雷電的基本概念
發(fā)布時(shí)間:2011/11/1 10:14:08 訪問次數(shù):2451
雷電是大自然中最宏偉和恐怖的氣體放電現(xiàn)象,雷電放電對(duì)于現(xiàn)代航空、電力、通信、建筑等領(lǐng)域都有很大的影響。
雷電是由雷云放電引起的,關(guān)于雷云的聚集和帶電至今還沒有令人滿意的解釋,目前較普遍的看法是:熱氣流上升時(shí)冷凝產(chǎn)生冰晶,氣流中的冰晶碰撞后分裂導(dǎo)致較輕的部分帶負(fù)電荷并被風(fēng)吹走形成大塊的雷云;較重的部分帶正電荷并可能凝聚成水滴下降,或懸浮在空中形成一些局部帶正電的云區(qū)。整塊雷云可以有若干個(gè)電荷中心。負(fù)電荷中心位于雷云的下部,離地為500~10000m。它在地面上感應(yīng)出大量的正電荷。
平時(shí)常見的雷,大多數(shù)是線狀雷,IMP706EPA其放電痕跡呈線形樹枝狀,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)帶形雷、鏈形雷和球形雷等。云團(tuán)與云團(tuán)之間的放電稱為空中雷,云團(tuán)與大地之間的放電稱為落地雷。實(shí)踐證明,對(duì)電氣設(shè)備經(jīng)常造成危害的就是落地雷。
1.雷電的特點(diǎn)
(1)雷云中的場(chǎng)強(qiáng)極高。
(2)雷云對(duì)地電位極高。
(3)雷電放電的瞬間功率極大。
(4)雷電的能量很小。
(5)雷電的形狀有線狀、片狀、球狀。
2.雷電的危害
雷電的危害主要表現(xiàn)在:雷電的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、電磁效應(yīng)、閃絡(luò)放電。
3.雷電參數(shù)
(1)雷電通道波阻抗。主放電時(shí),雷擊閃屯通道是一導(dǎo)體,故可看作和普通導(dǎo)體一樣,對(duì)電流波呈現(xiàn)一定的阻抗。沿閃擊通道運(yùn)動(dòng)的電壓波幅值Uo與電流波幅值Io間的比值Uo/Io,就稱為雷電通道波阻抗(Zo),在進(jìn)行防雷計(jì)算時(shí),可近似選取300Ω。
(2)雷電流波形。主放電時(shí)的電流波形如圖7-1所示,這種波形的電流(或電壓)的表示方法是,繪出電流(或電壓)的最大值,并以類似分?jǐn)?shù)的形式,寫出其波前、波長的數(shù)值等。根據(jù)實(shí)測(cè),雷電流的波長約有半數(shù)為40~50μs;波前長度大多數(shù)為1~4μS。
(3)雷電流的幅值(I)雷電流一般是指雷擊點(diǎn)接地電阻為零時(shí)通過被擊點(diǎn)的電流,其幅值(kA)為
I=2Uo/Zo (7-1)
式中:Uo為雷電壓幅值(kV);Zo為雷電通道波阻抗(Ω)。
當(dāng)雷直接擊中地面時(shí),被擊點(diǎn)的電阻很高(約可達(dá)lOOΩ)。此時(shí)的雷電流只有R=O時(shí)的50%~70%。由于R=O時(shí)的雷電流最大值一般不超過200kA,當(dāng)雷擊地面時(shí)的Io一般不超過100~150A。
(4)雷電流的極性。當(dāng)雷云電荷為正時(shí),所發(fā)生的雷云放電為正極性;反之電流極性為負(fù)。根據(jù)觀察結(jié)果,75%~90%的雷電流是負(fù)極性的,其余為正極性,個(gè)別的雷電流還是振蕩的。雷電流的極性可用磁鋼棒測(cè)定。
4.耐雷水平
雷擊線路時(shí),線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值稱為耐雷水平。
5.雷擊跳閘率
每百公里線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)稱為線路的雷擊跳閘率。
6.雷電日和雷電小時(shí)
一日內(nèi)可聽到雷聲,不論幾次,都統(tǒng)計(jì)為一個(gè)雷電日。同樣,一個(gè)小時(shí)內(nèi)聽到雷聲兢為一個(gè)雷電小時(shí)。用雷電小時(shí)衡量雷電活動(dòng)情況更科學(xué)些。
一般40個(gè)雷電日以上的地區(qū)稱為多雷區(qū),少于15個(gè)雷電小時(shí)的地區(qū),稱為少雷區(qū)。
7.我國雷電活動(dòng)的規(guī)律
(1)南方多于北方。也就是說越靠近赤道和熱帶地區(qū),雷電活動(dòng)越強(qiáng);越往北,也就是氣溫較冷、雨量較少的地區(qū),雷電活動(dòng)就較弱。
(2)山地多于平原。例如云貴高原、康藏高原等地區(qū)的雷電活動(dòng)就比同緯度的其他地區(qū)強(qiáng)。此外,我國山地的雨量一般比平原多。
(3)在其他條件相同時(shí),土壤電阻率較高的地區(qū),雷電活動(dòng)也較弱。例如,西北和內(nèi)蒙古等沙漠地區(qū),雷電活動(dòng)就比同緯度的其他地區(qū)若華北、東北等地少很多。
(4)我國雷電活動(dòng)移動(dòng)的方向,在華北多自西北向東南;華中和西南是由東向西,夏季有從東方來者,華南方向比較不確定。
