雷电知识 第二节


雷电知识 第二节

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。无论一天内听到几次雷声,只要有一次,该天就记为一个雷暴日,一天有多次,仍记为一个雷暴日。雷暴日数与纬度有关,在炎热潮湿的赤道附近雷暴日数最多,两极最少。关于我国的雷电活动情况,经实测与气象数据的研究得出的主要结论如下:北回归线(北纬23.5癬)以南的大部分地区,年平均雷暴日数一般在80以上(但台湾省只有30-40左右,而广东的雷州半岛和海南岛则高达100-133);北回归线到长江一带约为40-80之间;长江以北的大部分地区(包括东北)多在20-40之间;西北地区的大部分地方在20以下;西藏雅鲁藏布江一带约为50-80。我国把年平均雷暴日不超过25的区域叫少雷区,25~40的区域叫中雷区,40~90的区域叫多雷区,超过90的区域叫强雷区。在防雷设计时,要根据雷暴日的多少因地制宜。此外,我们还应注意雷电季节的开始与结束时间。一般而言,南方的雷电季节在2月份就开始了,长江领域则在3月开始,华北、东北地区在4月左右开始,西北地区较晚,一般在5月才开始雷电季节。10月以后,除江南以外,其他地区的雷电活动几乎停止。

1.3.2雷电流波形雷电流是一个非周期的瞬态电流,通常是很快上升到峰值,然后较为缓慢的下降。雷电流的波头时间是指雷电流从零上升到峰值的时间,又称为波前时间;波长时间是指从零上升到峰值,然后下降到峰值的一半的时间,又称为半峰值时间。由于在雷电流波的起始和峰值处常常叠加有振荡,很难确定其真实零点和到达峰值的时间,因此,我们常用视在波头时间T1和视在波长时间T2来表示雷电流的上升时间和半峰值宽度,一般记为T1/T2。在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有8/20us、10/350us(电流波)、10/700us以及1.2/50uS(电压波)等。

1.3.3雷电波频谱分析雷电波频谱是研究避雷的重要依据。从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布,根据这些数据可以估算信息系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小,进而确定适当的避雷措施。通过对雷电波的频谱分析可知:1.雷电流主要分布在低频部分,且随着频率的升高而递減。在波尾相同时,波前越陡高次谐波越丰富。在波前相同的情况下,波尾越长低频部分越丰富;2.雷电的能量主要集中在低频部分,约90%以上的雷电能量分布在频率为10kHz以下。这说明了在信息系统中,只要防止10kHz以下频率的雷电波窜入,就能把雷电波能量消減90%以上,这对避雷工程具有重要的指导意义。

1.4雷电过电压的形成

雷电对信息设备产生危害的根源是雷电电磁脉冲。雷电电磁脉冲包括两个方面,雷电流和雷电电磁场。雷电流是产生直击雷过电压的根源,而雷电电磁场则是产生感应雷过电压的根源。对于通信设备而言,雷电过电压的来源主要有以下几种:1、感应过电压:感应过电压是指雷击建筑物或其近区时,瞬态空间电磁场造成设备的损坏。感应过电压包括电磁感应和静电感应两个分量。静电感应过电压是由电容性耦合产生的,而电磁感应过电压则是由电感性耦合产生的。对于建筑物内的各种金属环路或电子设备而言,电磁感应分量大于静电感应分量。2、雷电侵入波。雷电侵入波又称为线路来波。当雷云之间或雷云对地放电时,在附近的金属管线上产生的感应过电压(包括静电感应和电磁感应两个分量,但对于长距离线路而言,静电感应过电压分量远大于电磁感应过电压分量)。该感应过电压也会以行波的方式窜入室内,造成电子设备的损坏。3、反击过电压。雷电反击是指雷击建筑物或其近区时,造成其附近设备的接地点处地电位的升高,使设备外壳与设备的导电部分间产生高过电压(称为反击过电压),而导致设备的损坏的现象。

小结:防雷区是防雷领域一个非常重要的概念请注意掌握准确。通信设备防雷需要掌握的最基本的参数:雷暴日、雷电过电压/过电流的波形、雷电的频谱特性。雷电过电压类型:直击雷、感应雷、雷电侵入波、地电位反击。通信设备防雷需要考虑预防的:感应雷、雷电侵入波、地电位反击,其中需要重点关注的:雷电侵入波、地电位反击。


分享到:


相關文章: