第五章 雷电及防雷设备(2012级)

第五章 雷击放电特性及防雷装置5.1 雷电放电过程会引起破坏作用的雷云对地放电的绝大多数（80%以上）是负极性的。

雷电多重性（先导、主放电、余光放电）一、先导（梯级先导）第一次先导的梯级性是负先导本身的发展特点所决定的。

每一梯级长度平均50m ，梯级间歇时间10～100us 平均50us 。

cv 10001=先导通道具有良好的导电性，带有与雷云同极性的多余电荷 二、主放电、闪电、雷鸣、雷电的破坏性先导接近地面。

在漏道端部因出现高场强，使空气强烈电离而产生高密度的等离子区。

→自下而上，高电解的等离子体通道。

t=50～100us ，i =几十千安～几百千安201(=v ～21)c 温度 2万℃以上三、余光放电连续先导——直串先导5.2 雷电参数及雷电活动特性电流Rvi zz +=0σ，R<30Ω，雷电通道波阻抗Ω>3000z .即R 《z 0，则v i σ=雷击过电压dtdi L iR u ⋅+=我国“电力设备过电压保护设计技术规程” 1、雷电流峰值 108lg IP -= (式5-3)54lg IP -=，少雷区2、雷电流波形 波长时间2.6us 形状：斜角形usKA Idtdi a /6.2==（式5-4）半余弦波头)cos 1(2wt Ii -= （式5-5）3、雷电日 雷电小时强雷区 平均雷电日>90 多雷区 平均雷电日>40 少雷区 平均雷电日>154、落雷密度γ（每个雷电日每平方公里地面上的平均落雷次数） 0.015 次/⋅Km 2雷电日 次数 Th N ⨯⨯=100100010γ(Th b N ⨯⨯+=10010004γ次/100km 年)若T=40，γ=0.015代入则N=0.6h 次/⋅km 100年5.3 避雷针和避雷线（直击雷保护措施）我过规程推荐的保护范围是对应0.1%绕击率而言的。

绕击：雷电绕过避雷装置而击于被保护物的现象。

（屏蔽失效引起） 反击：避雷针与被保护物之间的间隙击穿。

参考答案第一章电介质的极化、电导和损耗一、单项选择题：1. D2. D3. B二、填空题：1. 增大了2．电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、空间电荷极化（夹层式极化）3．在电场作用下极化程度的物理量4．电子式极化、离子式极化5．偶极子式极化、空间电荷极化（夹层式极化）6．大些7．离子性、电子性8．电导强弱程度9．电场强度、温度、杂质10．体积电导、表面电导11．电导损耗、极化损耗12．电导13．δωCtgU214．电导三、简答题1．答：电介质的电导为离子性电导，随着温度的升高，分子的热运动加剧，分子之间的联系减弱，介质中离解出的离子数目增多，所以电导率增大。

而导体的电导是电子性电导，温度升高，分子的热运动加剧，电子在电场作用下定向运动时遇到的阻力增大，所以电导率降低。

2．答：不同。

电介质在直流电压作用下只有电导损耗，而在交流电压作用下除了电导损耗外还有周期性极化引起的极化损耗，所以同样条件下，电介质在交流电压下的损耗大于直流电压下的损耗。

3．答：电介质的电导是离子性电导，而金属导体的电导是电子性电导；电介质的电导率小，导体的电导率大；随温度升高，电介质的电导率增大，导体的电导率减小。

第二章气体电介质的击穿特性一、单项选择题：1．B 2. C 3. A 4. C 5. B 6. D 7. A8. C 9. D 10. A11. D 12. B 13. C 14. C二、填空题：1. 辉光放电、火花放电、电弧放电、电晕放电2．最小3．升高4．空间光游离5．棒—棒6．扩散7．改善电场分布、削弱气隙中的游离过程8．固体介质9．20℃、101.310．低11．增大12．250/250013．空间电荷14．增大三、简答题1．答：（1）因棒极附近场强很高，不论棒的极性如何，当外加电压达到一定值后，此强场区内的气体首先发生游离。

