雷电的电气参数

雷电知识简介1.1 雷电的产生雷电是一种自然现象。

它是由雷云产生的。

形成雷云必须具备以下三个条件：1、空气中含有足够的水蒸气；2、大气中的空气形成温度差，以使潮湿的空气形成强大的上升气流；3、没有破坏或防碍强烈而持久的上升气流形成的因素。

大多数雷电放电发生在云间或云内，只有小部分是对地发生的。

在对地的雷电放电中，雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。

根据放电电荷量进行的多次统计，90％左右的雷是负极性的。

1.2 防雷区的划分1.2.1 防雷区的划分将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的电磁环境（雷电电磁厂的危害程度），同时指明各区交界处的等电位联结点的位置。

图1-1 雷电分区保护示意图以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。

LPZ0A：本区内各物体可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ0B：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ1：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有可能衰减；LPZ2：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有进一步的衰减一个被保护的区域，从电磁兼容的观点来看，由外到内可分为几级保护，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，越往里，则危险程度越低。

过电压主要是沿线窜入的，保护区的交界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属罩等构成的屏蔽层而形成，电气通道以及金属管道等则经过这些交界面。

图3-1是雷电保护区域划分的示意图。

SPD（Surge Protect Device）：浪涌保护器的英文简称，公司内也叫做防雷器，用于保护设备接口免受雷击过电压和过电流的损坏。

在本文中，统一将SPD称为防雷器。

1.3 雷电参数简介雷电放电涉及到气象、地形、地质等许多自然因素，有一定的随机性，因而表征雷电特性的参数也带有一定的统计性质。

在防雷设计中，我们对雷暴日、雷电流波形、幅值等参数比较关心。

1.3.1 雷暴日为了表征雷电活动的频率，采用年平均雷暴日作为计算单位。

雷电参数
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雷电参数
雷电参数是防雷设计的重要依据之一。

雷电参数系指雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过电压等电气参数。

1、雷暴日
只要一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。

通常说的雷暴日都是指一年内的平均雷暴日数，单位d/a。

我国把年平均雷暴日不超过15d/a的地区划为少雷区，超过40d/a划为多雷区。

2、雷电流幅值
雷电流幅值是指主放电时冲击电流的最大值。

雷电流幅值可达数十至数百千安。

3、雷电流陡度
雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度。

雷电流冲击波波头陡度可达到50kA/μs，平均陡度约为30kA/μs。

做防雷设计时，一般取波头形状为斜角波，时间按2.6μs考虑。

雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也越大。

4、雷击冲击过电压
雷击时的冲击过电压很高，直击雷冲击过电压可用下式表达：
式中，UD——直击雷冲击过电压；i——雷电流，kA；RIE——防雷接地装置的冲击接地电阻，Ω；di/dt——雷电流陡度，kA/μs；L——雷电流通路的电感，μH。

如通路长度D以m为单位，则L=1.3D。

显然，直击雷冲击过电压由两部分组成（如图所示）。

图直击雷冲击过电压
（a）斜角波（b）半余弦波前一部分决定于雷流的大小和雷电流通道的电阻；后一部分决定于雷电流通道的电感。

雷电的基础知识在带有不同电荷雷云之间，或在雷云及由其感应而生的不同电荷之间发生击穿放电，即为雷电。

雷电是自然界中一种特殊的、极为壮观的声、光、电现象—伴随有闪电和雷鸣的一种恐怖而雄伟壮观的自然现象。

一、雷电的成因及其特性参数⑴、雷云和雷电①雷云：能发生闪电的云为雷云。

层积云、雨层云、积云、积雨云均与闪电有关，其中积雨云则最为重要。

②闪电：积雨云形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。

当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，即“闪电”。

闪电的形状：枝状、球状、片状、带状。

闪电的形式有云天闪电、云间闪电、云地闪电。

⑵、雷电的成因①雷电：带有电荷的云层向下靠近地面时，地面上的凸出物、金属等，会被感应出异性电荷，随着电场强度的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上闪流，两者相遇即形成对地放电。

