电气安全技术第四章.ppt
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1、电气安全技术第四章课件现在学习的是第1页,共70页l4.1 4.1 雷电危害及防范雷电危害及防范l4.2 4.2 电磁危害及防护电磁危害及防护现在学习的是第2页,共70页4.1 雷电危害及防范雷电危害及防范l l4.1.1 雷电现象雷电现象l l闪电闪电闪电闪电 StormStorm,雨,雨,雨,雨 RainRain现在学习的是第3页,共70页4.1.1.1 4.1.1.1 雷电基本知识雷电基本知识 l l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雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷
2、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。多,但还没有获得比较满意的一致认识。多,但还没有获得比较满意的一致认识。多,但还没有获得比较满意的一致认识。l l雷电是一种神秘而壮观的自然现象,从古到今为人们所关注。雷电是一种神秘而壮观的自然现象,从古到今为人们所关注。雷电是一种神秘而壮观的自然现象,从古到今为人们所关注。雷电是一种神秘而壮观的自然现象,从古到今为人们所关注。对雷电的科学认识是从富兰克林开始的。对雷电的科学认识是从富兰克林开始的。对雷电的科学认识是从富兰克林开始的。对雷电的科学认识是从富兰克林开始的。1774-17501774-17501774-17501774-1750
3、年,他年,他年,他年,他针对雷电做了一系列的实验,揭示了雷电是一种大气火花放针对雷电做了一系列的实验,揭示了雷电是一种大气火花放针对雷电做了一系列的实验,揭示了雷电是一种大气火花放针对雷电做了一系列的实验,揭示了雷电是一种大气火花放电现象的秘密。然而,关于雷电的大部分知识还是在电现象的秘密。然而,关于雷电的大部分知识还是在电现象的秘密。然而,关于雷电的大部分知识还是在电现象的秘密。然而,关于雷电的大部分知识还是在20202020世纪世纪世纪世纪以后,不断丰富积累起来的。以后,不断丰富积累起来的。以后,不断丰富积累起来的。以后,不断丰富积累起来的。l l雷电是云与云之间或云与地之间产生的放电现象
4、。雷雨雷电是云与云之间或云与地之间产生的放电现象。雷雨云是产生雷电的先决条件。云是产生雷电的先决条件。l l所谓雷击,就是指一部分带电的云层与另一部分带异种所谓雷击,就是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层,或者是带电的云层对大地之间迅猛的电荷的云层,或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电放电放电放电。这种迅猛的放电过程中产生的强光就是闪电,伴随的巨大的这种迅猛的放电过程中产生的强光就是闪电,伴随的巨大的这种迅猛的放电过程中产生的强光就是闪电,伴随的巨大的这种迅猛的放电过程中产生的强光就是闪电,伴随的巨大的轰鸣声就是打雷。轰鸣声就是打雷。轰鸣声就是打雷。轰鸣声就是打雷。现在学习的是第4页
5、,共70页l l云层之间的放电主要对飞行器有危害,对地面上的建筑物云层之间的放电主要对飞行器有危害,对地面上的建筑物云层之间的放电主要对飞行器有危害,对地面上的建筑物云层之间的放电主要对飞行器有危害,对地面上的建筑物和人畜没有很大影响。云层对大地的放电,则对建筑物、和人畜没有很大影响。云层对大地的放电,则对建筑物、和人畜没有很大影响。云层对大地的放电,则对建筑物、和人畜没有很大影响。云层对大地的放电,则对建筑物、电子设备和人畜危害很大,这就是我们主要防护的对象。电子设备和人畜危害很大,这就是我们主要防护的对象。电子设备和人畜危害很大,这就是我们主要防护的对象。电子设备和人畜危害很大,这就是我们
