雷电的形成、分类与危害

雷电的形成 分类与危害雷电的形成 分类与危害 一 一 雷电的形成雷电的形成 雷电是自然界中的一种放电现象 雷电放电和一般电容器放电本质相同 所不同只是这个电 容器两块极板 并不是人为制造的 而是自然形成的 两块极 板有时是两块云块 有时一块是云块 另一块则是大地或地面 上凸出的建筑物 并且这两块极板间的距离比电容器大得多 有时可达数公里 因此 可以说雷电是一种特殊的电容器放电 现象 大气中的饱和水蒸汽 由于气候的变化 发生上升或下降 的对流 在对流过程中由于强烈的摩擦和碰撞 水蒸汽凝结成 的水滴就被压分解成带有正负电荷的小水滴 大量的水滴聚积 成带有不同电荷的雷云 随着电荷的积聚 雷云的电位逐渐升 高 当带有不同电荷的两块雷云接近到一定程度时 两块雷云 间的电场强度达到 25 30kv cm 时 其间的空气绝缘被击穿 引 起两块雷云间的击穿放电 当带电荷的云块接近地面时 由于 静电感应 使大地感应出与雷云极性相反的电荷 当带电云块 对地电场强度达到 25 30kv cm 时 周围空气绝缘被击穿 雷云 对大地发生击穿放电 放电时出现强烈耀眼的弧光 就是我们 平时看到的闪电 闪电通道中大量的正负电荷瞬间中和 造成 的雷电流高达数百千安 这一过程称为主放电 主放电时间仅 30 50 s 放电波陡度高达 50ka s 主放电温度高达 20000 使周围空气急剧加热 骤然膨胀而发生巨响 这就是我们平时 听到的雷声 闪电和雷声的组合我们称为雷电 由于声音传播的速度比光的传播速度要慢得多 所以我们 总是先看到闪电 而后听到雷声 雷电的特点是 电压高 电流大 频率高 时间短 二 雷电的分类二 雷电的分类 一 直击雷 雷云对地面或地面上凸出物的直接放电 称为直击雷 也 叫雷击 直击雷放电过程的展开图见图 8 22 雷云放电过程的展开图可以这样解释 当雷云对地面放电 时 开始出现先驱放电 放电电流比较小 一经到达地面 就 开始主放电 主放电由地面开始沿着先驱放电的通道直到云端 放电电流迅速增大 主放电时间很短 电流迅速衰减 以后是 余光放电 电流变小 由于雷云中同时存在着多个电荷积聚中心 当第一个电荷 集聚中心放电后 其电位迅速下降 第二个电荷集聚中心向第 一个电荷集聚中心位置移动 并沿着上一次的放电通道开始先 驱放电 主放电 余光放电 紧接着再来第三次 第四次放电 我们平时看到电光闪闪 雷声隆隆就是这个原因 当直击雷直接击于电气设备及线路时 雷电流通过设备或 线路泄入大地 在设备或线路上产生过电压 称为直击雷过电 压 二 感应雷击 感应雷击是地面物体附近发生雷击时 由于静电感应和电 磁感应而引起的雷击现象 例如 雷击于线路附近地面时 架空线路上就会因静电感 应而产生很同的过电压 称为静电感应过电压 见图 6 23 在雷云放电过程中 迅速变化的雷电流在其周围空间产生 强大的电磁场 由于电磁感应 在附近导体上产生很高的过电 压 称为电磁感应过电压 静电感应和电磁感应引起的过电压 我们称为感应雷击 三 球雷 球雷是一种发红色或白色亮光的球体 直径多在 20cm 左 右 最大直径可达数米 以每秒数米的速度 在空气中飘行或 沿地面滚动 这种雷存在时间为 3 5s 左右 时间虽短 但能通 过门 窗 烟囱进入室内 这种雷有时会无声消失 有时碰到 人或牲畜或其它物体会剧烈爆炸 造成雷击伤害 四 雷电侵入波 当雷击空线路和或金属管道上 产生的冲击电压沿线路或 管道向两个方向迅速传播的雷电侵入波 称为雷电侵入波 雷电侵入波的电压幅值愈高 对人身或设备造成的危害就 愈大 三 三 雷电的危害雷电的危害 雷电放电过程中 可能呈现出静电效应 电磁效应 热效 应及机械效应 对建筑物或电气设备造成危害 雷电流泄入大 地时 在地面产生很高的冲击电流 对人体形成危险的冲击接 触电压和跨步电压 人直接遭受雷击 必死无疑 雷电的危害是多方面的 一 雷电的静电效应危害 当雷云对地面放电时 在雷击点主放电过程中 雷击点附 近的架空线路 电气设备或架空管道上 由于静电感应产生静 电感应过电压 过电压幅值可达几十万伏 使电气设备绝缘击 穿 引起火灾或爆炸 造成设备损坏 人身伤亡 二 雷电的电磁效应危害 当雷云对地放电时 在雷击点主放电过程中 在雷击点附 近的架空线路 电气设备或架空管道上 由于电磁感应产生电 磁感应过电压 过电压幅值可达到几十万伏 使电气设备绝缘 击穿 引起火灾或爆炸 造成设备损坏 人身伤亡 三 雷电的热效应危害 雷电流通过导体时 由于雷电流很大 雷电流数值可达几 十至几百千安 在极短的时间内使导体温度达几万度 可使金 属熔化 周围易燃物品起火燃烧 烧毁电气设备 烧断导线 烧伤人员 引起火灾 四 雷电的机械效应危害 强大的雷电流通过被击物时 被击物缝隙中的水分急剧受 热气化 体积膨胀 使被击物品遭受机械破坏 击毁杆塔 建 筑物 劈裂电力线路的电杆和横担等 五 雷电的反击危害 当避雷针 避雷带 构架 建筑物等在遭受雷击时 雷电 流通过以上物体及接地装置泄入大地 由于以上物体及接地装 置具有电阻 在其上产生很高的冲击电位 当附近有人或其它 物体时 可能对人或物体放电 这种放电称为反击 雷击架空 线路或空中金属管道