②闪电：带负电荷的雷云在大地表面会感应出正电荷，这样雷云与大地间形成一个大的电容器，当电场强度超过大气被击穿的强度时，就发生了雷云与大地之间的放电，即常说的闪电，或者说是雷击。

③雷云放电过程：雷云——雷电先导——迎雷先导——主放电阶段——余辉放电⑶、雷电的特性参数①雷电日（T）：一年中发生雷电放电的天数，(衡量雷电活动频繁的程度)。

②雷电流：雷击电流大致呈单极性的脉冲波。

主要可采用三个参数来表示，即雷电流的幅值、波头时间和半幅值时间。

③雷电过电压：主要决定于雷电流陡度和雷电流通道的阻抗，它的大小可按下式来计算：U=IR+L （式中：I—雷电流幅值kA；i—随时间变化的雷电流kA；R—接地电阻Ω；L—雷电流通道的电感H）。

二、雷电的种类主要分为直击雷、感应雷、雷电波入侵、雷球、雷击电磁脉冲。

⑴、直击雷指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。

⑵、感应雷感应雷也称为雷电感应或感应过电压。

雷电及其防护常见问题一、雷电基本知识1．雷雨云是如何形成的？答：雷电放电是由带电荷的雷云引起的。

雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。

一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，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，被风吹得较高，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。

实测表明，在5～10km的高度主要是正电荷的云层，在1～5km 的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。

雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。

每个电荷中心的电荷约为0.1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。

这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。

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（大气中的电场强度约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃至20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。

这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的原故。

2．云对云放电与云对地的放电比例如何？答：大多数雷电放电发生在雷云之间，它对地面没有什么直接影响。

雷云对大地的放电虽然只占少数。

雷暴日数越多，云间放电的比重越大。

云间放电与云地放电之间比，在温带约为1.5～3.0，在热带约为3～6。

3．雷电暴发时的临界状态？答：雷云的底部大多数是带负电，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，或雷云和大地之间就形成了强大的电场，其电位差可达数兆伏甚至数十兆伏。

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（大气中约30kV/cm，有水滴存在时约10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃～20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。

避雷器的电气参数1.系统额定电压（有效值）（kV）：与电力系统标称电压相对应。

2.避雷器额定电压（有效值）（kV）（灭弧电压）：保证避雷器能灭弧的最高工频电压允许值。

3.工频放电电压（有效值）（kV）：避雷器在工频电压下将放电的电压值。

由于火花间隙击穿的分散性，它有一个上限值和下限值。

工频放电电压不能低于下限值，以避免在能量大的内过电压下动作，使避雷器损坏或爆炸。

工频放电电压也不能高于上限值，因在一定的结构下工频放电电压和冲击放电电压有一定的影响关系，工频放电电压高了将使冲击放电电压提高，影响保护效果。

4.冲击放电电压：在冲击电压作用下避雷器发生放电的电压值（幅值）。

5.残压：当波形为8/20μs，5kA或10kA的冲击电流流过避雷器时避雷器两端的电压降，以幅值表示。

此残压为避雷器雷电放电时加于并接的被保护设备上的电压，当然低一点好。

6.避雷器持续运行电压：加于避雷器两端允许持续运行的工频电压有效值。

7.避雷器的直流参考电压U1mA：使恒定的1mA电流流过避雷器时施加于避雷器两端的电压。

避雷器额定电压是施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，按照此电压设计的避雷器，能在所规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地工作。

它是表明避雷器运行特征的一个重要参数，但它不等于系统标称电压。

由于电力系统的标称电压使该系统相间电压的标幺值，而避雷器一般安装在相对地之间，正常工作时承受的是相电压和暂时过电压，并且避雷器有它本身的特点，因此其额定电压与电力系统的标称电压以及其他电器的额定电压有不同意义。

按照国际电工委员会（IEC99-4）及GB11032对无间隙金属氧化物避雷器的规定，避雷器在60度的温度下，注入标准规定的能量后，必须能耐受相当于额定电压数值的暂时过电压至少1s。