雷電是大自然中最宏偉和恐怖的氣體放電現(xiàn)象,雷電放電對(duì)于現(xiàn)代航空、電力、通信、建筑等領(lǐng)域都有很大的影響。
雷電是由雷云放電引起的,關(guān)于雷云的聚集和帶電至今還沒有令人滿意的解釋,目前較普遍的看法是:熱氣流上升時(shí)冷凝產(chǎn)生冰晶,氣流中的冰晶碰撞后分裂導(dǎo)致較輕的部分帶負(fù)電荷并被風(fēng)吹走形成大塊的雷云;較重的部分帶正電荷并可能凝聚成水滴下降,或懸浮在空中形成一些局部帶正電的云區(qū)。整塊雷云可以有若干個(gè)電荷中心。負(fù)電荷中心位于雷云的下部,離地為500~10000m。它在地面上感應(yīng)出大量的正電荷。
平時(shí)常見的雷,大多數(shù)是線狀雷,IMP706EPA其放電痕跡呈線形樹枝狀,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)帶形雷、鏈形雷和球形雷等。云團(tuán)與云團(tuán)之間的放電稱為空中雷,云團(tuán)與大地之間的放電稱為落地雷。實(shí)踐證明,對(duì)電氣設(shè)備經(jīng)常造成危害的就是落地雷。
1.雷電的特點(diǎn)
(1)雷云中的場(chǎng)強(qiáng)極高。
(2)雷云對(duì)地電位極高。
(3)雷電放電的瞬間功率極大。
(4)雷電的能量很小。
(5)雷電的形狀有線狀、片狀、球狀。
2.雷電的危害
雷電的危害主要表現(xiàn)在:雷電的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、電磁效應(yīng)、閃絡(luò)放電。
3.雷電參數(shù)
(1)雷電通道波阻抗。主放電時(shí),雷擊閃屯通道是一導(dǎo)體,故可看作和普通導(dǎo)體一樣,對(duì)電流波呈現(xiàn)一定的阻抗。沿閃擊通道運(yùn)動(dòng)的電壓波幅值Uo與電流波幅值Io間的比值Uo/Io,就稱為雷電通道波阻抗(Zo),在進(jìn)行防雷計(jì)算時(shí),可近似選取300Ω。
(2)雷電流波形。主放電時(shí)的電流波形如圖7-1所示,這種波形的電流(或電壓)的表示方法是,繪出電流(或電壓)的最大值,并以類似分?jǐn)?shù)的形式,寫出其波前、波長的數(shù)值等。根據(jù)實(shí)測(cè),雷電流的波長約有半數(shù)為40~50μs;波前長度大多數(shù)為1~4μS。
(3)雷電流的幅值(I)雷電流一般是指雷擊點(diǎn)接地電阻為零時(shí)通過被擊點(diǎn)的電流,其幅值(kA)為
I=2Uo/Zo (7-1)
式中:Uo為雷電壓幅值(kV);Zo為雷電通道波阻抗(Ω)。
當(dāng)雷直接擊中地面時(shí),被擊點(diǎn)的電阻很高(約可達(dá)lOOΩ)。此時(shí)的雷電流只有R=O時(shí)的50%~70%。由于R=O時(shí)的雷電流最大值一般不超過200kA,當(dāng)雷擊地面時(shí)的Io一般不超過100~150A。
(4)雷電流的極性。當(dāng)雷云電荷為正時(shí),所發(fā)生的雷云放電為正極性;反之電流極性為負(fù)。根據(jù)觀察結(jié)果,75%~90%的雷電流是負(fù)極性的,其余為正極性,個(gè)別的雷電流還是振蕩的。雷電流的極性可用磁鋼棒測(cè)定。
4.耐雷水平
雷擊線路時(shí),線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值稱為耐雷水平。
5.雷擊跳閘率
每百公里線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)稱為線路的雷擊跳閘率。
6.雷電日和雷電小時(shí)
一日內(nèi)可聽到雷聲,不論幾次,都統(tǒng)計(jì)為一個(gè)雷電日。同樣,一個(gè)小時(shí)內(nèi)聽到雷聲兢為一個(gè)雷電小時(shí)。用雷電小時(shí)衡量雷電活動(dòng)情況更科學(xué)些。
一般40個(gè)雷電日以上的地區(qū)稱為多雷區(qū),少于15個(gè)雷電小時(shí)的地區(qū),稱為少雷區(qū)。
7.我國雷電活動(dòng)的規(guī)律
(1)南方多于北方。也就是說越靠近赤道和熱帶地區(qū),雷電活動(dòng)越強(qiáng);越往北,也就是氣溫較冷、雨量較少的地區(qū),雷電活動(dòng)就較弱。
(2)山地多于平原。例如云貴高原、康藏高原等地區(qū)的雷電活動(dòng)就比同緯度的其他地區(qū)強(qiáng)。此外,我國山地的雨量一般比平原多。
(3)在其他條件相同時(shí),土壤電阻率較高的地區(qū),雷電活動(dòng)也較弱。例如,西北和內(nèi)蒙古等沙漠地區(qū),雷電活動(dòng)就比同緯度的其他地區(qū)若華北、東北等地少很多。
(4)我國雷電活動(dòng)移動(dòng)的方向,在華北多自西北向東南;華中和西南是由東向西,夏季有從東方來者,華南方向比較不確定。
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