人类对雷电及瞬态过电压的认识和发展

人类对雷电及瞬态过电压的认识和人类对雷电及瞬态过电压的认识和 发展发展 雷电是一门古老而神秘的科学 自有人类历史以来 各个时期 都记录着人们与雷电斗争的历史 并作出过巨大的牺牲 然而 却是卓有成效的 自富兰克林以后由于工业的发展 尤其是在 俄国工程师勃罗沃利斯基 1862 1919 制造出三相感应电机和 变压器 并完成电能的远程传输以及美国发明家贝尔 bell 1847 1922 发明了电话以后 人类很快进入了电气化 时代 雷电灾害问题由过去的雷电直击地面上的人和物为主发 展成为以通过金属导线传输的雷电波为主 经过多年的研究 人们建立了雷电雷电感应和高压反击的理论 弄清了高压雷电 波在金属导线上的传输规律 1890 年发明了间隙串联熔断器的 避雷器 1922 年美国西屋公司制成了碳化硅避雷器 1972 年日 本制成了配电用无间隙氧化锌避雷器 1984 年美国 efi 公司首 次推出模块化瞬态过电压浪涌抑制器 tvss 在随后的几年 里又相继推出正弦波跟踪技术 1985 年 多级混合并联技术 1986 年 热熔断技术 1988 年 等 在防雷技术方面 先 进的国家都制定了自己的国家防雷规范 防雷纳入了国家技术 管理和监督的范畴 使防雷科学技术得到了很大的发展 并已 成为比较完整和有效的技术 至此 防雷产品的生产制造已形 成比较完整的工业领域 但是 七十年代以来 由于半导体集成技术的发展和完善 使 之能够渗透到几乎所有的科技领域 由于半导体集成电路不能 承受过电压和电流冲击 凡是使用这些元器件的设备 如电子 计算机 有线和无线通信系统等设备的雷害事故显著增加 尤 其是八十年代以来 各类高层建筑如雨后春笋 邮电通信 办 公自动化等随着大规模集成电路一起飞速发展 九十年代末的 今天 电力已成为我们现代生活的推动力 微电子技术早已充 斥到人们生活的各个角落 我们生活在微电子产品消费 爆炸 的时代 从大规模工业化生产到家庭生活 无论是工业 农业 商业 医疗 邮电通信 航空航天 金融证券 国防军工 还 是电视机 洗衣机 微波炉都是由电力驱动的 不幸的是 电 力已不是 纯净 的 电力所携带的干扰时刻威胁着我们的电器 设备 如 电脑及网络死机 通讯传输中断或数据错误重试 等等 电器故障来源于雷电直击 雷电感应 设备启停和电力 线路切换所产生的瞬态过电压 但 80 的电路瞬态过电压是由 于普通的设备如电梯 空调或大功率设备运动而产生的 至此 我们的现代生活所赖以生存的 不可间断运行的微电子设备对 我们提出了更高的要求 不但要加装 ups 以保证供电持续稳定 而且要保证不因任何干扰而造成其间断运行 试想 从邮电通 讯 广播电视 金融证券 国防军工到商业 信息 医疗 我 们能承受哪一个系统的运行停顿所造成的损失呢 甚至一个普 通的传真机的错误都会使您损失一单大生意 雷电及雷电电磁脉冲的危害实例 1992 年 6 月 20 日 20 05 中国气象局气象中心大楼落雷 避雷 装置和建筑物完好 但大型计算机和小型机网络中断 6 条北 京同步线路被击断 计算机系统工作中断 6 小时 不仅经济损 失数十万元 还造成中央电视台气象预报成为空白 其影响很 大 1993 年 7 月 5 日和 8 月 13 日北京气象台两次被雷击 情况严 重 1994 年 5 月广州区域气象中心业务系统被雷击 1994 年 7 月 5 日和 17 日两天 四川省气象局业务系统连遭雷 击 计算机网络 气象雷达 卫星接收系统等电子设备损毁 1992 年 4 月 27 日南昌江西医科大学 160 门程控电话因感应雷 被击毁 120 门 而同一时刻 江西财经干部学院的 200 门程控 电话全部毁于感应雷 1992 年 5 月 1 日 长沙湖南广播电视大学 200 门程控电话 6 台大型计算机 多部彩色电视机毁于感应雷 损失 100 多万元 1997 年 深圳市龙岗新生邮电局由于雷击造成通讯中断 2 天 1987 年 3 月 26 日下午 4 时 22 分 美国国家航天局 nasa 的 大力神 半人马座从卡纳维拉尔角基地升空 由于当时火箭距地 面仅 4700m 地面指挥部不得不用无线电指令引爆 这一火箭 是 nasa 仅存的二枚之一 被认为是最可靠的运载火箭 火箭 及火箭所载人造卫星被毁的损失高达 2 亿美元 事后从收集的 火箭残骸考察 发现火箭的前锥部玻璃钎维板上有明显的烧焦 痕迹 并发现其中有一个针眼大的穿孔 证实是雷电火花击穿 所致 在这一事件后两个月 6 月 9 日 ksc 肯尼迪航天中心 发射场上三枚小型火箭正待发射 突然雷电来临 一声雷响之 后 这三枚火箭突然自行点火 升空而去 什么是雷电现象 每到春末夏初 人们都能看到闪电 听到雷鸣 那么 什么是 雷电 它又是怎样产生的 雷电是发生在大气层中的声 光 电并发的一种物理现象 通 常是指带电的云层对大地之间的放电现象 这个放电的过程会 产生强烈的闪电和巨大的声响 即人们常说的 电闪雷鸣 凡 空气中导电微粒较多 地面高耸 地面和地下的电阻率较小的 地带都易落雷而遭雷击 根据科学家的研究 雷击的形式主要有三种 第一种是直击雷 它是指雷电直接击到建筑物或其它物体上 产生巨大的电 热 效应 冲击波效应和机械作用 从而对物体及人蓄造成伤害 第二种是雷电感应 也叫感应雷 它是指雷电放电时在附近的 金属导体上产生静电感应和电磁感应 从而使金属部件之间产 生火花 引发易燃易爆物品发生火灾和爆炸事故 第三种是雷 电波侵入 它是指雷电对架空线路或金属管道产生作用 所以 生成的过电压波沿着这些管道侵入室内 造成设备损坏 危及 人身安全 在雷电交加的雷雨天气里 偶尔还会出现紫色 殷红色 灰红 色 蓝色的 火球 在空中漂移 它就是人们常说的 球形雷 它 能在几秒到几分钟内通过烟囱 开启的窗户 门或缝隙进入室 内 碰到人蓄会造成严重的烧伤和死亡事故