第五节-雷电灾害.ppt

第五节雷电灾害及其防治,一、雷电是怎样形成的,雷暴是积雨云中云与云之间或云与地之间产生的放电现象，并伴有火花放电，强大电流通过时，又使空气迅速膨胀产生巨大的响声，即雷电。闪电有枝状、片状、带状、球状，其中枝状最为常见,雷电分上行雷和下行雷，以下行雷为例进行分析。,流注停顿形成先导，先导分级向前发展，流注最后一次停顿后形成主放电，主放电阶段产生了闪电和雷声，但仅有30%的电荷复合掉，70%的电荷在余辉阶段复合。,07.7月31日晚，一道闪电在北京城上空划过。,7月22日傍晚到夜间，杭州,7月7日，广州出现强对流天气，闪电划破天空。,注意！雷电同样会向平坦的海平面放电。,二、雷电的主要特点,1冲击电流大。闪电的电压高达1500万伏特,而120伏特的电压就能致人重伤2时间短。分为三个阶段，即先导放电、主放电、余光放电。整个过程一般不会超过60微秒；3雷电流变化梯度大，有的可达10千安/微秒4冲击电压高，强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。,雷电活动强度,用雷电日和雷电小时表示。雷电日（雷电小时）指一年中有雷电的日数（小时数），在一天或一小时内只要听到雷声就作为一个雷电日或一个雷电小时。我国一般按年平均雷暴日数将雷电活动区分少雷区（90天）南宁84.6柳州67.3桂林78.3梧州93.5北海83.1。,三、雷电放电的种类,直击雷感应雷传导雷球形雷,1、直击雷,直击雷：雷直接击于被击物上，被击物可能是建筑物、树木或人等。,重庆开县一所小学遭雷击7名学生死亡39人受伤,2、感应雷,感应雷：由于电磁感应形成的电压升高。分为静电感应和电磁感应两种。感应雷也是造成低压电器设备损坏的主要雷害之一。,雷电感应,静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体的二次放电，从而损坏电气设备。,例1,1992年6月21日下午5点半，北京突然出现雷雨天气，正在街上玩耍的10岁小姑娘婷婷浑身被雨淋湿，急忙往家跑，当她推开自家铁门时，一下子昏倒在地。家人及时对她施行了人工呼吸，紧接着，急救车将她送往医院。经过医生的全力抢救，6小时后婷婷最终恢复了知觉，并有清醒意识。点评：这是一个非常典型的感应雷击人的例子，雷电交加时，这种铁制或钢制的防盗门有时就会因静电感应而带上电，而一旦附近有落地雷发生，触门者就会像案例中的婷婷一样因接触电压而受雷击。,例2,1992年6月22日，一个落地雷砸在国家气象中心大楼的顶上，虽然该大楼安装了避雷针，但是巨大的感应雷却把楼内6条国内同步线路和一条国际同步线路击断，使计算机系统中断46小时，直接经济损失数十万元。,3、传导雷,传导雷：又称侵入波，是雷击于导线后，雷电流沿导线传播、并入侵被保护设备。传导雷是造成低压电器设备损坏的主要雷害之一。,例1,雷雨天，室内电气设备突然爆炸或损坏，人在屋内使用电器或打电话时突然遭电击身亡都属于这类事故。如，1991年6月10日凌晨1时许。黑龙江省牡丹江市上空电闪雷鸣，震耳欲聋的落地雷惊醒酣睡中的居民，全区电灯不开自亮又瞬间熄灭，当晚，1、3、4号楼160户人家中有20多台彩电损坏。,4、球形雷,是一种球形。发红光或极亮白光的火球。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。如，1978年8月17日晚上，原苏联登山队在高加索山坡上宿营，5名队员钻在睡袋里熟睡，突然一个网球大的黄色的火球闯进帐蓬，在离地1m高处漂浮，唰地一声钻进睡袋，顿时传来咝咝烤肉的焦臭味，此球在5个睡袋中轮番跳进跳出，最后消失,致使1人被活活烧死,4个严重烧伤,四、雷电的破坏作用,雷电流的电动力雷击的热效应雷击的静电感应雷击的电磁感应雷击的反击和引入高电位,反击,防雷装置承受雷击时，其接闪器引下线和接地装置都呈现很高的冲击电压，可能击穿与邻近导体之间的绝缘，发生剧烈的放电，这叫反击。为了防止反击，必须保证接闪器、引下线、接地装置与邻近的导体之间有足够的安全距离(510cm）。