第七章雷电放电及防雷保护装置

第一章 电介质的电气强度第一节平均自由行程长度：单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ。

影响因素：气体分子的半径、温度、气压。

迁移率：E vk =，表示带电粒子在单位场强（m /1V ）下沿电场方向的漂移速度。

电离：产生带电粒子的物理过程，气体放电的首要前提。

使基态原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能，外界能量必须大于电离能才能使电离发生。

四种电离方式：光电离、热电离、碰撞电离、电极表面的电离其中引起碰撞电离的条件为i e W Ex q ≥。

电极表面的电离的四种方式：正离子撞击阴极表面、光电子发射、热电子发射、强场发射。

负离子的形成：当电子与气体分子碰撞时，有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，也可能会发生电子和中性分子结合形成负离子（称为附着）。

对放电的形成起什么作用及其原因：负离子的形成并没有使气体中的带电粒子数改变，但却能使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用。

带电粒子的消失三种形式：1.在电场驱动下作定向运动，到达电极时消失于电极上而形成外电路中的电流2.因扩散现象而逸出气体放电空间3.带电粒子的复合第二节发生电子崩后抵达阳极的电子数：d a e n n α0= 电子碰撞电离系数E BPApe -=α，表明该系数与场强和气压有关。

场强很大时，α急剧增大，气压过大或过小时α都较小。

（电子碰撞电离系数越大击穿电压越低）第三节汤逊放电的γ过程及汤逊放电全过程：（1）正离子撞击到阴极表面发生表面电离，使阴极释放出二次自由电子的过程称为γ过程（2）在电极的气隙中，因外界电离因子产生出自由电子，这些自由电子在电极两端电压的作用下向阳极移动，当空间的电场强度足够大，这些电子将引起碰撞电离，产生出新的电子，新的电子又将引发碰撞电离，如此持续就会产生电子崩。

在碰撞电离过程中产生的正离子在电场的作用下撞击阴极，当场强足够大时，初始电子崩的正离子能在阴极上产生的新电子数大于或等于由外界电离因子产生的电子，那么即使除去外界电离因子的作用，放电也能够自持。

第一章气体放电的基本物理过程一、选择题1) 流注理论未考虑的现象。

A．碰撞游离B．表面游离C．光游离D．电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以的出现为特征。

A．碰撞游离B．表面游离C．热游离D．光游离3) 电晕放电是一种。

A．自持放电B．非自持放电C．电弧放电D．均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为。

A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) ______型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。

A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为mg /cm2 。

A.≤0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.258) 以下哪种材料具有憎水性？A. 硅橡胶B.电瓷C. 玻璃D 金属二、填空题9) 气体放电的主要形式：、、、、10) 根据巴申定律，在某一PS 值下，击穿电压存在值。

11) 在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压。

12) 流注理论认为，碰撞游离和是形成自持放电的主要因素。

13) 工程实际中，常用棒－板或电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。

14) 气体中带电质子的消失有、复合、附着效应等几种形式15) 对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是。

16) 沿面放电就是沿着表面气体中发生的放电。

17) 标准参考大气条件为：温度t C 20 0 = ，压力= 0 b kPa，绝对湿度30 h =11g /m18) 越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越______19) 等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上__________含量的一种方法20) 常规的防污闪措施有：爬距，加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。

第一章 气体放电的基本物理过程二、填空题1) 气体放电的主要形式：辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电2) 根据巴申定律，在某一PS 值下，击穿电压存在 最低 值。

3) 在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 提高 。

4) 流注理论认为，碰撞游离和 光电离 是形成自持放电的主要因素。

5) 工程实际中，常用棒－板或 棒－棒 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。

6) 气体中带电质子的消失有 扩散 、复合、附着效应等几种形式7) 对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是 改善(电极附近)电场分布 。