避雷器额定电压建议值：非直接接地系统及小阻抗接地系统：1s及以内切除故障，10kV选用13kV避雷器1s以上切除故障，10kV选用17kV避雷器直接接地系统：110kV选用102kV避雷器并联电容器装置保护用氧化锌避雷器的选型问题唐耀胜（桂林电力电容器总厂，桂林541004））摘要：从我国电力系统实际情况出发，结合避雷器选型的历史回顾和新版本的避雷器国家标准，提出了使电力系统安全、可靠运行的并联电容器装置用氧化锌避雷器的选型方法，对变电站中并联电容器装置的设计具有一定的参考价值。

雷电电压电流雷电是一种自然现象，由大气中的静电放电引起。

这种强大的放电事件伴随着极高的电压和电流，是自然界中最为壮观的电力展示之一。

在电压方面，雷电可以产生超过百万伏特甚至更高的电压。

这种高电压是由于雷云中的电荷分离和积累造成的。

当云层中的正负电荷中心之间的电场强度足够大时，空气的绝缘性会被破坏，导致电荷通过放电来达到平衡。

这个过程就是我们所说的闪电。

由于电压极高，空气中的分子被电离形成等离子体，使得电流能够在云层和地面之间或者云层内部流动。

电流方面，闪电产生的瞬时电流也非常强大。

平均来说，闪电的电流大约在3万安培左右，而在某些极端情况下，电流可以高达10万安培或更多。

尽管这些电流的持续时间非常短暂，通常只有几十到几百微秒，但它们携带的能量巨大，温度可达2万摄氏度以上，足以使空气迅速膨胀形成震耳欲聋的雷声。

值得注意的是，虽然我们经常听说雷电击中地面的情况，但实际上大多数闪电发生在云层之间。

根据统计，大约只有六分之一的闪电会触及地面。

当闪电击中地面时，它可以对建筑物、电力系统和电子设备造成严重破坏。

因此，在雷暴天气时采取适当的防护措施是非常重要的。

为了保护人类活动免受雷电的影响，人们开发了多种防雷技术。

例如，建筑物上安装避雷针可以将雷电安全地引导至地面，从而保护结构不受损害。

此外，还有各种电子设备设计有雷电保护装置，以减少雷电引起的电压浪涌对设备的损害。

总之，雷电是一种具有极高电压和强大电流的自然现象。

它不仅展示了自然界的力量，也对人类的活动构成了威胁。

通过科学的方法和技术，我们可以减轻雷电带来的风险，并更好地理解这一复杂的自然过程。

额定雷电冲击耐受电压峰值【实用版】目录1.额定雷电冲击耐受电压峰值的定义和重要性2.额定雷电冲击耐受电压峰值的计算方法3.额定雷电冲击耐受电压峰值在实际应用中的意义4.我国在额定雷电冲击耐受电压峰值方面的研究和发展正文一、额定雷电冲击耐受电压峰值的定义和重要性额定雷电冲击耐受电压峰值是指电气设备在遭受雷电冲击时，能够承受的电压峰值。

这个参数对于设备的安全运行至关重要，因为它可以确保设备在遭遇雷击等突发情况时，仍能保持稳定运行，避免因电压过高而导致设备损坏或引发火灾等事故。

二、额定雷电冲击耐受电压峰值的计算方法额定雷电冲击耐受电压峰值的计算方法主要依据相关国家和行业的标准。

在我国，常用的计算方法如下：首先，根据设备的工作电压、工作环境以及可能遭受的雷电冲击类型，确定设备的雷电冲击等级；然后，根据设备的雷电冲击等级，查取相应的雷电冲击耐受电压峰值。

三、额定雷电冲击耐受电压峰值在实际应用中的意义额定雷电冲击耐受电压峰值在实际应用中具有很大的意义。

首先，它可以为设备设计者提供参考，帮助他们合理选用材料和设计结构，以确保设备在遭受雷电冲击时能够承受相应的电压；其次，它可以为设备运行者提供依据，帮助他们在遭遇雷电等恶劣天气时，采取相应的防护措施，确保设备安全运行。