6、主要防护的对象。l l雷电流也是电流,它具有电流的一切效应,不同的是它能雷电流也是电流,它具有电流的一切效应,不同的是它能雷电流也是电流,它具有电流的一切效应,不同的是它能雷电流也是电流,它具有电流的一切效应,不同的是它能量大、时间短。峰值电流有几十几百量大、时间短。峰值电流有几十几百量大、时间短。峰值电流有几十几百量大、时间短。峰值电流有几十几百KA,持续时间,持续时间仅为几十毫秒至几百毫秒。每个闪电的强度可以高仅为几十毫秒至几百毫秒。每个闪电的强度可以高达达1010亿伏,一个中等强度的雷暴的功率有亿伏,一个中等强度的雷暴的功率有亿伏,一个中等强度的雷暴的功率有亿伏,一个中等强度的雷暴的功率
7、有1010万千瓦,万千瓦,万千瓦,万千瓦,相当于一个小型核电站的输出功率。相当于一个小型核电站的输出功率。相当于一个小型核电站的输出功率。相当于一个小型核电站的输出功率。现在学习的是第5页,共70页雷云是产生雷电的基本因素,而雷云的形成必须具备下列雷云是产生雷电的基本因素,而雷云的形成必须具备下列雷云是产生雷电的基本因素,而雷云的形成必须具备下列雷云是产生雷电的基本因素,而雷云的形成必须具备下列三个条件:三个条件:三个条件:三个条件:(1)(1)空气中有足够的水蒸汽;空气中有足够的水蒸汽;空气中有足够的水蒸汽;空气中有足够的水蒸汽;(2)(2)有使潮湿的空气能够上升并凝结为水珠的气象或地形有使
8、潮湿的空气能够上升并凝结为水珠的气象或地形有使潮湿的空气能够上升并凝结为水珠的气象或地形有使潮湿的空气能够上升并凝结为水珠的气象或地形条件;条件;条件;条件;(3)具有气流强烈持久地上升的条件。具有气流强烈持久地上升的条件。现在学习的是第6页,共70页l l一般认为,雷云是在某些适当的气象和地理条件下,由强大的潮一般认为,雷云是在某些适当的气象和地理条件下,由强大的潮一般认为,雷云是在某些适当的气象和地理条件下,由强大的潮一般认为,雷云是在某些适当的气象和地理条件下,由强大的潮湿热气流不断上升进入稀薄大气层后冷凝的结果。湿热气流不断上升进入稀薄大气层后冷凝的结果。湿热气流不断上升进入稀薄大气层
9、后冷凝的结果。湿热气流不断上升进入稀薄大气层后冷凝的结果。l l在夏季,由于太阳的照射,使得地面上的水分部分地转化为蒸汽,同时地面在夏季,由于太阳的照射,使得地面上的水分部分地转化为蒸汽,同时地面在夏季,由于太阳的照射,使得地面上的水分部分地转化为蒸汽,同时地面在夏季,由于太阳的照射,使得地面上的水分部分地转化为蒸汽,同时地面本身也因吸收太阳的辐射热量而温度升高,这种晒热的地面又将进一步加热本身也因吸收太阳的辐射热量而温度升高,这种晒热的地面又将进一步加热本身也因吸收太阳的辐射热量而温度升高,这种晒热的地面又将进一步加热本身也因吸收太阳的辐射热量而温度升高,这种晒热的地面又将进一步加热地面附近
10、的暖湿空气。空气受热后发生膨胀,其密度减小,压强也减小,因地面附近的暖湿空气。空气受热后发生膨胀,其密度减小,压强也减小,因地面附近的暖湿空气。空气受热后发生膨胀,其密度减小,压强也减小,因地面附近的暖湿空气。空气受热后发生膨胀,其密度减小,压强也减小,因此热空气就会上升,从而形成上升的热气流。此热空气就会上升,从而形成上升的热气流。此热空气就会上升,从而形成上升的热气流。此热空气就会上升,从而形成上升的热气流。l l太阳辐射几乎不能直接使空气变热,热气流每上升太阳辐射几乎不能直接使空气变热,热气流每上升太阳辐射几乎不能直接使空气变热,热气流每上升太阳辐射几乎不能直接使空气变热,热气流每上升1