8) 沿面放电就是沿着 固体介质 表面气体中发生的放电。

9)标准参考大气条件为：温度C t 200=，压力=0b 101.3 kPa ，绝对湿度30/11m g h = 10)越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越 低 等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上__NaCl___含量的一种方法 11) 常规的防污闪措施有： 增加 爬距，加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料第二章 气体介质的电气强度二、填空题1) 我国国家标准规定的标准操作冲击波形成_250/2500_____s μ。

2) 极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对 空间电荷 的阻挡作用，造成电场分布的改变。

3) 下行的负极性雷通常可分为3个主要阶段： 先导放电 、 主放电 、 余光放电 。

4) 调整电场的方法：_增大___电极曲率半径、改善电极边缘、使电极具有最佳外形第三章 液体和固体介质的电气特性二、填空题1) 影响液体电介质击穿电压的因素有 杂质、 温度、电压作用时间、电场均匀程度、 压力2) 固体介质的击穿形势有_电击穿、热击穿、电化学击穿_3) 电介质是指_能在其中建立静电场的物质_，根据化学结构可以将其分成_非极性（弱极性）电介质、偶极性电介质、离子性电介质_。

4) 电介质极化的基本形式有__电子位移极化、离子位移极化、转向极化、介质界面极化、 空间电荷极化5) 介质损失角正切的计算公式是_C R I I /tan =δ _，δtan 表示 交流下的介质损耗。

第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1)流注理论未考虑 ______ 的现象。

A .碰撞游离 B .表面游离 C .光游离 D .电荷畸变电场 2)先导通道的形成是以 _____ 的出现为特征。

A .碰撞游离 B .表面游离 C .热游离 D .光游离 3)电晕放电是一种 ______ 。

A .自持放电B .非自持放电 C .电弧放电 D .均匀场中放电 4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 ______ 。

A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) _____ 绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。

A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐 密为 _______ mg/cm 。

A. <0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.25 8) 以下哪种材料具有憎水性？A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃 D 金属、填空题9)气体放电的主要形式： _____ 、 _______ 、 _____ 、 _____ 、 ______ 10)根据巴申定律，在某一 PS 值下，击穿电压存在 _____ 值。

11)在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 一 12)流注理论认为，碰撞游离和 ______ 是形成自持放电的主要因素。

13)工程实际中，常用棒一板或 ______ 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特 性。

三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。

22) 为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高?14)15)16)17)18)19) 20) 气体中带电质子的消失有 ______ 、复合、附着效应等几种形式 对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是 沿面放电就是沿着 表面气体中发生的放电< 标准参考大气条件为：温度 t o =20C ，压力 b 。

第一章 电介质的电气强度第一节平均自由行程长度：单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ。

影响因素：气体分子的半径、温度、气压。

迁移率：E vk =，表示带电粒子在单位场强（m /1V ）下沿电场方向的漂移速度。

电离：产生带电粒子的物理过程，气体放电的首要前提。

使基态原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能，外界能量必须大于电离能才能使电离发生。

四种电离方式：光电离、热电离、碰撞电离、电极表面的电离其中引起碰撞电离的条件为i e W Ex q ≥。

电极表面的电离的四种方式：正离子撞击阴极表面、光电子发射、热电子发射、强场发射。

负离子的形成：当电子与气体分子碰撞时，有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，也可能会发生电子和中性分子结合形成负离子（称为附着）。

对放电的形成起什么作用及其原因：负离子的形成并没有使气体中的带电粒子数改变，但却能使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用。

带电粒子的消失三种形式：1.在电场驱动下作定向运动，到达电极时消失于电极上而形成外电路中的电流2.因扩散现象而逸出气体放电空间3.带电粒子的复合第二节发生电子崩后抵达阳极的电子数：d a e n n α0= 电子碰撞电离系数E BPApe -=α，表明该系数与场强和气压有关。

