电缆外部过电压

外部过电压即雷闪(长气体间隙击穿)——— 大气过电压。大气过电压 对电气装备，尤其对电力电缆是很危险的。大气过电压分直击雷过电压 和感应雷过电压。对前者必需给予防护。对后者，一样平常幅值小于 500 kV，

则关于攻击耐压只有 180 - 200 kV 的系统是很危险的。对此，我们必需知 道大气过电压爆发和生长的物理历程，以找出防护步伐。

1 . 雷云对地放电的物理历程

(1)先导放电历程  如图 24 - 6，大气过电压是由带电荷的雷云对地 放电引起的。视察批注，首先云层在大气流的作用下摩擦起电，大部分带 有负电荷，并且电荷集中在几个带电中心。当某一中心电荷较多，在其附 近的场强抵达足以使空气绝缘破损的水平(空气的耐电强度为 2 - 3kV/ mm)，空气最先游离。当某一段空气游离后，这段空气就由原来的绝缘状 态变为导电通道，称为先导放电通道。它是从云中带电中心向地面生长 的。 由于这个通道的一端和云中某一带电中心相连，故云中的电荷也就 沿通道向下运动，近似地匀称漫衍在通道的外貌上。通道直径较小，可近 似地看成一条线。单位长度电荷密度可记为 0。

a)先导放电  b)主放电

在先导通道下面(地面上或倾轧线上)的某一点，由于静电感应会集 中爆发异号的约束电荷。

每一段先导通道生长的速率相当高，一样平常为 5 x 109 cm/s(是光速 3 x 1010cm/s 的 15% )，但它是不一连的，称为分级先导。如图 24 - 6 a 所示。

(2)主放电历程  领先导通道的端部与异号的感应电荷的集中点间 的距离很小时，由于一端约为雷云的对地电位(可高达 10MV)，而另一端 为地电位，故空气间隙的场强可达极高的数值，使空气急剧游离。游离后 爆发的正负电荷将划分向上向下运动，中和先导通道及被击物的电荷，即 最先了主放电阶段，如图 24 - 6 b 所示。

在主放电通道与先导放电通道的接壤面上，也有极高的场强，又会产 生极强烈的游离。这样，上述游离一中和历程就不中止地沿着已游离的

一连的先导通道以极大的速率由下向上生长。这个速率叫主放电速率 ,， 它比先导通道生长的平均速率大许多倍，可达 0 . 05 ~ 0 . 5 倍的光速。对设 备很危险的是主放电时的电流，其幅值很高。若是先导通道的线电荷密 度为 0单位为(q/m)，主放电速率 , 单位为(m/s)，通过被击物的雷电流

在爆发主放电时，先导通道的电荷被强烈地中和，未受雷击的导体上 的约束电荷就成为自由电荷。由于电流突然增大，被击点周围的磁场也 会爆发很大转变。

由于云中有多个带电中心，当一次主放电完成后，原来的带电中心便 具有地的电位。云中其他带电中心与之电位差增大，这样便会先在云中 爆发放电，之后再沿原来的主放电通道放电，对被击物爆发重复雷击。

2. 直击雷过电压

如图 24 - 7，有一高度为 h 的避雷针，其接地电阻在传导雷电流时的

数值为 Rch，单位长电感为 L0，雷电流上升的速率为 ，则感应电动势为

图 24 - 8   感应雷过电压形成示意图

a)  先导放电  b)  主放电

hd —导线高度  s —雷击电与导线间的距离

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