11、km1km1km1km,其温度约下降,其温度约下降,其温度约下降,其温度约下降6666。当热气流上升到高空稀薄大气层遇到这里的冷空气时,气流团中的水。当热气流上升到高空稀薄大气层遇到这里的冷空气时,气流团中的水。当热气流上升到高空稀薄大气层遇到这里的冷空气时,气流团中的水。当热气流上升到高空稀薄大气层遇到这里的冷空气时,气流团中的水蒸气就会冷凝并结成小水滴,形成蒸气就会冷凝并结成小水滴,形成蒸气就会冷凝并结成小水滴,形成蒸气就会冷凝并结成小水滴,形成热雷云热雷云热雷云热雷云。在一定的地形条件下,往往。在一定的地形条件下,往往。在一定的地形条件下,往往。在一定的地形条件下,往往会促成热雷云的形成
12、,如图所示。会促成热雷云的形成,如图所示。会促成热雷云的形成,如图所示。会促成热雷云的形成,如图所示。现在学习的是第7页,共70页l l在夏季日照期间,山脚处在夏季日照期间,山脚处与山顶处的空气之间,当与山顶处的空气之间,当冷气团或暖气团水平移动冷气团或暖气团水平移动时,在其前锋交界面两侧,时,在其前锋交界面两侧,温度相差很大,锋面下侧温度相差很大,锋面下侧的冷气团将锋面上侧的暖的冷气团将锋面上侧的暖气团抬高,形成锋面雷云,气团抬高,形成锋面雷云,如图所示。与热雷云相比,如图所示。与热雷云相比,锋面雷云的覆盖范围是锋面雷云的覆盖范围是相相相相当当当当大的。大的。大的。大的。现在学习的是第8页,
13、共70页l l在电磁感应的作用下,会在地面产生大量的异极电荷。这样带有在电磁感应的作用下,会在地面产生大量的异极电荷。这样带有在电磁感应的作用下,会在地面产生大量的异极电荷。这样带有在电磁感应的作用下,会在地面产生大量的异极电荷。这样带有大量不同极性电荷的雷云之间或雷云与大地之间就形成了强大的大量不同极性电荷的雷云之间或雷云与大地之间就形成了强大的大量不同极性电荷的雷云之间或雷云与大地之间就形成了强大的大量不同极性电荷的雷云之间或雷云与大地之间就形成了强大的电场,当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到电场,当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到电场,当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到
14、电场,当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到2525252530kV30kV30kV30kVcmcmcmcm时,雷云就会开始向这一方位放电,形成一个导电的空气通道,称为时,雷云就会开始向这一方位放电,形成一个导电的空气通道,称为时,雷云就会开始向这一方位放电,形成一个导电的空气通道,称为时,雷云就会开始向这一方位放电,形成一个导电的空气通道,称为“雷电先导雷电先导雷电先导雷电先导”。现在学习的是第9页,共70页l l空气在此种电场的作用下被电离变成导体,放电开始,产生出强烈的空气在此种电场的作用下被电离变成导体,放电开始,产生出强烈的空气在此种电场的作用下被电离变成导体,放电开始,产生出强烈
15、的空气在此种电场的作用下被电离变成导体,放电开始,产生出强烈的光和热,使空气急剧膨胀震动,发出霹雳之声,闪电和雷鸣就这样产光和热,使空气急剧膨胀震动,发出霹雳之声,闪电和雷鸣就这样产光和热,使空气急剧膨胀震动,发出霹雳之声,闪电和雷鸣就这样产光和热,使空气急剧膨胀震动,发出霹雳之声,闪电和雷鸣就这样产生了。大地感应出的异性电荷集中在上述方位尖端上方,在雷电先导生了。大地感应出的异性电荷集中在上述方位尖端上方,在雷电先导生了。大地感应出的异性电荷集中在上述方位尖端上方,在雷电先导生了。大地感应出的异性电荷集中在上述方位尖端上方,在雷电先导下行至离地面下行至离地面下行至离地面下行至离地面10030