场强很大时，α急剧增大，气压过大或过小时α都较小。

（电子碰撞电离系数越大击穿电压越低）第三节汤逊放电的γ过程及汤逊放电全过程：（1）正离子撞击到阴极表面发生表面电离，使阴极释放出二次自由电子的过程称为γ过程（2）在电极的气隙中，因外界电离因子产生出自由电子，这些自由电子在电极两端电压的作用下向阳极移动，当空间的电场强度足够大，这些电子将引起碰撞电离，产生出新的电子，新的电子又将引发碰撞电离，如此持续就会产生电子崩。

在碰撞电离过程中产生的正离子在电场的作用下撞击阴极，当场强足够大时，初始电子崩的正离子能在阴极上产生的新电子数大于或等于由外界电离因子产生的电子，那么即使除去外界电离因子的作用，放电也能够自持。

雷电的危害及防雷装置带电积云是构成雷电的基本条件。

当带不同电荷的积云互相接近到一定程度，或带电积云与大地凸出物接近到一定程度时，发生强烈的放电，发出耀眼的闪光。

由于放电时温度高达20000℃，空气受热急剧膨胀，发出爆炸的轰鸣声。

这就是闪电和雷鸣。

雷电大体可以分为直击雷、雷电感应、球雷、雷电侵人波等。

一、雷电的危害雷电有电性质、热性质、机械性质等多方面的破坏作用，可能带来极为严重的后果。

（1）火灾和爆炸。

（2）触电。

（3）设备和设施毁坏。

（4）大规模停电。

二、防雷装置避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器都是经常采用的防雷装置。

一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。

上述针、线、网、带都只是接闪器;避雷器是一种防止雷电冲击波的防雷装置。

1.接闪器避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都可作为接闪器，建筑物的金属屋面可作为第一类工业建筑物以外其他各类建筑物的接闪器。

这些接闪器都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后，通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免受雷击。

接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性。

接闪器最小尺寸见表5-1。

接闪器装设在烟囱上方时，由于烟气有腐蚀作用，应适当加大尺寸。

避雷线一般采用截面积不小于35mm²的镀锌钢绞线。

用金属屋面作接闪器时，金属板之间的搭接长度不得小于100mm;金属板下方无易燃物品时，其厚度不应小于0.5mm;金属板下方有易燃物品时，为了防止雷击穿孔，所用铁板、铜板、铝板厚度分别不得小于4mm、5mm、7mm;金属板不得有绝缘层。

接闪器焊接处应涂防腐漆。

接闪器截面锈蚀30%以上时应予更换。

2.避雷器避雷器有阀型避雷器、管型避雷器等，是用来保护电力设备，防止高电压冲击波侵入的安全措施。

保护原理是将避雷器装设在被保护物的引入端，其上端接在线路上，下端接地，正常时避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统运行。

第一章 气体放电的基本物理过程三、计算问答题1) 简要论述汤逊放电理论。

——汤逊理论当外施电压足够高时,一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，则到达阳极并进入阳极的电子数为ｅas 个（α为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰撞游离数;ｓ为间隙距离)。

因碰撞游离而产生的新的电子数或正离子数为(e ａｓ-1)个。

这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极.若1个正离子撞击阴极能从阴极表面释放r 个(ｒ为正离子的表面游离系数)有效电子,则(e ａｓ－１)个正离子撞击阴极表面时,至少能从阴极表面释放出一个有效电子,以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。

即汤逊理论的自持放电条件可表达为ｒ(ｅas-1)=1。

2) 为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高?（1）当棒具有正极性时,间隙中出现的电子向棒运动,进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。

随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前,在间隙中形成相当多的电子崩。

当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极,而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。

于是在棒极附近,积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。

这样,棒极附近的电场被削弱,难以造成流柱,这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。

(2)当棒具有负极性时,阴极表面形成的电子立即进入强电场区,造成电子崩。

当电子崩中的电子离开强电场区后,电子就不再能引起电离,而以越来越慢的速度向阳极运动。

一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。

电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极,但由于其运动速度较慢,所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。

结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。

负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大,而正空间电荷将使电场畸变。

棒极附近的电场得到增强,因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。