四、我国在额定雷电冲击耐受电压峰值方面的研究和发展我国在额定雷电冲击耐受电压峰值方面的研究和发展一直处于世界领先水平。

近年来，我国已经制定了一系列关于额定雷电冲击耐受电压峰值的标准和规范，为相关领域的研究和应用提供了有力的支持。

此外，我国还积极参与国际标准的制定和修订工作，推动了额定雷电冲击耐受电压峰值在国际范围内的推广和应用。

综上所述，额定雷电冲击耐受电压峰值在确保设备安全运行方面具有重要意义。

雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间本文将探讨雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间。

雷电冲击电压是指由雷电引起的瞬间高电压，其波形复杂，包含多个脉冲。

国际电工委员会(IEC)制定了雷电冲击电压的标准波形，其波前和波长时间是评估电气设备能否抵御雷电冲击电压的重要参数。

首先，我们来了解一下雷电冲击电压的标准波形。

根据IEC规定，雷电冲击电压的标准波形为8/20微秒波形。

这意味着，雷电冲击电压在8微秒内上升至峰值，然后在20微秒内下降至50%以下。

该标准波形是用于评估电气设备的耐雷电冲击电压能力的基准波形。

接下来，我们来了解一下雷电冲击电压的波前时间。

波前时间是指电压从零开始上升到峰值所需的时间。

在8/20微秒波形中，波前时间为8微秒。

波前时间越短，意味着电压上升速度越快，对电气设备产生的冲击也越强。

因此，电气设备需要具备更高的耐受能力。

最后，我们来了解一下雷电冲击电压的波长时间。

波长时间是指电压从峰值下降至50%以下所需的时间。

在8/20微秒波形中，波长时间为20微秒。

波长时间越长，意味着电压下降速度越慢，对电气设备产生的冲击也越强。

因此，电气设备需要具备更高的耐受能力。

总之，雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是评估电气设备耐雷电冲击电压能力的重要参数。

电气设备需要具备足够的耐受能力，才能在雷电冲击电压的冲击下保持正常运行。

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额定雷电冲击耐受电压峰值摘要：1.额定雷电冲击耐受电压峰值的定义2.额定雷电冲击耐受电压峰值的作用3.影响额定雷电冲击耐受电压峰值的因素4.我国的相关标准和规定5.如何提高额定雷电冲击耐受电压峰值正文：额定雷电冲击耐受电压峰值是指电气设备在雷电冲击作用下能够承受的最大电压峰值。

这个参数对于电气设备的选型、设计和运行具有重要意义，因为它关系到设备的安全性能和可靠性。

额定雷电冲击耐受电压峰值的主要作用是保护电气设备免受雷电冲击的影响。

雷电冲击是一种瞬间高压、高电流的电磁现象，如果设备无法承受这种冲击，可能会导致设备损坏、系统停电，甚至引发火灾等严重后果。

因此，了解额定雷电冲击耐受电压峰值，有助于我们选择合适的电气设备，确保设备在雷电天气中的安全稳定运行。

影响额定雷电冲击耐受电压峰值的因素主要有以下几点：a.设备的类型和用途：不同类型的电气设备，其额定雷电冲击耐受电压峰值的要求也不同。

一般来说，电力系统中的设备要求较高，而家用电器等低压设备要求较低。

b.设备的设计和制造工艺：设备的结构和材料对额定雷电冲击耐受电压峰值有直接影响。

设计合理、选材优良的设备，其额定雷电冲击耐受电压峰值通常较高。

c.雷电冲击的特性：雷电冲击的波形、幅值、上升时间等参数会影响设备的耐受能力。

我国对额定雷电冲击耐受电压峰值有一系列相关的标准和规定。

这些标准和规定为电气设备的设计、制造和使用提供了依据，确保了设备的安全性能和可靠性。

相关标准和规定主要包括：GB/T 16927.1-2011《高电压试验技术第1 部分：通用规范》、GB/T 16927.2-2011《高电压试验技术第2 部分：雷电冲击和操作冲击试验》等。

要提高额定雷电冲击耐受电压峰值，可以从以下几个方面着手：a.选择合适的设备类型：根据实际需求，选择能够满足雷电冲击耐受要求的设备类型。

b.优化设备设计和制造工艺：通过改进设备结构和材料，提高设备的耐压能力。

c.加强设备运行维护：定期检查设备，发现潜在问题并及时处理，确保设备在良好状态下运行。