16、0m100300m100300m100300m时,也形成一个上行的迎雷先导,如图所示。时,也形成一个上行的迎雷先导,如图所示。时,也形成一个上行的迎雷先导,如图所示。时,也形成一个上行的迎雷先导,如图所示。l l当上、下先导相互接近时,正负电荷强烈吸引中和而产生高达几万至当上、下先导相互接近时,正负电荷强烈吸引中和而产生高达几万至当上、下先导相互接近时,正负电荷强烈吸引中和而产生高达几万至当上、下先导相互接近时,正负电荷强烈吸引中和而产生高达几万至几十万安的雷电流,并伴有强烈的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电几十万安的雷电流,并伴有强烈的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电几十万安的雷电流,并伴有强烈
17、的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电几十万安的雷电流,并伴有强烈的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段,其时间极短,一般约阶段,其时间极短,一般约阶段,其时间极短,一般约阶段,其时间极短,一般约50505050100100100100s s s s。l l主放电阶段之后,雷云中的剩余电荷继续沿主放电通道向大放电,主放电阶段之后,雷云中的剩余电荷继续沿主放电通道向大放电,主放电阶段之后,雷云中的剩余电荷继续沿主放电通道向大放电,主放电阶段之后,雷云中的剩余电荷继续沿主放电通道向大放电,形成断续的隆隆雷声。这就是直击雷的余辉放电阶段,时间为形成断续的隆隆雷声。这就是直击雷的余辉放电阶段,时间为形成断续的
18、隆隆雷声。这就是直击雷的余辉放电阶段,时间为形成断续的隆隆雷声。这就是直击雷的余辉放电阶段,时间为O O O O03003003003015s15s15s15s,电流较小,约几百安。,电流较小,约几百安。,电流较小,约几百安。,电流较小,约几百安。现在学习的是第10页,共70页现在学习的是第11页,共70页l l主放电到达云端结束,云中的残余电荷经过主放电通道流主放电到达云端结束,云中的残余电荷经过主放电通道流主放电到达云端结束,云中的残余电荷经过主放电通道流主放电到达云端结束,云中的残余电荷经过主放电通道流下来下来下来下来-余辉放电。余辉放电。余辉放电。余辉放电。l l一次雷电放电常包含多次
19、重复冲击放电。根据约一次雷电放电常包含多次重复冲击放电。根据约一次雷电放电常包含多次重复冲击放电。根据约一次雷电放电常包含多次重复冲击放电。根据约6000600060006000个实个实个实个实测记录统计,测记录统计,测记录统计,测记录统计,55%55%55%55%的落雷包含两次以上的冲击,的落雷包含两次以上的冲击,的落雷包含两次以上的冲击,的落雷包含两次以上的冲击,3 3 3 35 5 5 5次冲次冲次冲次冲击占击占击占击占25%25%25%25%,10101010次冲击以上占次冲击以上占次冲击以上占次冲击以上占4%4%4%4%;平均重复;平均重复;平均重复;平均重复3 3 3 3次,最高记
20、录可次,最高记录可次,最高记录可次,最高记录可达达达达42424242次。次。次。次。l l另外,先导放电也并不是一次直接贯通地面,而是间歇性另外,先导放电也并不是一次直接贯通地面,而是间歇性另外,先导放电也并不是一次直接贯通地面,而是间歇性另外,先导放电也并不是一次直接贯通地面,而是间歇性的脉冲发展过程;主放电也并非一次完成,它又有多次重的脉冲发展过程;主放电也并非一次完成,它又有多次重的脉冲发展过程;主放电也并非一次完成,它又有多次重的脉冲发展过程;主放电也并非一次完成,它又有多次重复过程,一般为复过程,一般为复过程,一般为复过程,一般为2-32-32-32-3次,最多可达次,最多可达次,
