过程中，地面上感应的异号电荷沿主放电通道迅速与先导通道中的电荷中和，使被击物上流过幅值很高的雷电流。雷电流大小被击物的阻抗雷电通道的波阻抗主放电的发展速度先导通道中的电荷密度重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知在雷电流的实际测量中，雷击点的阻抗

一般不超过30Ω，而雷电通道的波阻抗

通常取为300Ω。国际上定义雷击小接地阻抗物体时，流过该物体的电流定义为雷电流2i0彼德逊等值电路重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知雷电冲击波具有波的传导特性雷电波在传导过程中到达结点时，还会发生折射和反射现象。雷电入射波到达线路末端结点处会发生全反射，线路的开路末端电压将可能增大至雷电行波电压的2倍波阻抗表征的是沿导线传播的电压冲击波和电流冲击波之间的动态关系，与线路长度无关重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知雷电流幅值的概率分布1.雷电流的幅值及雷电流幅值的概率分布雷电流是指雷击于低接低阻抗（不超过30Ω）的物体时流过该物体的电流，近似等于传播下来的电流入射波的2倍。三、雷电参数重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知雷电流波前时间在1~4μs的范围内，半峰值时间约为50μs。标准雷电冲击电压波形为±1.2/50μs在防雷保护计算中，雷电流波形可采用2.6/50μs。2.雷电流波前时间和半峰值时间采用2.6μs的固定波前时间，认为平均陡度α和幅值线性相关（kA/μs）3.雷电流的陡度重庆电力高等专科学校3.1防雷设备的认知4.雷电流的波形（a）双指数波（b）斜角平顶波（