雷电的形成及其危害毕业论文.doc

毕业论文（设计） 雷电的形成及其危害 图1　雷电流示波图 图1中雷电流由零增长到最大幅值这一部分称为波头，所需时间通常只有几微秒；电流下降的那部分称?quot;波尾，时间长约数十微秒。可见雷电流是一种幅值极大，作用时间极短的瞬变过程。 防雷设施的耐雷水平是按雷电流的大小确定的，因此，大致掌握雷电流的大小是十分必要的。雷电流幅值大小的变化范围很大，根据我国各地测得的统计数据，绘制出的雷电流幅值曲线，如图2所示。 图2　雷电流幅值概率曲线 图中纵座标I是雷电流幅值的大小(kA)，横座标是超过纵座标所示幅值的雷电流出现的概率(以百分数表示)，雷电流幅值超过I的概率，可按下式求得： IP=-I/108 式中　P--雷电流幅值概率，% 　　　I--雷电流幅值，kA 另一重要参数是雷电流的上升速度，通常称为雷电流陡度，它与雷电感应的变化有着直接的关系，按每微秒千安计算。雷电流陡度与雷电流的关系如图3所示。它的数值是由雷电流i对时间t的微分求得：雷电流陡度a＝di/dt。 图3　雷电流与雷电流陡度的关系 开始雷电流陡度的数值很快地增加，以后逐渐变小，当雷电流达到最大幅值时，雷电流陡度变为零。 3.　雷电活动强度。 雷电活动的强度是因地区而异的，有的地区强，有的地区弱，某一地区的雷电活动强度通常用年平均雷电日这一数字表示。我国年平均雷电日分布大致可划分4个区域。年平均雷电日这一数字只能给人们提供某一地区雷电活动的大概情况，雷电活动的强弱程度与落雷概率是两个不同的概念。事实上，即使是在同一地区，雷电活动也是有所不同的，有些地方受局部气象条件的影响，雷电活动可能比邻近地区强得多。 4.　雷击的选择性。雷害事故的统计资料说明，雷击的地点和建筑物遭受雷击的部位是有一定规律的，这个规律称为雷击的选择性。 地面上建筑物的性质和形状对雷电的发展是有影响的，当地面上电场不断增强时，在高大建筑物的尖顶和边缘上电场强度最大，构成雷电发展的良好条件。在旷野中，即使建筑物并不很高，但是由于它比较孤立、突出，因而较容易遭受雷击。金属结构的建筑物或内部有大型或大量金属物体的厂房，由于具有良好的导电性能，也较易遭受雷击。 二、　雷电的危害性 根据雷电的产生和造成危害的不同特点，一般将雷电分为直击雷、感应雷、球形雷和雷电侵入波等几种。其中雷电感应和雷电侵入波是造成雷电危害的主要原因。一般人们对部分设施直击的防范针对性较强，而对感应雷和雷电侵入波的防范却考虑得不够全面，措施上不尽完善，特别是目前大量的通讯系统、家用电器、电脑网络和其它控制设备等采用集成电路和高灵敏度的电子元器件，难以承受雷电造成突发的强磁场或雷电波的侵害，致使遭受雷击危害较为普遍。这里就以雷电感应和雷电侵入波为例，分析其危害原理。 1.　雷电感应。雷电感应是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的。 （1）静电感应。当建筑物顶部或其他导体处于雷云与大地间所形成的电场中，建筑物顶部或导体上就会积聚与雷云下部电荷极性相反的大量电荷。雷云放电后，云与大地间的电场突然消失，建筑物顶部或导体上的电荷来不及立即流散，因而产生很高的对地电位，这个对地电位差称为静电感应电压。当雷云与放电体间的电场强度超过两者之间空气的击穿强度时，雷云对放电体产生放电，正负电荷在电路中猛烈地中和，而楼顶的感应电荷却不能以相应的速度流散，于是将会产生高达几十kV的感应电压。如果楼顶不采取良好的接地，室内的设备即有可能因感应电压而受损。 雷击时，除建筑物产生很高的感应电压外，在输电线路、通讯线路上同样会发生这种现象。由于感应电压，与雷云极性相反的电荷聚积到一段线路上，成为束缚电荷。当雷云对放电体放电时，雷电通道中的电荷猛烈中和，线路上的束缚电荷变为自由电荷，向导线两边流动，形成感应过电压波。据有关资料介绍，高压输电线路上的感应过电压可达300～400kV；一般配电线路和通讯线路，虽然悬挂高度较低，漏电较大，但感应过电压仍可达几十kV。 （2）电磁感应。 由于雷电流具有极大的幅值和陡度，在放电通道周围的空间里，会产生强大的变化电磁场。处在这一电磁场中的导体会感应出较大的电动势。如果回路中有些地方接触不良，就会产生局部发热或放电。电磁感应现象还可以使构成闭合回路的金属物体产生感应电流，对设备或建筑物等造成损害。 2.　雷电侵入波。 由于雷电对架空线路或金属管道的作用，所产生的雷电波可能沿着这些线路或管线侵入室内，危及人身和设备的安全。据有关资料介绍，雷电侵入波造成的事故在雷电事故总数中占有较大的比重。 三、　预防雷电灾害的措施 人们从开始认识雷电起，就一直在积极地采取措施防止它的危害。虽然目前还没有找到完全控制雷电灾害的方法，但是通过安装一些避雷装置与设施，可以大大减少雷击的损失