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雷害之后谈防雷刚刚过去的这个夏季,全国各地发生了多起雷电灾害事故特别是雷电造成的群死群伤事故我们知道雷电是一种壮观的自然现象,当带电的积云即雷云与大地间或雷云之间带有异性电荷时,即可能发生放电现象雷击是一种自然灾害当雷云与房屋、电力线路、电力设备等设施、以及人、畜时,会产生极高的过电压和极大的过电流所波及的范围内,可能造成设施或设备的毁坏或造成大规模停电、火灾和爆炸;还可能直接伤及人、畜因此,提高对雷电灾害的认识、加强对雷电及防雷措施的研究、以致建立雷电观测及预报系统都是各级政府、企事业单位、乃至家庭、个人日益关注、亟待解决的问题雷电灾害1雷云放电是长空气间隙中的一种火花放电对于积云的起电过程,比较常见的理论认为,在水蒸汽饱和状态的大气中,水滴在上升的强大气流作用下被喷散这时,所形成的微小水颗粒带负电,而留下的较大水滴则带正电风把带负电的微小颗粒带到很远的地方;带正电的水滴或者作为雨水降落,或者保持悬浮状态,形成带正电荷的雷云因此云层的绝大部分带负电,而在其顶部则有一正电荷层,其高度通常为靠近正9km~12km,电荷层的底部有少量带正电的杂质负电荷中心距地面上大约雷云的底部距地面可能只有一般认为,雷云的电500m~10000m150mo位最少有人眼看到的对地雷击似乎是一次单一的耀眼的放电,100MV虽然有时也可能见到亮度的变化但有用旋转镜头照相机拍下的照片或电视录像揭示,大多数雷击是重复的,即在第一次雷击形成的放电通道中,会有多次放电尾随雷电流主要特点是,
①雷电流多为负极性;
②波前时间短,最长可达
③波形中有一强电流部分,其持续时间约几十微秒;10RS;
④强电流之后便是一个弱电流波尾,其持续时间可达几百微秒,这一部分电流是导致高温损坏的原因,故称“热雷闪〃带电积云是构成雷电的基本条件当带不同电荷的积云互相接近到一定程度,或带电积去与大地凸出物接近到一定程度时,发生强烈的放电和耀眼的闪光由于放电时温度高达空气受热急剧膨胀,发出爆炸的200000,轰鸣声这就是闪电和雷鸣按照雷云对地放电的方式可分为直击雷、感应雷和球雷等直击雷1带电积云与地面目标之间的强烈放电称作直接雷直击雷的放电开始时,微弱发光的通道以的平均速度跳跃式地向地面伸长,107cm/s~108cm/s被称为先导放电通道先导放电期间,每次跳跃前进约并停顿50m,30ms带电积云接近地面时,在地面凸出物之间的电场强度达到〜50ms时,即发生由带电积云向大地发展的跳跃式先导放电,25kV/cm~30kV/cm持续时间约为平均速度为当先导放电达到5ms-10ms,100km/s-1000km/s,地面凸出物时,即发生从地面凸出物向积云发展的极明亮的主放电,其放电时间仅放电速度约为光速的即约为50ms~100ms,1/5〜1/3,主放电向上发展,于云端即告结束主放电结束60000km/s-100000km/so继续有微弱的余光,持续时间约为30ms-150mso大约的直击雷有重复放电的性质,平均每次雷击有
三、四个冲击,50%最多能出现几十个冲击第一次雷击可分为先导放电与主放电两个阶段先导放电通常起始于云层中,云中局部的电荷集中区使电场强度达到空气的临界击穿值(在海拔较低的干燥空气中约为在海拔较25kV/cm-30kV/cm,高的充满水滴的空气中约为)时,先导放电就开始了先导由高10kV/cm度电离的核组成,这个电离位于放电的前端,并被一个直径约为、长30m度约为的电晕层所包围先导是分级向地面推进的,每一级之间要50m间歇若干微秒,其平均传导速度大约如果雷击中心距地面150km/so则先导需要才能到达地面先导放电之后,开始主放电阶段3000m,20ms主放电的速度大约为光速的雷电流大约从几千安到数百千安10%〜50%一次雷击的全部放电时间一般不超过5000mso雷云对地面凸出物直接放电时,将有数十至数百千安的雷电流流入地下,会在雷击点及其连接的金属部位(或潮湿的树干等导电性比较好的部位)产生极高的对地电压,可能直接导致接触电压电击和跨步电压的触电事故根据相关报道,月傍晚,佛出市顺德区容桂细胺南头路口某建筑工620地发生的雷击事件应属于直接电击的事故,当时正在约高处楼顶灌注5m混凝土的兄弟俩不幸被击中,人当场死亡,人重伤(可能终生瘫痪);11而月日下午,浙江省临海市杜桥镇名村民,聚集在树下一简易帐62630逢里赌博时遭到雷击,致人死亡的事件应属于由于雷击形成跨步电压17的触电事故感应雷2感应雷也称作雷电感应或感应过电压分为静电感应雷和电磁感应雷静电感应雷是由于带电积云接近地面,在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的在带电积云与其他客体放电后,架空线路导线或导电凸出物顶部的电荷失去束缚,以大电流、高电压冲击波的形式,沿线路导线或导电凸出物极快地传播近二十年来人们的研究表明,放电流柱也会产生强烈的静电感应电磁感应雷是由于雷电放电时,巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势如系开口环状导体,开口处可能由此引起火花放电;如系闭合导体环路,环路内将产生很大的冲击电流与直击雷造成的个别人员伤亡和财产损失相比,感应雷造成的网络运行中断等事故,影响面更广,损失更大据报道,上海各类雷电事故中,由感应雷造成的占到去年,上海一段地铁线路在一个雷电天气中遭感80%o应雷袭击,电力系统出现故障,造成运行中断同一天,浦东局部地区电网遭雷击,电力供应短时中断就家用及办公类的电子设备而言,可能引起感应雷击的通道主要有天线、馈线、电源线路、信号线路和接地线路建筑物中所有电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线、