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雷电的形成
雷电是雷云之间或雷云与地面放电的一种自然现象。雷电孕育了地球的生命,但是,雷电的巨大的破坏力又给人类社会带来惨重的灾难。而人类与自然的斗争从未停息过,随着社会的发展和科学的进步,对雷电的防护技术取得了日新月异的成就。
雷电是天气现象之一。在雷云的形成过程中,一些云团带有正电荷,另一些云团带有负电荷。它们对大地的静电感应使地面产生与云层相反的异种电荷。当这些云团电荷积聚到一定程度时,不同电荷的云团之间或云团与大地之间的电场就可击穿空气开始放电。在放电过程中,由于异性电荷的剧烈中和,通道会有很大的电流流过(一般为几十kA至几百kA),随之发生强烈的的闪光,强大的雷电流将闪电的通道内的空气急剧加热,使空气骤然膨胀而发出巨大的声音(冲击波),这就是雷电。
雷电的危害形式
闪电可分为云内放电、云与云之间放电和云与大地之间的放电。前两种对飞行器危害大,云对大地之间的放电对建(构)筑物、电气设备和人、畜危害较大。地球上每天大约发生800万次云对地放电,平均每秒100次。
雷电总选择距离最近、最易导电的路径向大地泄放,凡是空气中导电微粒较多、地面上高耸物体、地面土壤电阻率较小的地段容易落雷。
雷电侵入地面的建(构)筑物、设备、人、畜及森林等会造成灾害,其主要形式有:
直接雷击。雷电直接通过人体、建(构)筑物、畜及树木等到对大地放电现象为直接雷击。
间接雷击。雷电通过静电感应、电磁感应、电磁脉冲辐射、雷电过电压入侵、雷电反击等形式侵入建(构)筑物内,导致建(构)筑物、设备损坏或人身伤亡。
雷灾的严重性主要表现在它具有巨大的破坏性上,其特点是雷电放电电压高,闪电电流幅值大,变化快,放电时间短,闪电电流波形陡度大。雷电的破坏作用在于强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场及强烈的电磁辐射等物理效应,给人类社会带来极大的危害,造成人员伤亡、巨大破坏、起火爆炸等。雷电灾害涉汲面广,人类社会活动、农业、林业、牧业、建筑、电力、通信、航空航天、交通运输、石油化工、金融证券等各行各业,几乎无所不及。随着高科技的发展,雷电灾害显得越来越严重。
防直击雷装置
雷云对大地放电时,雷云与大地之间的电压高、雷电流通道电流大,由于瞬时功率很大,所以它的破坏力相当大。到现在为止,防避直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器,把雷电流接收下来。然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地,与大地的异种电荷中和。
常用的直击雷的避雷装置由三部份组成即:接闪器、引下线及接地装置。接闪器是指避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等,它们都是金属做成,安装在建(构)筑物的最高点直接接受雷击部份。引下线是指连接接闪器与接地装置的金属体。
接闪器和引下线的结构设计最根本的目的是为了保证接闪器在接闪时与大地之间有良好的电气连接,保证连接处有够大的截面积,避免雷电流通过时引起熔断,或温度过高而引起火灾,保证连接线路有合理的结构,防止电动力的破坏,防止避雷装置的高电位对建筑物的反击等。
接地装置。把接闪器与大地作良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷云对接闪器闪击的电荷尽快地疏散到大地,使之与大地的异种电荷中和。接地是避雷技术最重要的环节,不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷,最终都是把雷电流送入大地,因此接地装置是非常重要的。
感应雷击与设备防雷方法
设备防雷,主要是防止线路受到雷电磁脉冲作用及线路受雷击引入高电压。相关原理如下:
雷电损坏设备原理与防雷方法分析:
雷电损坏设备原理是:在雷电闪击瞬间,闪击点附近的空间区域内,有强大的脉冲电磁场形成。在此强大的脉冲电磁场作用下,区域内所有金属线路瞬时感应高电压。若此高电压沿线路侵入设备中,将破坏线路两端设备的绝缘性能,使设备永久损坏。
由雷电损坏设备原理可知:线路抗电磁干扰是最有效的防雷保护方法,线路屏蔽与接地是最简单的抗电磁干扰的方法。同时,线路屏蔽效果也是分析设备受雷电干扰大小的依据。一般情况下:电源线路线径粗、距离长,缺少屏蔽,容易受雷电干扰引入高电压脉冲;信号线路,若在户外线管或线槽铺设,容易受雷电干扰,而在户内线管或线槽铺设时,有建筑物结构作为屏蔽保护,不容易受雷电干扰。
国际电工协会针对设备防雷保护,提出了分流、均压、屏蔽、接地四大要素。
分流:共同分担,减少局部雷电流强度;
均压:减少雷电流在两者之间产生的电位差;
屏蔽:减少雷电电磁场强度;
接地:释放雷电
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