当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒极运动，进入强电场区，引起碰撞游离，形成电子崩。

题库考试要点的分析归纳, 是以下是本教材所归纳和总结的低压电工作业考试题库中与本章内容相关的考点学员必须掌握的知识要点, 请学员熟记。

1.雷电的危害及防雷装置的相关考点(1)雷电可通过其他带电体或直接对人体放电,使人的身体遭到巨大的破坏直至死亡。

雷电流产生的接触电压和跨步电压可直接使人触电死亡。

(2)雷电按其传播方式可分为直击雷、感应雷和球形雷等。

雷电后造成架空线路产生高电压冲击波的雷电称为感应雷。

(3)用避雷器是防止雷电破坏电力设备,防止高电压冲击波侵入的主要措施。

10kV 以下运行的阀型避雷器的绝缘电阻应半年测量一次。

(4)防雷装置应沿建筑物的外墙敷设,并经最短途径接地,如有特殊要求可以暗设。

(5) 除独立避雷针之外 ,在接地电阻满足要求的前提下,防雷接地装置可以和其他接地装置共用。

2、防雷措施的相关考点(1)高压变配电站一般用接闪杆来防止遭受直击雷,防止引发大面积停电事故。

(2)对于变压器和高压开关柜 ,防止雷电侵入产生破坏的主要措施是安装避雷器。

(3)雷电时 ,应禁止在屋外高空检修、试验和屋内验电等作业。

即使在室内也严禁修理家中的电气线路、开关、插座等。

(4)在雷暴雨天气 ,应将门和窗户等关闭 ,其目的是为了防止球形雷侵入屋内,造成火灾、爆炸或人员伤亡。

3.静电的产生及危害的相关考点(1)静电现象是很普遍的电现象 ,固体静电可达 200kV 以上 ,人体静电也可达 10kV 以上。

易引发火灾是静电现象最大的危害。

(2)当静电的放电火花能量足够大时 ,能引起火灾和爆炸事故 ,在生产过程中静电还会妨碍生产和降低产品质量等。

4.静电防护的相关考点(1)静电防护的措施比较多,常用又行之有效的可消除设备外壳静电的方法是接地(2)对于容易产生静电的场所,应保持地面潮湿,或者铺设导电性能较好的地板。

(3)防静电的接地电阻要求不大于100Ω(4)运输液化气 ,石油等的槽车在行驶时 ,在槽车底部应采用金属链条或导电橡胶使之与大地接触 ,其目的是泄漏槽车行驶中产生的静电荷。

防雷、防静电管理规定1目的为了加强防雷、防静电等安全设施的管理，规避因雷电、静电引起的事故风险，保障本公司的安全生产，保证人员及财产安全，制定本规定。

2适用范围适用于本公司的防雷、防静电设施的安全管理。

3职责与分工主管部门：安全环保部。

负责监督本制度的执行。

相关部门：各部门、车间。

负责本部门防雷、防静电设施的管理。

4内容与要求4.1盛装易燃易爆物料的设备，必须加设防静电装置，并经常检查，保障无损、好用。

4.2输送易燃易爆物料的管道，必须做好防静电连接，并保证可靠。

4.3输送易燃易爆物料时，要严格控制流速，管道内流体的流速不准超过____米/秒，伸入贮罐的进料管道应加伸长管，从底部进料，以防发生事故。

4.4在装卸可燃液体过程中，禁止从槽车或其他容器中取易燃易爆液体样品，如需取样，应在停止取样____分钟后进行。

4.5凡电气设备的保护接地电阻不得大于4欧姆。

4.6导除静电的接地装置不得与避雷和电器保护的接地装置连接在一起，应单独设置，并离开避雷的接地装置至少____米以上。

4.7生产装置、设备、建筑物、构筑物的防雷、防静电设施和电气设备的防爆等级应符合设计规范和技术标准。

4.8为防止雷电可能造成的破坏，独立避雷针、避雷器的接地电阻不得大于10欧姆，接地电阻的测定必须在每年的雷季前进行一次。

4.9每个避雷针应设单独的接地极板，避雷针装置必须与其所保护的所有金属物体绝缘。

防雷、防静电管理规定（2）防雷、防静电是一项重要的安全管理工作，对于保障人员和设备的安全起着至关重要的作用。

为了规范和落实防雷、防静电管理工作，制定相关规定十分必要。

以下是一份关于防雷、防静电管理的规定，共计____字。

第一章总则第一条为了加强防雷、防静电管理，预防雷击、静电引起的事故和损失，确保人员和设备安全，根据相关法律法规，制定本规定。

第二条本规定适用于所有单位和个人，包括生产、经营、研发等各类场所和行业。

第三条防雷、防静电管理应该贯穿于工程建设的全过程，涉及设备选型、安装调试、运行维护等各个环节。

高电压技术学期学习总结通过一学期对高电压技术的学习，有一下重点难点总结：第一章气体的绝缘强度1、气体放电的基本物理过程⑴带电粒子的产生气体分子或原子产生的三种状态厂原态（中性）＜激发态（激励态）从外界获得能量，电子发生轨道跃迁。

