高电压技术 第二章 雷电概述

高电压技术 第二章 雷电概述

极性效应 在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的 那个电极表面开始，与该电极极性无关。但后来的发 展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的 极性有密切的关系。极不均匀电场中的放电存在着明 显的极性效应。 极性决定于表面电场较强的电极所具有的电位符号： （1）自持放电前阶段 正空间电荷削弱棒极附近场强 而加强外部电场，阻止棒极附近 流注形成使电晕起始电压提高； （2）自持放电阶段 空间电荷加强放电区外部空间 的电场，因此当电压进一步提高 时，强场区将逐渐向极板推进至 击穿。 正极性 （1）自持放电前阶段：正空 间电荷加强棒极附近场强而削 弱外部电场，促进棒极附近流 注形成使电晕起始电压降低。 （2）自持放电阶段：空间电 荷削弱放电区外部空间的电场， 因此当电压进一步提高时，电 晕区不易向外扩展，气隙击穿 将不顺利，因此负极性击穿电 压比正极性高很多，完成击穿 所需时间也长得多。 负极性 )()(  bb UU 因此： )()(  cc UU 汉语中神的本源字是"申"。甲骨文中没有神字，只有 申字。申的本义是闪电（申、电古音相通，都是闪电的象 形字）。现代人认为雷电是物理放电现象。而古代人认为 雷电是神奇现象。神就是这种神奇现象的原动者。古籍记 载，雷神的形象是人头龙身。《山海经·海内东经》称： “雷泽中有雷神，龙身而人头，鼓其腹，在吴西。” 《易·说卦》也说：“震为雷，为龙。一些民族的传说中 也认为龙就是雷电。纳西族认为龙是雷神“木古”。赫哲 族认为龙是闪电，天上出现龙，闪电就要劈树。鄂温克族 认为龙是雷神，下雨是龙鳞片洒下的水滴。 雷云 20,000 μs 1000 μs 1000 μs 箭状先导 箭状先导 分级先导 第一次主放电 第三次主放电 大地 t 100 μs 100 μs 100 μs 0.03 s 0.03 s 入地电流 时间 t 雷电放电的发展过程及雷电流波形 1.先导放电阶段 雷云中负电荷逐渐积聚时，地面感应出正电荷。云中电 场强度达到空气的击穿场强（25－30)kV/cm，空气开始 游离，出现电子崩→流注→形成向地面运行的不太明亮 的先导。先导通道压降小，通道头部的电位接近雷云电 位（数万千伏－数亿伏）。当先导发展到离地面大约 100m时，由于局部空间场强增大，常常出现从地面向上 发展的正电荷的迎面先导。 先导放电特点： ①发展速度慢，约107m/s，持续约1μs，平均（1－8） ×105m/s，逐级发展，每级长约10－200m，平均25m，每 级约停顿10－100 μs，呈跳越式 ②放电电流小，约100A ③整个先导放电持续时间长，约0.005－0.01s ④放电伴有不太明亮的闪光，头部最亮 2.主放电阶段 当先导通道到达地面或与迎面先导相遇时，通道端 部因空气游离而产生高密度的等离子区，此等离子区自 地面向雷云迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道， 使先导和雷云中的电荷与大地的电荷相中和。 主放电特点： ①发展速度快，约（1/20-1/2）c（强烈的中和过程） ②放电电流大，一般100－200kA ③整个放电持续时间短，约50－100μs ④放电伴随极明亮的闪光和震耳的雷鸣（电磁效应、机 械效应，通道温度15000－200000C） 3.余辉放电阶段 云中残余电荷（主放电剩余的电荷）沿等离子通道继续 中和，特点是： ①放电电流小，一般100－1000A（云中电阻大） ②持续时间长，0.03－0.15s（热效应） 由于云中往往有几个电荷中心，可能引起沿第一次产生 的放电通道的多次主放电，最多测量到42次，但第一次 冲击放电电流幅值为最高，一般以后的放电先导连续发 展（无停顿），主放电电流不超过30kA