高电压技术论文

3、雷电过电压的形成……………………………………………………4
3.1直击雷过电压……………………………………………………………4
3.2感应雷过电压………………………………………………………………5
4、雷电的防护……………………………………………………………6
4.1避雷针和避雷线…………………………………………………6
图2
4雷电的防护
由于雷电现象极为频繁，产生的雷电过电压可达数千千伏，足以使电气设备绝缘结构发生闪络和损坏，引起停电事故，因此有必要对输电线路发电厂和变电所的电气装置采取防雷保护措施。基本防护措施就是加装避雷针、避雷线、避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等防雷保护装置。
4.1避雷针和避雷线
因此就雷电的发生原因过程参数，以及如何防雷，避雷针、避雷线和避雷器的使用和原理，输电线路、发电厂和变电所的防雷保护方法做一些学习
关键词：雷电的成因、雷电的原理、雷电过电压、直击雷过电压、感应雷过电压、避雷针、防雷保护
1
雷电的放电过程
如果我们在两根电极之间加很高的电压，并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时，在它们之间就会出现电火花，这就是所谓“弧光放电”现象。
2雷电的成因
前面讲了雷电是雷雨云底与地面形成电场，而雷雨云的电是怎么来的呢?也就是说，雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积那么多的电荷并形成有规律的分布?本节将要回答这些问题。前面我们已经讲过，雷雨云形成的宏观过程以及雷雨云中发生的微物理过程，与云的起电有密切联系。科学家们对雷雨云的起电机制及电荷有规律的分布，进行了大量的观测和实验，积累了许多资料并提出了各种各样的解释，有些论点至今也还有争论。归纳起来，云的起电机制主要有如下几种：
当 ≥ 时． =(h- )p= p
当 ＜ 时． =(1. 5h-2 )p
式中p为高度影响系数，是考虑避雷针高度影响的校正系数，当h<30m时，p=l；当30m<h≤120m时，p=5.5／ ；当h>120m时，按120m计算．保护范围可以用图4所示的几何图来表示，从避雷针顶点向下做 斜线，此斜线旋转而成的锥体，即构成
c.水滴因含有稀薄的盐分而起电
除了上述冷云的两种起电机制外，还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。当云滴冻结时，冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-)，却排斥正的钠离子(Na+)。因此，水滴已冻结的部分就带负电，而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时，是从里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中，摔掉表面还来不及冻结的水分，形成许多带正电的小云滴，而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用，带正电的小滴被带到云的上部，而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。
5、发电厂和变电所的防雷保护…………………………………………10
5.1变电所的防雷原则……………………………………………………11
5.2变电所的防雷举措……………………………………………………11
5、结论………………………………………………………………………………12
6、参考文献………………………………………………………………13
其中雷电过电压是雷云放电引起的电力系统过电压，又称大气过电压、外部过电压。雷电过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压是由于雷电放电，强大的雷电电流经被击物产生的过电压。感应雷过电压是雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压。由于雷电现象极为频繁，产生的雷电过电压可达数千千伏，足以使电气设备绝缘结构发生闪络和损坏，引起停电事故，因此有必要对输电线路发电厂和变电所的电气装置采取防雷保护措施。
d．暖云的电荷积累
上面讲了一些冷云起电的主要机制。在热带地区，有一些云整个云体都位于0℃以上区域，因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫做暖云或“水云”。暖云也会出现雷电现象。在中纬度地区的雷暴云，云体位于0℃等温线以下的部分，就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。
在雷雨云的发展过程中，上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是，最主要的起电机制还是由于水滴冻结造成的。大量观测事实表明，只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时，云才发展成雷雨云。飞机观测也发现，雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子，而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制，必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。
b、雷直击于输电线路的导线如图1所示雷击线路后，电流向线路两边流动，如果电流电压均以幅值表示，
导线被击点A的过电压幅值为
若取导线的波阻抗Z=400Ω，Z0=300Ω，当雷电电流幅值I=30kA，被击点直击雷过电压Ua=120I=3600kV。
在近似计算 取导线的波阻抗Z=400Ω，被击点直击雷过电压计算式
武汉理工大学
题目：Lightning的研究、防护方法
学院：
班级：
学号：
姓名：