21、最多可达次,最多可达40404040多次。这些是实际观多次。这些是实际观多次。这些是实际观多次。这些是实际观测的客观记录。测的客观记录。测的客观记录。测的客观记录。现在学习的是第12页,共70页4.1.1.2 4.1.1.2 雷电参数雷电参数l l为了对雷电的一些特征进行数学描述,引进了一些概念或者叫为了对雷电的一些特征进行数学描述,引进了一些概念或者叫为了对雷电的一些特征进行数学描述,引进了一些概念或者叫为了对雷电的一些特征进行数学描述,引进了一些概念或者叫参数。参数。参数。参数。l l1 1 1 1、雷电流波形、雷电流波形l l雷电的实质是电现象,实测结果表明,雷电流是单极性的雷电的实质是
22、电现象,实测结果表明,雷电流是单极性的雷电的实质是电现象,实测结果表明,雷电流是单极性的雷电的实质是电现象,实测结果表明,雷电流是单极性的脉冲波,并且对地放电的雷云绝大多数带负电荷。对脉冲脉冲波,并且对地放电的雷云绝大多数带负电荷。对脉冲脉冲波,并且对地放电的雷云绝大多数带负电荷。对脉冲脉冲波,并且对地放电的雷云绝大多数带负电荷。对脉冲波形的雷电流,需要三个主要参数来表征。波形的雷电流,需要三个主要参数来表征。波形的雷电流,需要三个主要参数来表征。波形的雷电流,需要三个主要参数来表征。l l这三个参数为:幅值、波头和波长。这三个参数为:幅值、波头和波长。这三个参数为:幅值、波头和波长。这三个参
23、数为:幅值、波头和波长。现在学习的是第13页,共70页l l幅值是指脉冲电流所达到的最大值;幅值是指脉冲电流所达到的最大值;幅值是指脉冲电流所达到的最大值;幅值是指脉冲电流所达到的最大值;l l波头是指电流上升到幅值的时间;波头是指电流上升到幅值的时间;波头是指电流上升到幅值的时间;波头是指电流上升到幅值的时间;l l波长是指脉冲电流的持续时间。波长是指脉冲电流的持续时间。波长是指脉冲电流的持续时间。波长是指脉冲电流的持续时间。现在学习的是第14页,共70页2、平均雷电日l l(1)平均雷电日)平均雷电日 一天中一天中只要听到一次以上的雷声只要听到一次以上的雷声就算一个雷电日。不同年就算一个雷
24、电日。不同年份的雷电日变化较大,所份的雷电日变化较大,所以采用多年平均值。下图以采用多年平均值。下图为我国雷电日分配示意图。为我国雷电日分配示意图。l l(2)雷电小时)雷电小时 一小时一小时内听到一次以上的雷声就内听到一次以上的雷声就算一个雷电小时。算一个雷电小时。l l(3)地面落雷密度)地面落雷密度 每每个雷电日每平方公里地面个雷电日每平方公里地面上的平均雷击次数。上的平均雷击次数。现在学习的是第15页,共70页l l在炎热潮湿的国家里,雷电是非常频繁的,所以人们叫它做永久雷在炎热潮湿的国家里,雷电是非常频繁的,所以人们叫它做永久雷在炎热潮湿的国家里,雷电是非常频繁的,所以人们叫它做永久
25、雷在炎热潮湿的国家里,雷电是非常频繁的,所以人们叫它做永久雷电带。在阿比西尼亚的刚大隆平均雷电日为电带。在阿比西尼亚的刚大隆平均雷电日为电带。在阿比西尼亚的刚大隆平均雷电日为电带。在阿比西尼亚的刚大隆平均雷电日为230230230230个,爪哇雷电日为个,爪哇雷电日为个,爪哇雷电日为个,爪哇雷电日为220220220220个,雅加达为个,雅加达为个,雅加达为个,雅加达为138138138138个,在南美洲的赤道地带,全年都可以听到隆隆的个,在南美洲的赤道地带,全年都可以听到隆隆的个,在南美洲的赤道地带,全年都可以听到隆隆的个,在南美洲的赤道地带,全年都可以听到隆隆的雷声。雷声。雷声。雷声。l
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