雷電的基本知識(shí)及其預(yù)防

雷電的基本知識(shí)及其預(yù)防電閃雷鳴畢竟是怎么回事，早在二百多年前，美國(guó)科學(xué)家富蘭克林，在雷雨天通過(guò)放風(fēng)箏試驗(yàn)，證明白雷擊是大氣中的放電現(xiàn)象，并建立了雷電學(xué)說(shuō)。下面我們來(lái)談?wù)動(dòng)嘘P(guān)雷電的基本學(xué)問(wèn)。1.雷電的產(chǎn)生空中的塵埃、冰晶等物質(zhì)在云層中翻滾運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)單過(guò)程，使這些物質(zhì)分別帶上了正電荷與負(fù)電荷。經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)，帶上相同電荷的質(zhì)量較重的物質(zhì)會(huì)到達(dá)云層的下部（一般為負(fù)電荷），帶上相同電荷的質(zhì)量較輕的物質(zhì)會(huì)到達(dá)云層的上部（一般為正電荷）。這樣，同性電荷的匯合就形成了一些帶電中心，當(dāng)異性帶電中心之間的空氣被其強(qiáng)大的電場(chǎng)擊穿時(shí)，就形成“云間放電”（即閃電）。帶負(fù)電荷的云層向下靠近地面時(shí)，地面的凸出物、金屬等會(huì)被感應(yīng)出正電荷，隨著電場(chǎng)的逐步增加，雷云向下形成下行先導(dǎo)，地面的物體形成向上閃流，二者相遇即形成對(duì)地放電。這就簡(jiǎn)單造成雷電災(zāi)難。雷電形成于大氣運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其成由于大氣運(yùn)動(dòng)中的猛烈摩擦生電以及云塊切割磁力線。閃電的外形最常見(jiàn)的是枝狀，此外還有球狀、片狀、帶狀。閃電的形式有云天閃電、云間閃電、云地閃電。云間閃電時(shí)云間的摩擦就形成了雷聲。2.雷電的主要特點(diǎn)2.1沖擊電流大其電流高達(dá)幾萬(wàn)-幾十萬(wàn)安培。2.2時(shí)間短一般雷擊分為三個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電、余光放電。整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)60微秒。2.3雷電流變化梯度大雷電流變化梯度大，有的可達(dá)10千安/微秒。2.4沖擊電壓高強(qiáng)大的電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億伏。3.雷電的破壞雷電的破壞主要是由于云層間或云和大地之間以及云和空氣間的電位差達(dá)到肯定程度（25—30kV/cm）時(shí)，所發(fā)生的猛烈放電現(xiàn)象。通常雷擊有三種形式，直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷。直擊雷是帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。感應(yīng)雷是當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云層帶電快速消逝，地面某些范圍由于散流電阻大，消失局部高電壓，或在直擊雷放電過(guò)程中，強(qiáng)大的脈沖電流對(duì)四周的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓、而發(fā)生閃擊現(xiàn)象的二次雷。球形雷是球狀閃電的現(xiàn)象。3.1直擊雷破壞當(dāng)雷電直接擊在建筑物上，強(qiáng)大的雷電流使建（構(gòu)）筑物水份受熱汽化膨脹，從而產(chǎn)生很大的機(jī)械力，導(dǎo)致建筑物燃燒或爆炸。另外，當(dāng)雷電擊中接閃器，電流沿引下線向大地瀉放時(shí)，這時(shí)對(duì)地電位上升，有可能向接近的物體跳擊，稱(chēng)為雷電“反擊”，從而造成火災(zāi)或人身傷亡。3.2感應(yīng)雷破壞感應(yīng)雷破壞也稱(chēng)為二次破壞。它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷兩種。