《雷电的基础知识》doc版.doc

第一部分 雷电的基础知识一、雷电灾害的严重性雷电发生时，伴随着电闪和雷鸣，雷霆万钧、令人生畏。在全球范围内，雷电发生的频率是很高的，每秒钟就有上百次雷电；每天约有800多万次雷电；一年中平均发生30多亿次雷电。实际上，对于我们每个人来讲遭受雷击的概率极少，但碰到雷电这种天气现象的情况是很多的，因雷击而死亡的人数全球每年可达上万人。在雷鸣电闪的时候，它所产生的冲击波和火光以及雷电电流，常会导致建筑物倒塌、引发火灾以及造成电力、通信和计算机系统的瘫痪事故，给国民经济和人民生命财产带来巨大的损失。在20世纪末，联合国组织的国际减灾十年活动中，把雷电灾害列为最严重的十大自然灾害之一。美国将雷电列为排名第二的天气杀手。二、 雷电的产生雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。三、雷电危害方式雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。雷击造成的危害主要有四种：1、直击雷带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，称为直击雷。它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。2、雷电波侵入雷电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。3、感应过电压雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。 雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器（避雷带、避雷线、避雷网或避雷针）、引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。4、地电位反击如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施，接地网的地电位会在数微秒之内被抬高数万或数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分，流向供电系统或各种网络信号系统，或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统，从而反击破坏或损害电子设备。同时，在未实行等电位连接的导线回路中，可能诱发高电位而产生火花放电的危险。四、雷电的防护措施雷电防护的对象主要是建（构）筑物、设备和人员。对雷电的防护措施主要是安装防雷装置。防雷装置由接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体组成。1、防直击雷措施防直击雷的主要措施是安装避雷针、避雷带（线）和避雷网。防直击雷装置主要由接闪器、引下线、接地装置组成。接闪器是直接截受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。引下线是连接接闪器与接地装置的金属导体。接地装置是接地体与接地线的总合。接闪器、引下线及接地装置之间必须形成电气通路。2、雷电感应的防护措施雷电感应的主要措施是是进行等电位连接。应将建筑物内的金属设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢门窗等较大金属物体和突出屋面的放散管、风管等金属物接到防雷接地装置上。金属屋面周边每隔18-24m应采用引下线接地一次。3、防雷电波侵入措施防雷电波侵入的主要措施是安装电涌保护器（SPD），电涌保护器又叫做过电压保护器，俗称避雷器。电涌保护器的基本原理是在瞬态过电压（雷电波）发生的瞬间（微秒或纳秒级），将被保护区域内的所有被保护对象（设备、线路等）接入等电位系统中，从而将回路中的瞬态过电压幅值限制在设备能够承受的范围内。应将建筑物架空和埋地金属管道，在进出建筑物处与防雷接地装置连接。4、防止雷电反击措施在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取电位连接。5、防侧击雷措施防雷建筑物第一类高于30m、第二类高于45m、第三类高于60m时应采取防侧击雷措施，应将第一类防雷建筑物30m及以上、第二类防雷建筑物45m及以上、第三类防雷建筑物60m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置相连。第一类从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设置水平避雷带并与引下线相连。重要信息系统中心机房的门窗等较大的金属物与防雷装置相连。6、对球形雷的防护措施球形雷大都伴随直击雷出现，并随气流移动,经常从窗户、门缝、烟囱等钻入室内。所以，预防球形雷，雷雨天不要敞开门窗；门、窗户、烟囱等气流流动的地方用金属网格封住，并将其接地。如果遇到球形雷，最好屏息不动，以免破坏周围的气流平衡，导致球形雷追逐，更不要随意拍打或泼水。五、防雷安全工作保障1、相关法律法规防雷安全涉及各行各业、千家万户，直接关系人民生命财产安全，事关经济发展与社会稳定。历来受到党和政府的高度重视，我省防雷工作在党和政府的高度重视下，以法律形式赋予了气象部门专门负责防雷安全的政府行政管理职能，使防雷工作逐步走向了规范化、法制化的历程。 1）中华人民共和国气象法2）防雷减灾管理办法3）湖南省实施气象法办法4）湖南省雷电灾害防御条例2、新建项目新建建筑只要在设计施工时就须考虑防雷设施并科学安装，将有效减少和避免雷电灾害。按照相关规定，新建防雷工程必须经过两项防雷行政许可。一是防雷装置设计应当按照国家规定的条件和程序报县级以上气象主管机构审核；二是防雷装置竣工后应当按照国家规定的条件和程序报县级以上气象主管机构验收。未经审核和验收的防雷装置不得施工和投入使用，否则将承担相应的法律责任。这是政府为了保障国家财产和人民生命财产，具有强制性的行政监管作用