J电离态（游离态）当获得足够能量时，电子变带电电子，原来变正离子。

电离种类：A:碰撞电离B:光电离C:热电离D:表面电离⑵带电离子的消失A:扩散，会引起浓度差。

B:复和（中和）正负电荷相遇中和，释放能量。

C:附着效应，部分电负性气体分子对负电荷有较强吸附能力，使之变为负离子。

⑶汤逊理论的使用条件和自持放电条件使用条件：均匀电子，低电压s自持放电条件：（e 1） 1⑷巴申定律的物理意义及应用A:巴申定律的物理意义①p s （s 一定）p 增大，U f 增大。

②p s （s 一定）p 减小，U f 减小。

③p s不变：p增大，密度增大，无效碰撞增加，提高了电量的强度，U增大。

P减小，密度减小，能碰撞的数量减小，能量提高，U增大。

P s 不变，U f 不变。

B:巴申定律的应用通过增加或者减少气体的压力来提高气体的绝缘强度。

如：高压直流二极管（增加气体的压力）减小气体的压力用真空断路器。

⑸流柱理论的使用范围及与汤逊理论的关系流柱理论的使用范围：a、放电时间极短b、放电的细分数通道c、与阴极的材料无关d、当ps 增大的时候，U f 值与实测值差别大。

流柱理论与汤逊理论的关系：a、流柱理论是对汤逊理论的一个补充b、发生碰撞电离c、有光电离，电场⑹极不均匀电场的 2 个放电特点（电晕放电，极性效应）电晕放电的特点：a、电晕放电是极不均匀电场所持有的一种自持放电形式，是极不均匀电场的特征之一。

b、电晕放电会引起能量消耗。

c 、电晕放电的脉冲现象会产生高频电磁波，对无线电通讯造成干扰。

d、电晕放电还使空气发生化学反应，生成臭氧、氮氧化物是强氧化剂和腐蚀剂，会对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀。

高电压技术课程教学大纲（适用电气工程与其自动化专业电气工程方向）（共 48 学时）一、课程的性质、地位、任务和教学目标（一）课程的性质和地位本课程是电气工程与其自动化专业本科生的专业选修课程。

它是探讨电气设备的绝缘与其问题的学科。

作为从事电力系统的设计、安装、调试与其运行的工程技术人员，都会遇到属于高电压的问题，因此需专修本门课程，也是从事电力系统的专业人员须要驾驭的专业学问。

本课程具有完整的理论体系，又是一门实践性很强的学科，对学生的基础理论、基本学问和实践阅历、技能都有较好的培育和熬炼。

（二）课程的主要任务本课程的主要任务是：使学生驾驭气体、液体与固体绝缘主要电气特性（特殊是击穿过程）的基本概念，了解电气设备绝缘结构的基本特性和试验方法,驾驭电力系统中雷电过电压和主要内部过电压的产朝气理、影响因素与防护措施等基本学问，正确理解电力系统绝缘协作的基本概念、理论依据和处理原则，以与使学生了解高电压试验与绝缘预防性试验中常用的高压试验装置与测试仪器的原理与用法，以与高电压试验的特点、基本程序和平安措施等。

（三）课程的教学目标通过本课程的学习，使学生了解和驾驭电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本学问和高电压试验的基本技术；了解和驾驭过电压的基本理论和过电压的爱护方法；能针对各种不同的过电压实行不同的防护措施，并能依据系统电路与元器件的性质，设计爱护的类型，为今后从事高电压工程领域的探讨和技术工作打下必要的专业基础。

二、课程教学环节组成本课程的教学环节包括课堂讲授，师生探讨学生自学，习题探讨课，试验，习题，答疑，质疑，期中测验和期末考试。

三、课程教学内容纲要（一）课堂讲授第一章气体的绝缘强度【目的和要求】：重点学习和驾驭汤逊理论和流注理论、空气间隙在各种电压下的击穿特性以与提高气体介质电气强度的方法。

【重点和难点】：气体放电的汤逊理论与流注理论；不匀称电场中气体间隙放电的极性效应。

【教学内容】第一节气体放电的基本物理过程一、气体中带电质点的产生和消逝二、汤逊理论和巴申定理三、流注理论四、不匀称电场中的放电过程五、冲击电压下气体间隙的击穿特性其次节影响气体放电电压的因素一、电场形式对放电电压的影响二、电压波形对放电电压的影响三、气体的性质和状态对放电电压的影响第三节沿面放电一、沿面放电二、影响沿面放电电压的因素三、提高沿面放电电压的措施其次章液体和固体介质的绝缘强度【目的和要求】：重点驾驭电介质的极化、电导和损耗、液体介质的击穿、固体介质的击穿。