,五、雷电造成经济损失的严重性,直接损失火灾人员伤亡设备损坏间接损失不能提供服务之损失信誉损失重新投资,六、雷电对人的危害方式,在我国每年因雷击造成的人员伤亡估计为30004000人，财产损失估计在50100亿左右1.直接雷击2.旁侧闪络3.接触电压4.跨步电压,旁侧闪络,1、旁侧闪络是由于人与雷电流泄放通道之间的电位差较高，引起气隙击穿造成的。2、一个士兵骑车经过一棵树时被雷击中，他回忆当时的情景说：好象挨了一拳恨击，他看见一道火光从树向他射过来，自行车把带了电。他的皮肤完好无损，没有烧伤的痕迹。3、七个儿童在帐篷里避雨时，帐篷柱子被雷击中。五个幸存者都没反映受伤，但死亡的两个儿童左脸以及身体上都有烧伤的地方，在他们的小脚趾上都有电流流过的痕迹。4、旁侧闪络一般发生在树下或金属附近，因而打雷时不要在树下避雨也要远离金属等可导电物体。,真的、不要在树下避雨！,接触电压,两个妇女正在一棵高大的云杉树下避雨，闪电突然击中了那棵大树，当时一个人是背靠树站着，她的衣服并未损坏，但在头右边有4cm4cm一块头发被烧焦了，变成了灰色。在这块皮肤中有像擦伤的痕迹。在树干上树皮被烧坏很长的一条，长度是从树顶开始一直到离地约158cm的地方，正与死者身高相同。另一个妇女当时正用右手扶着那棵树，她仅失去知觉十到十五分钟，她的下肢有两三个小时不会动而且没有知觉，她的身体以及脚上有烧伤，经过治疗，两天以后就出院了。,TakeCare!,跨步电压,法国的一个教堂正值做礼拜时遇到了雷击，所有站在礼拜堂中潮湿石板上的人都跌倒了，有几分钟的光景站不起来，下肢好象瘫痪了一样。而那些站在唱诗班席中橡木地板上的人都安然无恙。,我怎么了！,跨步电压案例,2000.6.17中午，上海市郊一村民顾某和妻子在水稻田正在插秧时遭雷击，顾某当场身亡，距其34m处的妻子双脚有发麻的感觉，据对雷击发生现场观察，雷击点四周空旷，在周围150200m范围内无任何建筑物和高大的物体（如树木等）。另据死者妻子讲述，雷击发生时在死者身上有一团火光出现，除衣服湿透外，其他雷击痕迹不明显。,真惨！,雷击使人伤亡的生理原因实验者的勇气,1、富兰克林在刚充满电的电容器上触过一次电：“好象从头到脚全身挨了一击，跟着躯干很快的猛烈颤抖，几秒钟之后这种现象才逐渐消失”。电流路径是从一只手到另一只手。2、诺勒特神父布置了一场向180名卫兵放电的把戏，所有士兵同时向上一跳，动作整齐得像一个人。后来增加到700人3、李赫曼教授受到从头到脚的一次雷击放电，立刻死亡。4、实验告诉人们：雷击导致人死亡的最直接的原因是心室纤维性颤动和呼吸停止。,雷击的急救方法,1.人工呼吸对于停止呼吸的人，要及早进行人工呼吸抢救工作，要有耐心，坚持一二天都有可能救活。2.体外心脏按摩法,小结,雷电并不可怕！雷电是一种自然现象，没有任何迷信色彩。雷害可以预防，雷击人最严重的情况是直接雷击，但不一定致命，应该对受伤者救治。防止接触电压和旁侧闪络伤害的最好方法是不要靠近容易引雷的物体防跨步电压伤害的办法是雷雨天避雨时双脚并拢。,七、我国建筑物防雷的发展历程,1、古人对建筑物防雷的探索2、建国初期的防雷方法3、防雷研究的序幕4、重大工程的防雷5、今后建筑物防雷的发展方向,古人对建筑物防雷的探索,中国人对建筑物防雷的探索最早可追溯到12世纪，较能说明问题的一例是现存的岳阳慈氏塔。中国古代虽有较强的防雷意识并做过一些技术上的尝试，但毕竟没有大的突破。1750年，富兰克林取得重大突破，证实雷是电现象。,古代防雷,我国湖南尚存的岳阳慈氏塔（约在1100年重建），自塔顶有六条铁链六个角下垂至地面上一点高度，可用来防止雷击损坏。有的古塔还将此类铁链沉入井，实现良好接地。中国古代屋宇顶上的龙嘴伸出舌须，或许是人们寄希望于防止龙抓（雷击）。,富兰克林与避雷针,1752年6月的一个下午，在美国费城的上空乌云翻滚，一场大雷雨即将来临。富兰克林和他的儿子一起乘着风势，将一只顶端绑着金属丝、金属丝连着细绳、细绳连着绸带、绸带和绳子之间挂有一把钥匙的风筝放上了天。然后，他俩躲在草棚的屋檐下，手中紧握着没有被雨水淋湿的绸带，观察着风筝的动静。突然，一道闪电掠过只见风筝引绳上的金属丝一下子竖了起来，这说明雷电已通过风筝和引绳传导了下来。富兰克林于是用手去碰那钥匙，“哧”的一声，一个电火花在手指与钥匙之间闪过，同时他的手指感到了一阵刺痛。