二○一二年十月
Lightning的研究、防护方法
摘要………………………………………………………………………1
1、雷电的放电过程………………………………………………………2
2、雷电的成因……………………………………………………………3
3雷电过电压的形成
3.1、直击雷过电压
a、雷直击于地面上接地良好的物体这时流过雷击点的电流即为雷电流i。采用电流源彼得逊等效电路，相对于雷道波阻抗Z（约为300Ω），接地良好的被击物在雷电作用下的接地电阻R较小（一般小于30Ω），Z=R可以忽略不计，则累积电流i=Z/Z。+Z*2i=2i
可见沿雷道波阻抗Z下来的雷电入射波的幅值i=0.5I，
摘要
经过近几个星期的学习，我对《高电压技术》这门课程有了一定的了解和认识。《高电压技术》是以试验研究为基础的面向应用的技术，其主要研究在高电压作用下各种绝缘介质的性能和不同类型的放电现象，高电压设备的绝缘结构设计，高电压试验和测量的设备及方法，电力系统的过电压、高电压或大电流产生的强电场、强磁场或电磁波对环境的影响和防护措施，以及高电压、大电流的应用等。
当雷云放电接近地面时会使地面电场发生畸变，在避雷针（线）的顶端形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引人大地从而使放保护物体免受雷击．避雷针（线）只能改变周围局部的地面电场，对雷云大地这个大电场的影响有限，而且雷云的漂移和先导放电的发展都存在随机性，所以只有先导放电发展到一定的高度H以后才会在一定的范围内受到避雷针（线）的影响，从而对避雷针（线）放电。H称为定向高度，与避雷针（线）高度有关。根据模拟实验，当避雷针线高度h≤30m时．H≈20hI当h>30m时．H≈600m，如图3所示。
所以当雷击电流幅值I=30kA，过电压Ua=100I=3000kV，可见，雷击中导线后，在导线上产生很高的过电压，会引起绝缘子闪络，需要采用防护措施，架设避雷线可有效的减少雷直击导线的概率。
图1
3.2、感应雷过电压
雷击于线路附近大地或接地的线路杆塔顶部等，在绝缘的导线上引起感应过电压。在先导放电阶段，虽然有束缚电荷的存在，但是由于负电荷移动较慢，故线路上产生的的电流较小，相应的电压也较小，可忽略。主放电阶段，负电荷迅速被中和，束缚的正电荷产生的电场使导线对地形成一定电压，而雷电流产生的磁通在导线也感应出一定电压。这两者之和就是感应雷击过电压，分别称为雷击过电压的静电分量和电磁分量。
4.2避雷针（线）的保护范围………………………………………6
4.2.1单根避雷针的保护范围…………………………………………7
4.3.2两根避雷针的保护范围……………………………………………7
4.3.3多根避雷针的保护范围……………………………………………9
4.3避雷器的种类和原理………………………………………………10
肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多，电场越来越强的情况下，云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱，称梯级先导。这种电离气柱逐级向地面延伸，每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱，它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面，在离地面5─50米左右时，地面便突然向上回击，回击的通道是从地面到云底，沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底，发出光亮无比的光柱，历时40微秒，通过电流超过1万安培，这即第一次闪击。相隔几秒之后，从云中一根暗淡光柱，携带巨大电流，沿第一次闪击的路径飞驰向地面，称直窜先导，当它离地面5─50米左右时，地面再向上回击，再形成光亮无比光柱，这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3─4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒，在此短时间内，窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能，因而形成强烈的爆炸，产生冲击波，然后形成声波向四周传开，这就是雷声或说“打雷”。而每次闪击通常可以分为先导放电、主放电和余辉放电三个阶段
B.冷云的电荷积累
当对流发展到一定阶段，云体伸入0℃层以上的高度后，云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云，叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种：
a.冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电
霰粒是由冻结水滴组成的，呈白色或乳白色，结构比较松脆。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热，故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+)，离子数随温度升高而增多。由于霰粒与冰晶接触部分存在着温差，高温端的自由离子必然要多于低温端，因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时，较轻的带正电的氢离子速度较快，而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此，在一定时间内就出现了冷端H+离子过剩的现象，造成了高温端为负，低温端为正的电极化。当冰晶与霰粒接触后又分离时，温度较高的霰粒就带上负电，而温度较低的冰晶则带正电。在重力和上升气流的作用下，较轻的带正电的冰晶集中到云的上部，较重的带负电的霞粒则停留在云的下部，因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。