一、雷電沖擊電壓的形成與標準波形
1.雷電沖擊電壓的形成
（1）雷電放電概述
雷閃：雷云中積聚了大量電荷而在大氣中引起的放電現(xiàn)象，云內(nèi)閃，云間閃，云地閃對地面設(shè)備造成危害
下行雷：雷云中產(chǎn)生并向大地發(fā)展
上行雷：由接地物頂部激發(fā)起，并向雷云方向發(fā)展，雷電的極性——按從雷云流入大地的電荷的符號決定。
實測表明：90%雷電是負極性雷。
下行雷3個階段（負極性情
① 光導過程：nms，光導通道將雷云到r地之間氣隙擊穿，通道電荷輪。
② 主放電過程：下行光導和大地短接，光導通道放電的過渡過程。主放電過程通道實發(fā)亮光，巨大雷響，沿道通流過很大（幾百千安）百微砂的沖擊電流——破壞作用
③ 余光放電：主放電后，剩余電荷沿通道繼續(xù)流向大地，照實上看是模糊發(fā)光的部分，余光放電，幾m3,103-10’a
①②③構(gòu)成下行負雷第一個分量，后讀分量還有被擊物上的過電壓，電動力，電磁脈沖，爆破力的主要因素——最大電流，電流增長最陡度。
問題：①雷云如何獲得電荷
②同號電荷聚集，異號電荷分開
③電荷在云中怎樣分布
④放電前后的整個放電過程中電荷如何活動。
假設(shè)理論缺乏確定，較肯定的認識
認為：雷云電荷局限在大量分散的水性質(zhì)點（水滴，冰粒，雪片）上，不是獨立自由的離子和電子。
① 荷電過程——與它們轉(zhuǎn)換到不同的存在狀態(tài)有關(guān)，也與它們吸收離子，相互撞擊，被破碎分裂或被融合過程有關(guān)。
② 異號電荷分離——強烈氣流和地球引力場作用下，具備不同的空氣動力學特性造成。
③ 雷云不同部位積累了異號電荷——之間產(chǎn)生電場，水性質(zhì)點在電場中極化促進雷云的荷電過程。
④ 綜合效果——造成相當強的產(chǎn)生的分離電荷的能力——使主要荷電部分橫向范圍擴展到幾公里，垂直方向分離成兩個r的電荷中心
電荷分布
① 負電荷之層1.5-5km(中心2-3km)高
② 正電荷云層4-10km
③ 最低部分不大區(qū)域可能有正電荷局部聚集
④ 極少情況測得上負下正
⑤ 不同極性電荷接近相等，不同雷云相差很大，一般幾百輪
雷閃放電前，雷云對地主爭電電位很高,107-108v
被擊物體沖擊電壓與淡靜電電位不同。
雷電沖擊電壓——①對地放電時，沖擊電流在接地陰抗上產(chǎn)生的壓降，②極大的電流變化陡度在電感性物體上產(chǎn)生的高電壓，③輸電線路上雷電沖擊電流引起的電場，磁場劇變化，感應(yīng)出高電壓
雷擊破壞加根徑——沖擊電流，引起被擊物電位突變，巨大的熱效應(yīng)，力效應(yīng)。
2.標準雷電沖擊電壓波形
雷電流（雷電沖擊接地電阻上形成電壓）具有沖擊波特點：迅速上升，平緩下降。
標準波形：為模擬雷閃放電引起過電壓，實驗室中常用沖擊電壓發(fā)生裝置產(chǎn)生沖擊電壓。標準波形根據(jù)實測的由雷閃造成的電壓波形制定——全波，截波。
全波：圖2-9，國家規(guī)定標準波形確定方法
0.3 0.9
a b ab交時間軸g，交峰值水平切線f
gf線——波前
gh線——視在波前時間
gk段t2——視在半峰值時間
波形上有振蕩，取其平均曲線為基本波形
圖標（同iec）規(guī)定，
計算用雙指數(shù)波
分析波頭簡化
截波:模擬雷電沖擊波被某處放電而截斷的波形
圖2-10 波前截斷,波尾截斷,截斷時間tc,峰值uc,截斷時到電壓uj,截波電壓驟降視在陡度斜率過o系數(shù)u2/uc
二、放電時延
