防雷与防静电[精选].ppt

防雷与防静电 主讲：梁宏志 第一部分 防雷 自从有了人类以来，人类就对闪电感到神秘莫测，创造了好多神话、传说。直到二百年前，富兰克林证实雷电是电，并发明避雷针以后，人类才开始能主动的去避免雷电造成的危害。打雷时，出现耀眼的闪光，发出震耳的轰呜。打雷的时间短（一次雷击时间约60毫秒），电流大（可高达几万~几十万安），电压高（可高达数十万~数百万伏）。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：（1）受灾面大大扩大，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；（2）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，无孔不入地造成灾害。（3）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有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。 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活状况变了。为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了，雷电的防御已从直击雷防护到系统防护，我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术，提高人类对雷灾防御的综合能力。 一、雷电的形成 有关雷云形成的假说很多，但至今尚未有一种被公认为无懈可击的完整学说，这里我们只介绍其中被认为比较完善并经常被推荐的假说。 根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器。通常大地稳定地带负电荷50万库仑左右，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300KV左右，并且场强为上正下负。 雷电的形成 当地面含水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤受热而上升，或者较温暖的潮湿空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。这些含蒸气的上升气流上升时温度逐渐下降形成雨滴、冰雹（称为水成物），这些水成物在地球静电场的作用下被极化负电荷在上，正电荷在下，它们在重力作用下落下的速度比云滴和冰晶（这二者称为云粒子）要大，因此极化水成物在下落过程中要与云粒子发生碰撞。碰撞的结果是其中一部分云粒子被水成物所捕获，增大了水成物的体积，另一部分未被捕获的被反弹回去。而反弹回去的云粒子带走水成物前端的部分正电荷，使水成物带上负电荷。由于水成物下降的速度快，而云粒子下降的速度慢，因此带正、负两种电荷的微粒逐渐分离如果遇到上升气流，云粒子不断上升，分离的作用更加明显。最后形成带正电的云粒子在云的上部，而负电的水成物在云的下部，或者带负电的水成物以雨或雹的形式下降到地面。当上面所讲的带电云层一经形成，就形成雷云空间电场，空间电场的方向和地面与电离层之间的电场方向是一致的，都是上正下负，因而加强了大气的电场强度，使大气中水成物的极化更厉害、在上升气流存在的情况下更加剧力分离作用，使雷云发展得更快。 雷电的形成 从上面的分析,好像雷云总是上层带正电荷，下层带负电荷。实际上气流并不单是只有上下移动，而比这种运动更为复杂。因此雷云电荷的分布也比上面讲的要复杂得多。根据科学工作者大量直接观测的结果,典型的雷云中的电荷分布大体如下图所示。左端是按理论归纳的理想模式，右面是雷云常见的电荷实际分布。 二、雷电的种类 1、按危害方式分： 直击雷：雷电直接击在建筑物上，产生电效应、热效应和机械力者。 雷电感应：雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花。 雷电波侵入：由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。 2、按形状分： 线形类、片形雷和球形雷。 三、雷电的危害 雷电的冲击电压很高，一般为几十到几千KV；雷电电流幅值很大，一般为几十KA，最大可达几百KA；雷电放电时间很短，一般为十几微秒，最大为500毫秒。 电作用的破坏：雷电的高电压使电气设备或线路的绝缘击穿，造成停电、短路和爆炸；当雷电流通过人体时，人将因雷击而死亡。 热作用的破坏：雷电流产生的高温会产生火灾与爆炸，特别是对易燃易爆物品。 机械作用的破坏：雷击有很强的破坏作用，建筑物、构筑物受雷击后将现遭到毁灭性破坏，发生倒塌、崩裂。 雷电的危害 雷击的途径主要有两种形式：A.?直接雷击：雷云之间或雷云对地面某一点的迅猛放电现象称之为直接雷击。直接雷击的主要破坏对象是：建筑物、野外工作台、森林、架空配电线路、人畜等。B.?感应雷击：雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。装有避雷针的建筑物，可以避免雷击损坏建筑物，但是雷击通过避雷针的地线从建筑物顶端泻放入大地或者附近发生雷击的时候，会产生很强的电场，建筑物内