由于雷電流變化梯度很大，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場(chǎng)，使得四周的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向四周物體放電，如四周有可燃物就會(huì)引發(fā)火災(zāi)和爆炸，而感應(yīng)到正在聯(lián)機(jī)的導(dǎo)線上就會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生劇烈的破壞性。3.2.1靜電感應(yīng)雷帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場(chǎng)將會(huì)在金屬導(dǎo)線上感應(yīng)出被電場(chǎng)束縛的正電荷。當(dāng)雷云對(duì)地放電或云間放電時(shí)，云層中的負(fù)電荷在一瞬間消逝了（嚴(yán)格說(shuō)是大大減弱），那么在線路上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛，在電勢(shì)能的作用下，這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊。易燃易爆場(chǎng)所、計(jì)算機(jī)及其場(chǎng)地的防靜電問(wèn)題，應(yīng)特殊重視。3.2.2電磁感應(yīng)雷雷擊發(fā)生在供電線路四周，或擊在避雷針上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，此交變電磁場(chǎng)的能量將感應(yīng)于線路并最終作用到設(shè)備上。由于避雷針的存在，建筑物上落雷機(jī)會(huì)反倒增加，內(nèi)部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會(huì)和程度一般來(lái)說(shuō)是增加了，對(duì)用電設(shè)備造成極大危害。因此，避雷針引下線通體要有良好的導(dǎo)電性，接地體肯定要處于低阻抗?fàn)顟B(tài)。3.3雷電波引入的破壞當(dāng)雷電接近架空管線時(shí)，高壓沖擊波會(huì)沿架空管線侵入室內(nèi)，造成高電流引入，這樣可能引起設(shè)備損壞或人身傷亡事故。假如四周有可燃物，簡(jiǎn)單釀成火災(zāi)。4.雷電的描述在氣象學(xué)中，常用雷暴日數(shù)、年平均雷暴日數(shù)、年平均地面落雷密度，來(lái)表征某個(gè)地方雷電活動(dòng)的頻繁程度和強(qiáng)度。此外，也使用年雷閃頻數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)雷電活動(dòng),它是指1000平方公里范圍內(nèi)一年共發(fā)生雷閃擊的次數(shù)。大量觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料表明，一個(gè)地區(qū)的雷閃頻數(shù)與雷暴日數(shù)成線性關(guān)系。通常，建筑行業(yè)的防雷，更多的注意雷暴日的多少；航空、航海、氣象、通信等行業(yè)越來(lái)越關(guān)懷年雷閃頻數(shù)的多少。我國(guó)一般按年平均雷暴日數(shù)將雷電活動(dòng)區(qū)分為少雷區(qū)（15天）、中雷區(qū)（15—40天）、多雷區(qū)（41—90天）、強(qiáng)雷區(qū)（90天）。我國(guó)的雷電活動(dòng)，夏季最活躍，冬季最少。全球分布是赤道四周最活躍，隨緯度上升而削減，極地最少。防雷電學(xué)問(wèn)1.防雷電的對(duì)象防護(hù)雷電的對(duì)象可分為人體、建（構(gòu)）筑物、易燃易爆場(chǎng)所、計(jì)算機(jī)場(chǎng)地、高電壓設(shè)備等。不同的對(duì)象，雷電的防護(hù)也有不同。1.1人體防雷電雷電造成的災(zāi)難除經(jīng)濟(jì)損失外，還傷及到人的生命。人在患病雷擊時(shí)，電流快速通過(guò)人體，可引起呼吸中樞麻痹，心臟驟停，造成不同程度的燒傷，嚴(yán)峻者可發(fā)生腦組織缺氧而死亡。在雷電多發(fā)的夏季，人們對(duì)防雷電應(yīng)當(dāng)引起高度的重視。