雷电及其防护常见问题.docxVIP

【Word版本下载可任意编辑】 PAGE 1 - / NUMPAGES 1 雷电及其防护常见问题 一、雷电基本知识 1.雷雨云是如何形成的？ 答：雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块的带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。实测说明，在5～10km的高度主要是正电荷的云层，在1～5km的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。每个电荷中心的电荷约为0.1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中的电场强度约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃至20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的原故。 2.云对云放电与云对地的放电比例如何？ 答：大多数雷电放电发生在雷云之间，它对地面没有什么直接影响。雷云对大地的放电虽然只占少数。雷暴日数越多，云间放电的比重越大。云间放电与云地放电之间比，在温带约为1.5～3.0，在热带约为3～6。 3.雷电暴发时的临界状态？ 答：雷云的底部大多数是带负电，它在地面上会感应出大量的正电荷。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场，其电位差可达数兆伏甚至数十兆伏。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中约30kV/cm，有水滴存在时约10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃～20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。 4.雷电对地放电的基本过程是怎样的？中和电流产生的机理？ 答：①雷云中的负电荷逐渐积累，同时在附近地面上感应出正电荷。 ②当雷云与大地之间局部电场强度超过大气游离临界场强时，就开始有局部放电通道自雷云边缘向大地发展──先导放电（先导放电发展的平均速度较低约为1.5×105m/s，表现出的电流不大，约为数百安培），如图1-1(a)所示，先导通道具有导电性，因此雷云中的负电荷沿通道分布，并继续向地面延伸，地面上的感应正电荷也逐渐增多。 ③先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增加，常在地面突起出现正电荷的先导放电向天空发展──迎面先导，如图1-1(b)所示。 ④先导通道到达地面或与迎面先导相遇后，在通道端部因大气强烈游离而产生***度的等离子区，自下而上迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电荷迅速中和──主放电过程（主放电的发展速度很快，约为2×107m/s～1.5×108m/s，出现很强的脉冲电流，可达几十至二、三百千安培）；如图1-1(c)、(d)所示。 ⑤主放电到达云端结束，云中的残余电荷经过主放电通道流下来──余光放电。 5.“有人企图收集雷电能量加以利用”这种做法是否妥当？ 答：实际上，雷电放电瞬间功率极大，但是雷电的能量却很小，即破坏力极大，实际利用的价值却很小。以中等雷为例：雷云电位以50000kV计，电荷Q=8C，则能量为W= UQ=2×108（W?s）=55（kW?h），即不过等于55 kW?h电能（约等值于4kg的汽油）。但雷电主放电的瞬时功率P极大，以I=50kA，弧道压降E=6kV/m，雷云为1000m高度计，主放电功率P=UI=50×6×1000=300000MW，它比目前全世界任一电站的功率还要大。 6.雷电流的波形和极性是怎样的？ 答：雷电流是单极性的脉冲波；75%～90%的雷电流是负极性的。 7.什么是雷电流的幅值、波头、波长和陡度？ 答：雷电流的幅值是指脉冲电流所到达的最高值；波头是指电流上升到幅值的时间；波长（波尾）是指脉冲电流的持续时间。幅值和波头又决定了雷电流随时间上升的变化率称为雷电流的陡度。雷电流陡度对过电压有直接影响。 8.雷电流幅值的