最低靜態(tài)擊穿電壓,每個氣隙都有一個取低靜態(tài)擊穿電壓_即長時間作用在間隙上能使間隙擊穿的最低電壓。
對沖擊電壓而言這是必要的條件，不是充分條件。
——氣隙，靜態(tài)擊穿電壓u0，對其施以沖擊電壓to時到達u0，但需經(jīng)t1時間后方能擊穿。
※間隙的擊穿不僅需要足免的電壓，還需要足夠的時間。
擊穿時tb從開始加壓到氣隙完全擊穿的時間。
① t0升壓時間：0升到靜態(tài)擊穿電壓u0。
② 統(tǒng)計時延ts：從升到u0時廖到氣隙中形成第一個有效電子的時間。
③ 放電形成時延tf，第一個有效電子到氣隙完全擊穿。
第一個有效電子能發(fā)展到一系列電離過程，最后導致間隙完全擊穿的那個電子，非自由電子。
① 自由電子可被中性質(zhì)點俘獲，形成負離子，失去電離活力。
② 自由電子可能擴散到間隙外，不參加電離。
③ 自由電子可被引起的電離中途衰之而停止。
t1=ts+tf放電時延
tb擊穿時間
三、50%放電電壓
沖擊電壓t0直氣隙上
注意：①電墳起過uo持續(xù)的時間t，小于放電時間t0，則擊穿概率很低。
②um很高，使放電時延縮短，t》t1，則每次沖擊都江堰市能使間隙擊穿。
③間隙的50%放電電壓u50——存在一個電壓值，當此電壓加到淡間隙上時，擊穿與不擊穿的概率各50%。
沖擊電壓下間隙的絕緣特性用50%放電電壓衡量——多次施加同一幅值沖擊波，半數(shù)擊穿。
確定間隙u50方法——標準波形不變，逐級升高幅值，每段10次，有4-6次擊穿，則為u50。
用50%沖擊電壓確定絕緣距離。
四、沖擊系數(shù)與伏秒特性
1.沖擊系數(shù)：
均勻和稍不均勻電場為1-即直流，高流，50%沖擊電壓三都相等，不易形成流注擊穿，50%擊穿電壓下，擊穿發(fā)生在峰值附近。
極不均勻電場，易形成流注而擊穿，um低，放電時候沖擊系數(shù)大于1，波尾擊穿。
2.伏秒特性及其制定
放電時延決定氣隙擊穿需要一定時間，脈沖電壓，擊穿電壓與電壓作用時間相關(guān)。
伏秒特性：沖擊電壓下，僅用單一擊穿電壓值描述間隙絕緣特性是不全面的，一般用電壓最大值和擊穿時間的關(guān)系曲線來表示間隙的沖擊絕緣特性，該曲線我為間隙的~。
伏秒特性求取方法：
雖討論伏砂特性，但電壓幾值仍是氣隙擊穿過程中的主要因素。
電壓較低時，擊穿時，電壓已從峰值下降到一定數(shù)值，如1.2點
電壓升高時，擊穿可能發(fā)生在波峰
電壓再升高，電壓來升到波形的峰值時已擊穿，如3
連接這些點，構(gòu)成伏秒特性，擊穿點：峰值為縱坐標，擊穿時廖為橫坐標
工程上的50%伏砂特性（平均伏秒特性）
放電時間有分散性，每段電壓有一系數(shù)放電時間，所以伏秒特性是一個帶狀區(qū)域。
圖2-16，一段電壓，下色線0%，上色線100%
50%概率放電時間：——放電時間小于淡值概率50%
2沖擊擊穿電壓:擊穿時放電時間小于或大于2 的概率各為50%的沖擊電壓值,也是擊穿發(fā)生的標準波中的附近的電壓,極不均勻電場中,值比50%,沖擊擊穿電壓高
圖2-18
3.伏秒特性的應(yīng)用
間隙伏秒特性的形狀取決于電極間的電場分布
極不均勻電場:平均擊穿場強較低,放電時延較長,伏秒特性隨放電時間減壓少而明顯上翹。
均勻及稍不均勻電場，平均擊穿場強較高，放電時間較短，伏秒特性平均。
伏秒特性應(yīng)用——比較不同設(shè)備絕緣的沖擊擊穿特性，保護裝置的設(shè)計。
兩氣隙不并聯(lián)，先擊穿的保護后擊穿的，
閥式避雷口，保護間隙采用均勻電場結(jié)構(gòu)，伏秒特性曲線低于破保護設(shè)備。