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，應(yīng)盡量避開(kāi)使用家電設(shè)備，如收音機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、電話機(jī)等，室外天線和電源線要接地良好，空調(diào)器、電冰箱、抽油煙機(jī)也要停止使用，以防感應(yīng)雷和雷電波的侵害。房屋門(mén)窗要關(guān)閉好，有條件的家庭，門(mén)窗可安裝金屬網(wǎng)罩并接地良好，以防球形閃電入室。假如人在戶(hù)外，雷雨時(shí)應(yīng)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)入有避雷設(shè)施的場(chǎng)所，不要在孤立的電桿、房檐、大樹(shù)、煙囪下躲避。當(dāng)雷電距離很近時(shí)，不要撐開(kāi)帶鐵桿的雨傘，頭頂上方要避開(kāi)金屬物，不要使用手機(jī)，避開(kāi)直擊雷的攻擊。在水田勞動(dòng)或者在河里游泳，應(yīng)馬上離開(kāi)水中，以防雷電通過(guò)水的傳導(dǎo)而遭雷擊。在雷雨中，若感到頭、頸、身體有麻木的感覺(jué)，這是即將患病雷擊的先兆，應(yīng)馬上躺下。萬(wàn)一遇到被雷電擊昏者，應(yīng)馬上進(jìn)行人工呼吸和外部心臟擠壓按摩，并準(zhǔn)時(shí)送往醫(yī)院搶救。1.2建（構(gòu)）筑物防雷電城市的高大建（構(gòu)）筑物不斷增加，導(dǎo)致雷擊事故不斷加劇；建（構(gòu)）筑物內(nèi)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等抗干擾力量較弱的現(xiàn)代化電子設(shè)備越來(lái)越普及；不少高大建（構(gòu)）筑物的防護(hù)設(shè)施不完善使它們的防雷力量先天不足；大量通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等未嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)安裝防雷電裝置便投入使用,這些都成為雷電災(zāi)難頻繁發(fā)生的重要緣由。杜絕雷電災(zāi)難重在預(yù)防。高大建（構(gòu)）筑物要按規(guī)范要求安裝防雷電設(shè)施，要嚴(yán)格對(duì)建（構(gòu)）筑物防雷電設(shè)施的設(shè)計(jì)審查、施工監(jiān)督、竣工驗(yàn)收。開(kāi)展廣泛的防雷學(xué)問(wèn)宣揚(yáng)，特殊是對(duì)那些高大建（構(gòu)）筑物的全部者，要逐個(gè)排查，發(fā)覺(jué)問(wèn)題準(zhǔn)時(shí)實(shí)行措施，限期整改。對(duì)無(wú)資質(zhì)、資格證進(jìn)行防雷設(shè)施設(shè)計(jì)、施工的單位要堅(jiān)決取締，做到防患于未然。1.3易燃易爆場(chǎng)所防雷電加油站、液化氣站、自然?氣站、輸油管道、儲(chǔ)油罐（池）、油井、彈藥庫(kù)等易燃易爆場(chǎng)所，假如缺少必要的防雷電設(shè)施，將會(huì)因雷電災(zāi)難造成重大的損失。這類(lèi)場(chǎng)所除安裝防直擊雷的設(shè)施外，對(duì)儲(chǔ)氣（油）罐（池）及管道、設(shè)備等還必需安裝防靜電感應(yīng)雷、防電磁感應(yīng)雷的裝置，指定專(zhuān)人看護(hù)，發(fā)覺(jué)問(wèn)題準(zhǔn)時(shí)處理，并定期向?qū)I(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)檢測(cè)。1.4計(jì)算機(jī)及其場(chǎng)地防雷電不少單位為防止計(jì)算機(jī)及其局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)遭雷擊，便簡(jiǎn)潔地在與外部線路連接的調(diào)制解調(diào)器上安裝避雷器，但由于靜電感應(yīng)雷、防電磁感應(yīng)雷主要是通過(guò)供電線路破壞設(shè)備的，因此對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的防雷愛(ài)護(hù)首先是合理地加裝電源避雷器，其次是加裝信號(hào)線路和天饋線避雷器。假如大樓信息系統(tǒng)的設(shè)備配置中有計(jì)算機(jī)中心機(jī)房、程控交換機(jī)房及機(jī)要設(shè)備機(jī)房，那么在總電源處要加裝電源避雷器。