電纜外部過電壓外部過電壓即雷閃(長氣體間隙擊穿)——— 大氣過電壓。
大氣過電壓 對(duì)電氣設(shè)備，尤其對(duì)電力電纜是很危險(xiǎn)的。
大氣過電壓分直擊雷過電壓 和感應(yīng)雷過電壓。
對(duì)前者必須給予防護(hù)。
對(duì)后者，一般幅值小于 500 kV，則對(duì)于沖擊耐壓只有 180 - 200 kV 的系統(tǒng)是很危險(xiǎn)的。
對(duì)此，我們必須知 道大氣過電壓產(chǎn)生和發(fā)展的物理過程，以找出防護(hù)措施。
1 . 雷云對(duì)地放電的物理過程(1)先導(dǎo)放電過程 如圖 24 - 6，大氣過電壓是由帶電荷的雷云對(duì)地 放電引起的。
觀測表明，首先云層在大氣流的作用下摩擦起電，大部分帶 有負(fù)電荷，而且電荷集中在幾個(gè)帶電中心。
當(dāng)某一中心電荷較多，在其附 近的場強(qiáng)達(dá)到足以使空氣絕緣破壞的程度(空氣的耐電強(qiáng)度為 2 - 3kV/ mm)，空氣開始游離。
當(dāng)
裁線機(jī)某一段空氣游離后，這段空氣就由原來的絕緣狀 態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電通道，稱為先導(dǎo)放電通道。
它是從云中帶電中心向地面發(fā)展 的。
由于這個(gè)通道的一端和云中某一帶電中心相連，故云中的電荷也就 沿通道向下運(yùn)動(dòng)，近似地均勻分布在通道的表面上。
通道直徑較小，可近 似地看成一條線。
單位長度電荷密度可記為 0。
a)先導(dǎo)放電 b)主放電在先導(dǎo)通道下面(地面上或架空線上)的某一點(diǎn)，由于靜電感應(yīng)會(huì)集 中產(chǎn)生異號(hào)的束縛電荷。
每一段先導(dǎo)通道發(fā)展的速度相當(dāng)高，一般為 5 x 109 cm/s(是光速 3 x 1010cm/s 的 15% )，但它是不連續(xù)的，稱為分級(jí)先導(dǎo)。
如圖 24 - 6 a 所示。
(2)主放電過程 當(dāng)先導(dǎo)通道的端部與異號(hào)的感應(yīng)電荷的集中點(diǎn)間 的距離很小時(shí)，由于一端約為雷云的對(duì)地電位(可高達(dá) 10MV)，而另一端 為地電位，故空氣間隙的場強(qiáng)可達(dá)極高的數(shù)值，使空氣急劇游離。
游離后 產(chǎn)生的正負(fù)電荷將分別向上向下運(yùn)動(dòng)，中和先導(dǎo)通道及被擊物的電荷，即 開始了主放電階段，如圖 24 - 6 b 所示。
在主放電通道與先導(dǎo)放電通道的交界面上，也有極高的場強(qiáng)，又會(huì)產(chǎn) 生極強(qiáng)烈的游離。
這樣，上述游離一中和過程就不間斷地沿著已游離的連續(xù)的先導(dǎo)通道以極大的速度由下向上發(fā)展。
這個(gè)速度叫主放電速度 ,， 它比先導(dǎo)通道發(fā)展的平均速度大許多倍，可達(dá) 0 . 05 ~ 0 . 5 倍的光速。
對(duì)設(shè) 備很危險(xiǎn)的是主放電時(shí)的電流，其幅值很高。
如果先導(dǎo)通道的線電荷密 度為 0單位為(q/m)，主放電速度 , 單位為(m/s)，通過被擊物的雷電流在發(fā)生主放電時(shí)，先導(dǎo)通道的電荷被劇烈地中和，未受雷擊的導(dǎo)體上 的束縛電荷就成為自由電荷。
由于電流突然增大，被擊點(diǎn)周圍的磁場也 會(huì)發(fā)生很大變化。
由于云中有多個(gè)帶電中心，當(dāng)一次主放電完成后，原來的帶電中心便 具有地的電位。
云中其他帶電中心與之電位差增大，這樣便會(huì)先在云中 發(fā)生放電，之后再沿原來的主放電通道放電，對(duì)被擊物發(fā)生重復(fù)雷擊。
2. 直擊雷過電壓如圖 24 - 7，有一高度為 h 的避雷針，其接地電阻在傳導(dǎo)雷電流時(shí)的數(shù)值為 Rch，單位長電感為 L0，雷電流上升的速度為 ，則感應(yīng)電動(dòng)勢為圖 24 - 8 感應(yīng)雷過電壓形成示意圖a) 先導(dǎo)放電 b) 主放電hd —導(dǎo)線高度 s —雷擊電與導(dǎo)線間的距離
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