出入建筑物中各种电源线路、具有公共接地的建筑物中的金属管道等,都会给其中的电子设备群体引入感应雷北京今夏报道的起感应雷雷击事故已造成百万7元经济损失球雷3球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色光的火球出现的概率约为雷电放电次数的其直径多为左右;其运行速度2%20cm约为或更高一些;其存在时间为数秒钟到数分钟球雷是一团处在2m/s特殊状态下的带电气体球雷通常是包有异物的水滴在极高的电场强度作用下形成的在雷雨季节,球雷可能从门、窗、烟囱等通道侵入室内河南省新乡市获嘉县年月日报道,当日时分,获嘉县20238161630冯庄镇职庄村某村民家遭到球型雷袭击,电话机被击毁,电话线被击断成多截,靠电话机处的墙壁被击出一个直径的坑,靠该墙背面20cm20cm浴池上的瓷砖被震脱落,该雷又反弹到对面墙壁上击出一个直径的60cm坑,外墙的石专被击出经分析,该村民家住在村边,房屋位置相对较高,幸亏当时无人在家,否则,损失将更大止匕外,直击雷和感应雷都能在架空线路或在空中金属管道上产生沿线路或管道的两个方向迅速传播的高压冲击波雷电侵入波雷电侵入波的传播速度在架空线路中约为在电缆中约为300m/ms,150m/mso由于雷电具有电流很大、电压很高、冲击性很强等特点,有多方面的破坏作用,破坏力很大雷电可造成设备和设施的损坏、可造成大规模停电、可造成人员生命财产的损失就其破坏因素来看,雷电具有电性质、热性质和机械性质等三方面的破坏作用防雷措施2所谓防雷一般是通过合理,有效的手段将雷电流的能量尽可能安全地引入大地,防止其进入被保护的建筑物、构筑物等被保护设施建筑物、构筑物直击雷的防护已经是一个很早就被重视的问题现在的防护手段基本采用有效的避雷针、避雷带或避雷网作为接闪器,通过引下线使直击雷能量泻放入地根据国际电工委员会的最新防雷理论、外部和内部的雷电保护已采用面向电磁兼容性的雷电保护新概念对于感应雷的防护,已经同直击雷EMC的防护同等重要感应雷的防护通常是在被保护设备前端并联一个参数匹配的防雷器在雷电流的冲击下,该防雷器在极短时间内与地网形成通路,使雷电流在到达设备之前,通过防雷器和地网泄放入地当雷电流脉冲泄放完成后,防雷器自动恢复为正常高阻状态,使被保护设备继续工作另外,为了防止雷电感应产生的高电压,应将建筑物、构筑物内的金属设备、金属管道、金属构件、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮,以及突出屋面的放散管、风管等金属物件与接地装置相连屋面结构钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路平行敷设的管道、构架、电缆相距不到时,须用金属线100mm跨接,跨接点之间的距离不应超过交叉相距不到时,交叉处30m,100mm也应用金属线跨接雷雨天气,人、畜应避免在空旷日高处站立或行走如有条件可以进入有宽大金属构架或有防雷设施的建筑物、以及汽车、船只内避雨时,还应注意脚下地面的干燥程度,尽量站在离墙壁、树干以外的地方,8m-10m以防止发生跨步电压电击事故如遇紧急情况,处于跨步电压区域内的人应尽量靠拢两脚,不要随意行走,以减轻跨步电压的伤害雷雨天气,在户内应注意防止雷电侵入波的危险,除按规定设置避雷器外,户内人员应离开照明线、动力线、电话线、广播线、收音机和电视机的电源线或天线,以及与其相连的各种金属设备,以防止这些线路或设备对人体发生二次放电在雷雨天气,还应及时关闭门窗,以防止球雷的侵入防雷检查3防雷检查应在每年雷雨季之前进行对于直击雷防护方面,一般应根据被保护建筑物或构筑物的地理位置、周围的地理环境、建筑物或构筑物的外观,检查其避雷针、避雷带、避雷网的安装使用情况;引下线及地网和导体等电位连接的安装及使用情况等内容对于感应雷防护方面,防雷检查主要包括电源、信号和天线三个部分这部分检查的主要内容包括已有雷电防护设备的性能和使用状况;受雷电流危害的历史记录;需保护设备的主要工作参数、工作状态和设备的接口形式;需保护设备的地线连接情况等项内容防雷检查应特别注意地网方面的检验对雷电的防护就是要为雷电流提供一条快捷、安全的通道使其安全地泄放入大地因此地网状况及使用效果的好坏直接影响到对雷电整体防护的效果除独立避雷针外,在阻值满足要求的前提下,防雷接地装置和其他接地装置共用防雷接地电阻的阻值一般应不大于lOQo当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往有极大的不同,可以概括为以下几个方面,第一,受灾行业面大大增加,从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,特点是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等第二,雷电灾害的空间范围扩大了,从二维空间入侵变为三维空间入侵从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落,无空不入地造成灾害,因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电侵入波第三,雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它袭击的对象本身的直接经济损失和影响就难以估计第四,微电子器件设备遭受雷灾的事故大大增加,微电子技术的应用渗透到生产和生活的各个领域,微电子器件极端灵敏这一物点很容易受到无孔不入的雷电侵入波的作用,造成微电子设备的失控或都损坏总之,雷电的本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产、生产状况变了为此,当今时代。