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，必需在0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)分別加裝避雷器（0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)是根據(jù)雷電消失的強(qiáng)度劃分的）。在各設(shè)備前端分別要加裝串聯(lián)型電源避雷器（多級(jí)集成型），以最大限度地抑制雷電感應(yīng)的能量。同時(shí)，計(jì)算機(jī)中心的MODEM、路由器、甚至HUB等都有線路出戶(hù)，這些出戶(hù)的線路都應(yīng)視為雷電引入通道，都應(yīng)加裝信號(hào)避雷器。對(duì)樓內(nèi)計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)行防護(hù)的同時(shí)，對(duì)建（構(gòu)）筑物再安裝防雷設(shè)施就更平安了。1.5高電壓設(shè)備防雷電電力系統(tǒng)的發(fā)電站、高壓變電站、高壓輸電線路等的高電壓設(shè)備，在雷電發(fā)生時(shí)極簡(jiǎn)單產(chǎn)生超高電壓，造成設(shè)備損毀。通常在工程上，往往要依據(jù)設(shè)備的重要性和對(duì)高電壓的耐受力量采納一級(jí)或多級(jí)設(shè)防。通過(guò)采納輸電網(wǎng)金具接地、相線與地線間并聯(lián)電容器或變壓器隔離等方法把高電壓雷電脈沖的幅值降低，使設(shè)備受到愛(ài)護(hù)。2.防雷電方式防雷電方式有常規(guī)和特別規(guī)兩種。2.1常規(guī)防雷電常規(guī)防雷電可分為防直擊雷電、防感應(yīng)雷電和綜合性防雷電。防直擊雷電的避雷裝置一般由三部分組成，即接閃器、引下線和接地體；接閃器又分為避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)。防感應(yīng)雷電的避雷裝置主要是避雷器。對(duì)同一愛(ài)護(hù)對(duì)象同時(shí)采納多種避雷裝置，稱(chēng)為綜合性防雷電。避雷裝置要定期進(jìn)行檢測(cè)，防止因?qū)Ь€的導(dǎo)電性差或接地不良起不到愛(ài)護(hù)作用。2.1.1避雷針?lè)览纂娨员芾揍樧鳛榻娱W器的防雷電。避雷針通過(guò)導(dǎo)線接入地下，與地面形成等電位差，利用自身的高度，使電場(chǎng)強(qiáng)度增加到極限值的雷電云電場(chǎng)發(fā)生畸變，開(kāi)頭電離并下行先導(dǎo)放電；避雷針在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電；形成向上先導(dǎo)放電；兩者會(huì)合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達(dá)到避雷效果。實(shí)際上，避雷裝置是引雷針，可將四周的雷電引來(lái)并提前放電，將雷電電流通過(guò)自身的接地導(dǎo)體傳向地面，避開(kāi)愛(ài)護(hù)對(duì)象直接遭雷擊。安裝的避雷針和導(dǎo)線通體要有良好的導(dǎo)電性，接地網(wǎng)肯定要保證盡量小的阻抗值。2.1.2避雷線防雷電是通過(guò)防護(hù)對(duì)象的制高點(diǎn)向另外制高點(diǎn)或地面接引金屬線的防雷電。依據(jù)防護(hù)對(duì)象的不同避雷線分為單根避雷線、雙根避雷線或多根避雷線。可依據(jù)防護(hù)對(duì)象的外形和體積詳細(xì)確定采納不同截面積的避雷線。避雷線一般采納截面積不小于35平方毫米的鍍鋅鋼絞線。它的防護(hù)作用等同于在弧垂上每一點(diǎn)都是一根等高的避雷針。2.1.3避雷帶防雷電是指在屋頂四周的女兒墻或屋脊、屋檐上安裝金屬帶做接閃器的防雷電。避雷帶的防護(hù)原理與避雷線一樣，由于它的接閃面積大，接閃設(shè)備四周空間電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)比較強(qiáng)，更簡(jiǎn)單吸引雷電先導(dǎo)，使四周尤其比它低的物體受雷擊的幾率大大削減。避雷帶的材料一般選用直徑不小于8毫米的圓鋼，或截面積不小于48