雷电的破坏作用和避雷原理

雷电的破坏作用和避雷原理北京威尔利科技发展有限公司第一节雷电的破坏作用第二节直击雷的防范措施第三节避雷针保护范围的计算北京威尔利科技发展有限公司第一节雷电的破坏作用一、雷电流热效应的破坏作用二、雷电流冲击波的破坏作用三、雷电流电动力效应的破坏作用四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏五、雷电反击和引入高电压一、雷电流热效应的破坏作用强大的雷电流通过被雷击的物体时会发热，根据焦耳定律：i2dtQ=Rt0雷电流作用时间很短，散热影响可以忽略，由此引起的温升：△T＝QmcQ—发热量，Ji－雷电流，AR－雷电流通道的电阻，Ωt－雷电流持续的时间，s△T—温升，Km－通过雷电流的物体的质量，kgc－通过雷电流的物体的比热容，J/kg·K雷电通道的温度高达6000～10000℃，甚至更高。与雷电通道直接接触的金属因高温而溶化的可能性很大，因此雷电可能引起火灾。二、雷电流冲击波的破坏作用

雷电通道的高温促使空气急剧膨胀，并以超声波的速度向四周扩散，其外围的冷空气被强烈压缩形成“激波”，这种“激波”在空气中的传播，会使附近的建筑物、人、畜受到破坏和伤亡，相当于附近炸弹爆炸的破坏力。还有另外一种冲击形式，就是次声波。它们以零点几Hz到几Hz的频率向外传播，次声波对人、畜有伤害作用三、雷电流电动力效应的破坏作用由物理学可知，在载流导体周围存在磁场，在磁场里的载流导体受到电磁力的作用。如下例根据安培定律推导：ABFdi1i2l0F=i1·i2×10-81.022l0d设定：为1米，和为100ka,两导线的距离为50cm，计算结果表明，这两根导线每米都受到408kg的力。因此雷击时，由于电动力的作用，也有可能使导线折断。l0i1i2四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用1、静电感应形成局部感应高电压在高压架空线路可达400KV，一般低压架空线路可达100KV，电信线路可达40KV.当空间有带电的雷云出现时，雷云下的地面及建筑物等，都由于静电感应的作用而带上相反的电荷。由于从雷云的出现到发生雷击放电所需要的时间相对于主放电过程的时间要长得多，因此大地有充分的时间积累大量电荷。当雷击发生后，雷云上带的电荷与其下方地面的异种电荷迅速中和，而某些局部（如架空导线上感应电荷）由于与大地间的电阻比较大，从而不能在短时间内消失，从而形成局部感应高电压。四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用2、电磁感应ABI接地电源线路通信线路数据线路微波天线由于雷电流有极大的峰值和陡度，在它周围的空间有强大的变化的电磁场，处在这磁场中的导体会感应出较大的电动势。如果在雷电流引下线附近放置一个开口的金属环（如左图），环上的感应电动势足以使间隙A、B间放电，并产生火花。四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用结论由雷电引起的静电感应和电磁感应统称为感应雷，又叫二次雷，它对电子设备又很大的危害性，同时对人、畜也有一定的危害。

一般来说，感应雷没有直击雷那么猛烈，但它发生的几率比直击雷高的多。因为直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击，或是雷云对雷云之间闪击，都有可能发生并造成灾害。此外，一次雷闪击可以在比较大的范围内的多个小局部同时发生感应雷过电压现象，并且这种感应高电压可以通过电力线、通信线等金属导线传输到很远，致使雷害的范围大大扩大。五、雷电反击和引入高电位雷电反击是指接受直击雷的金属体（包括接闪器、接地引线和接地体），在接闪瞬间与大地间存在很高的电压，这电压对与大地连接的其他金属物品发生闪击的现象。为了防止反击的发生，一般应使避雷装置与其他金属体之间保持一定的安全距离，如我国建筑物防雷规范GB50057-94，对不同安全距离作了明确的规定。在因为条件限制而无法达到所规定的间隔尺寸时，应把避雷引线与其他金属体用金属导线连接起来，使它们成为等电位体而避免发生闪击。雷电引入高电位是指直击雷或感应雷从输电线、通信线缆、天线馈线等金属的引入线引入建筑物内，发生闪击而造成的雷击事故。直击雷电压低则几百万V，高则几千万V，甚至更高，即使感应雷往往也有几万V乃至几十万V，雷击电流往往是几十KA。第二节直击雷的防范措施R1R2iIC雷击时的等效电路图UC避雷针避雷针引下线接地电阻雷击时雷云与地的示意图

到现在为止，防避直击雷都是采用金属的避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，把雷电流接收下来，然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地。雷击时的电气原理图第三节避雷针保护范围的计算

目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同，大体上有如下几种计算方法：1、折线法；2、曲线法；3、直线法；4、滚球法。

“滚球法”是国际电工委员会（IEC）推荐的接闪器保护范围计算方法之一；已被世界上一些国家作为国家防雷规范采用，我国建筑防雷规范GB50057-94也采纳“滚球法”。

“滚球法”：是指以某一定半径的球体，在装有接闪器的建筑物上滚过，滚球被建筑物上所装的接闪器撑起，这时球体的弧与建筑物之间的范围（见滚球法保护范围示意图），便是该接闪器避雷范围。在采用滚球法计算接闪器的保护范围时，使用不同半径的滚球，其计