富兰克林顾不得疼痛，赶紧叫儿子拿来莱顿瓶（一种旧式电容器），并迅速把引绳上的钥匙和莱顿瓶连接起来，顿时，莱顿瓶火花四射，说明莱顿瓶充电了。,建国初期的防雷方法,建国初，大多数工程均按照日本的45度到60度保护角确定避雷针的保护范围，接闪器采用三叉小针。五十年代初，我国引进苏联技术，采用抛物线和折线计算保护范围，用铁管或镀锌圆钢作接闪器。六十年代以前，我国没有建筑物防雷设计规范。,防雷工程的序幕,1958年9月，原建工部设计局在武汉召开了“全国电气设计人员交流大会”，拉开了我国防雷研究的序幕。,重大工程的防雷,1958年，人民大会堂工程率先采用笼式避雷网并进行了彻底的等电位联结。深圳国际贸易中心高160米，采用笼式避雷网。笼式避雷网即能满足外部防雷系统的要求，也能满足内部防雷系统的要求，它能实现良好的等电位、分流、屏蔽和接地效果，是较为完善的防雷系统。,今后建筑物防雷的发展方向,利用建筑物、结构物的钢筋作笼式防雷网能够满足外部防雷装置和内部防雷装置的需要，作为全面防雷来说将是今后发展的重点。建筑物防雷的六大要素：接闪功能、分流影响、屏蔽作用、均衡电位、接地效果和合理布线。,例：某信息系统防雷,八、防雷措施,雷击防护的基本原理就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括两个方面：直接雷击的防护和感应雷击的防护。,1直击雷的防护,直接雷击的防护系统包括接闪器、引下线、地网三大部分。其中接闪器主要使用避雷针、避雷带、避雷网等。目前，采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地。,2防雷电感应,为了防止静电感应产生的高压：应将建筑物的金属设备、金属管道结构钢筋等予以接地。对于钢筋混凝土屋顶，应将屋面钢筋焊成612m网络，连成通路，并予以接地对于非金属屋顶，应在屋顶加装边长612m金属网络，并予以接地。,为防止电磁感应：平行管道相距不到0.1m时，每2030m须用金属线跨接，交叉管道相距不到0.1m时也应用金属线跨接。管道与金属设备之间距离小于0.1m时，也应用金属线跨接。其接地装置也可以与其他接地装置共用，接地电阻不得大于510。,3防雷电侵入波,为了防止雷电侵入波沿低电压线路进入室内，低压线路最好采用地下电缆供电，并将电缆的金属外皮接地。,九、雷电防护的新技术,一、激光束引雷装置激光束通过空气时，如果激光的强度足够，可以使沿光束路径的空气产生电离，从而增加了通道的导电性。以此来定向引导雷电。由于激光束的可控性好，作为主动截雷或引雷的手段是比较理想的。二、火箭引雷这是目前人工引雷比较成熟的办法。即用小火箭牵引一条金属丝直接发射到雷云中。但是，由于人工触发的雷击是“催熟”的雷击，记录到的雷电流的幅值都比较低。它目前主要用于雷电参数的研究，用于避雷尚嫌代价太高。,三、水柱引雷美国海军曾用深水炸弹激起的水柱成功的引发了雷击。四、放射性避雷针在截闪装置端部预先装上有放射性的物质，使空气发生电离从而增加拦截。避雷针的供应商称，由于避雷针端部放有钴、镅放射性同位素，避雷针的有效高度大大提高。,十、个人预防雷击的措施,一）室内预防雷击1、一般家庭至少安装三个避雷器。电视机的室外无线要与电视机脱离，而与接地线连接。2、应关好门窗，以防侧击雷和球雷侵入3、远离门窗，尽量不用或少用电话、手机。尽量不用电器，拔掉电源插头；不要穿潮湿的衣服，不要靠近潮湿的墙壁。3、不要接触煤气管道、自来水管道以及各种带电装置。4、不宜用喷头冲凉，因为巨大的雷电会沿着水流袭击淋浴者,二）室外如何避免雷击,1、雷雨天气时不要停留在高楼平台上，在户外空旷处不宜进入孤立的棚屋、岗亭等。2、远离建筑物外露的水管、煤气管等金属物体及电力设备;要远离建筑物的避雷针及其接地引下线。3、不宜在大树下躲避雷雨，如万不得已，则须与树干保持3m距离，下蹲并双腿靠拢。4、如果头、颈、手处有蚂蚁爬走感，头发竖起，说明将发生雷击，应赶紧趴在地上。5、如果在户外遭遇雷雨，来不及离开高大物体时，应马上找些干燥的绝缘物放在地上，并将双脚合拢坐在上面。,6、在户外躲避雷雨时，应注意不要