第五章雷电放电.

1第五章雷电放电21.雷电科学发展历史中国古代对雷电的认识公元前1500年殷商甲骨文中就有“雷”字，稍晚的西周青铜器上有“电”字，他指的是闪电最早的文字记载时东汉哲学家王充（27－约97年）他在《论衡》中对雷电进行了描述“雷者火也。以人中雷而死，即询其身，中火则须发烧焦。”故宫：雷公柱31.雷电科学发展历史公元490年《南齐书》记载“雷震会稽山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面，而窗户不弄也”雷电是神灵，多惩罚暴君，百姓中的恶人。如鲁僖公15年（公元前645年）雷击夷伯之庙，这是展氏的祖庙，史书未见说展氏有什么罪恶事迹，但《左传》就认为他们祖上有“阴过”41.雷电科学发展历史但王充、沈括、柳宗元、朱熹等反对神鬼论。元代末刘基（刘伯温）（1311－1375）在《刘文正公文集》中讲“雷何物也？曰雷者，大气之郁而激发也，阴气团于阳，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电。”中国古代的认识只停留在观察自然界，作理性思辨，而没有动手制造仪器，变革所研究的对象，进行试样工作，寻找其规律，因而无法前进我国古庙的防雷措施51.雷电科学发展历史沈括（1031－1095年）在《梦溪笔谈》中有详细的描述“内侍李舜举家曾为雷暴所震，其堂之西屋，雷火自窗间出，赫然出檐。人以为堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸阶黔。有一木格，其中杂储诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器皆不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然。人必谓火当先焚草木，然后流金石。今乃金石皆铄而草木无一毁者，非人情所测也。佛书云，龙火得水而炽，人火得水而灭，此理亦然。”61.雷电科学发展历史欧美雷电科学的建立17世纪欧洲发现了正电和负电。第一个将实验室人工产生的电（可称为地电）与闪电联系起来的是伦敦皇家学会馆长FrancisHauksbee1706年他观察摩擦起电的放电不仅产生闪电，而且产生类似雷鸣的声音。认为其与雷电类似富兰克林证明二者在12个方面是相似的71.雷电科学发展历史欧美雷电科学的建立著名的风筝试验（17世纪，富兰克林）：240米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm的电火花著名科学家GWRichman（1711－1753）（彼得堡科学院院士）观察雷电而死亡高速摄影、记录示波器、雷电定向定位仪等现代化测量技术82.雷电放电过程基本过程：先导放电阶段；主放电阶段1先导放电通道；2强游离区；3主放电通道30kV/cm92.雷电放电过程分级先导：多次先导主放电的重复过程，每次间歇时间为几十毫秒，放电次数一般为2~3次，最多为４０次102.雷电放电过程112.雷电放电过程雷电放电由带电荷的雷云引起大多数的放电发生在雷云之间－不危险少数的放电发生在雷云和大地之间－危险对地放电的雷云大多数带负电荷，实测75％～90％理解以下几点：雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放被击物体的电位取决于雷电流和被击物体阻抗的乘积从电源性质看，相当于一个电流源的作用过程人们能够测知的电量，重要是流过被击物体的电流12雷电放电基本参数先导放电平均速度：1.5x105m/s，数百安主放电：2x107~1.5x108m/s，几十~几百安13雷电的能量和功率雷电的瞬时功率很大，但能量却很小。以中等雷电为例：雷云电位50MV，电荷Q=8C，则其能量为：55kWh电能，约等于4kg汽油。每平方公里每年落雷0.6次，获得的雷电能量为33kWh，而每平方公里长年的功率不足4W，不足以点亮一个灯泡瞬时功率：I=50kA,弧道压降E=6kV/m，雷云1000m高度计，则主放电功率P为：kWhQVW555.0MWIEhP30000014雷电的能量和功率雷电的热效应：雷电通道温度15000~20000oC，森林大火，16mm钢筋；雷电的机械效应：气体膨胀爆炸，热应力，电动力雷电造成的事故：黄岛油库15雷电放电的计算模型开关S闭合前后对应不同的雷电放电阶段（先导放电和主放电），A点电位发生变化，从零突升到u=iZ先导放电通道具有分布参数特征，称为雷电通道，其波阻抗为Z0(300)主放电过程，自雷云通过雷电通道向地面传播的电磁波（u0、i0）到达A点由c图得出其彼德逊等值电路16雷电放电的计算模型能够测知的电量，主要是流过被击物的电流。跟据计算模型（电流源模型）推出雷电波的参数国际上定义雷击小接地阻抗物体时，流过该物体的电流定义为雷电流ZZZii00022i0Z0ZA雷电流源被击电路17雷电参数的统计数据雷电流的波形和极性75%~90%为负极性波形参数：波头时间：1-5s波长时间：20~100s，平均50s，大于50s的为18~30%我国在防雷保护中采用的波形：2.6/50s55%的落雷包含两次以上冲击，3-5次冲击占25%，10次以上占4%，平均重复3次，最高纪录可达42次18雷电参数的统计数据19雷电参数的统计数据雷电流幅值的概率分布现行标准：陕南以外的西北地区及内蒙古雷电流的平均陡度和幅值线性相关88/lgIP44/lgIP20雷电参数的统计数据雷电日和雷电小时：不足15日为少雷区，超过40的为多雷区，超过90的为强雷区地面落雷密度：Td：雷电日数我国取=0.07(40雷电日)，国外一般取0.1-0.221雷电流的等值波形双指数波三角波斜角波余弦波22雷电流的测量和雷击选择性采用磁钢棒，罗果夫斯基线圈，雷电定位系统易击区空旷地区：雷击高的物体山区：有时山顶物体，有时迎风面与地质条件有关：地质有矿物质23广东雷电定位系统广东省电力系统110kV以上输电线路雷击故障及雷电电位系统故障定位的情况+年份1997199819992000雷击故障总次数182159261267无法利用系统次数*5641118124系统定位次数7987114106截止2000年底，广东省电力系统110kV、220kV及500kV线路的长度分别为12217km、7972km及1668km24接地物体对雷电先导的影响定向高度h30m时，H=20hh30m时，H=600m25接地物体对雷电先导的影响定向高度h30m时，H=20hh30m时，H=600m263.国际上关于雷电的研究LEMP的研究雷电活动的监测雷电的二次效应人工雷电的产生级火箭引雷