第一部分雷電的基礎(chǔ)知識

1、第一部分 雷電的基礎(chǔ)知識一、雷電災(zāi)害的嚴(yán)重性雷電發(fā)生時(shí)，伴隨著電閃和雷鳴，雷霆萬鈞、令人生畏。在全球 范圍內(nèi)，雷電發(fā)生的頻率是很高的，每秒鐘就有上百次雷電；每天約 有 800 多萬次雷電；一年中平均發(fā)生 30 多億次雷電。實(shí)際上，對于 我們每個(gè)人來講遭受雷擊的概率極少， 但碰到雷電這種天氣現(xiàn)象的情 況是很多的， 因雷擊而死亡的人數(shù)全球每年可達(dá)上萬人。 在雷鳴電閃 的時(shí)候， 它所產(chǎn)生的沖擊波和火光以及雷電電流， 常會導(dǎo)致建筑物倒 塌、引發(fā)火災(zāi)以及造成電力、通信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的癱瘓事故，給國民 經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損失。在 20 世紀(jì)末，聯(lián)合國組織的 國際減災(zāi)十年活動中，把雷電災(zāi)害列為最嚴(yán)重

2、的十大自然災(zāi)害之一。 美國將雷電列為排名第二的天氣殺手。二、雷電的產(chǎn)生雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點(diǎn)令人生畏的放 電現(xiàn)象。雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中， 因此常伴有強(qiáng)烈 的陣風(fēng)和暴雨，有時(shí)還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高，可達(dá) 20 公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空氣對 流等過程，使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復(fù)雜，但總體而言， 云的上部以正電荷為主，下部以負(fù)電荷為主。因此，云的上、下部之 間形成一個(gè)電位差。當(dāng)電位差達(dá)到一定程度后，就會產(chǎn)生放電，這就 是我們常見的閃電現(xiàn)象。 閃電的的平均電流是 3 萬安培， 最大電流可 達(dá) 30 萬安培。閃電的電壓

3、很高，約為 1 億至 10 億伏特。一個(gè)中等強(qiáng) 度雷暴的功率可達(dá)一千萬瓦， 相當(dāng)于一座小型核電站的輸出功率。 放 電過程中，由于閃道中溫度驟增，使空氣體積急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖 擊波，導(dǎo)致強(qiáng)烈的雷鳴。帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時(shí)，它 們之間就發(fā)生激烈的放電。 在雷電放電地點(diǎn)會出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光和爆炸 的轟鳴聲。這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。三、雷電危害方式雷電災(zāi)害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業(yè)。 現(xiàn)代電子技術(shù)的高速 發(fā)展，帶來的負(fù)效應(yīng)之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低。 以大規(guī)模集 成電路為核心組件的測量、監(jiān)控、保護(hù)、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電 子設(shè)備廣泛運(yùn)用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交

4、通、石 化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域，以大型 CMOS 集成元件組 成的這些電子設(shè)備普遍存在著對暫態(tài)過電壓、 過電流耐受能力較弱的 缺點(diǎn)，暫態(tài)過電壓不僅會造成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作， 也會造成更大的 直接經(jīng)濟(jì)損失和廣泛的社會影響。雷擊造成的危害主要有四種：1、直擊雷帶電的云層對大地上的某一點(diǎn)發(fā)生猛烈的放電現(xiàn)象，稱為直擊 雷。它的破壞力十分巨大， 若不能迅速將其瀉放入大地，將導(dǎo)致放電通道內(nèi)的物體、 建筑物、設(shè)施、人畜遭受嚴(yán)重的破壞或損害火災(zāi)、 建筑物損壞、電子電氣系統(tǒng)摧毀，甚至危及人畜的生命安全。2、雷電波侵入雷電不直接放電在建筑和設(shè)備本身， 而是對布放在建筑物外部的 線纜放電。線纜上的雷電波

5、或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴(kuò)散， 侵入并危及室內(nèi)電子設(shè)備和自動化控制等各個(gè)系統(tǒng)。 因此，往往在聽 到雷聲之前，我們的電子設(shè)備、控制系統(tǒng)等可能已經(jīng)損壞。3、感應(yīng)過電壓雷擊在設(shè)備設(shè)施或線路的附近發(fā)生， 或閃電不直接對地放電， 只 在云層與云層之間發(fā)生放電現(xiàn)象。 閃電釋放電荷， 并在電源和數(shù)據(jù)傳 輸線路及金屬管道金屬支架上感應(yīng)生成過電壓。雷擊放電于具有避雷設(shè)施的建筑物時(shí)， 雷電波沿著建筑物頂部接 閃器（避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或避雷針） 、引下線泄放到大地的過 程中，會在引下線周圍形成強(qiáng)大的瞬變磁場， 輕則造成電子設(shè)備受到 干擾，數(shù)據(jù)丟失， 產(chǎn)生誤動作或暫時(shí)癱瘓；嚴(yán)重時(shí)可引起元器件擊穿 及電路板燒

6、毀，使整個(gè)系統(tǒng)陷于癱瘓。4、地電位反擊如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建筑物或設(shè)施， 接地網(wǎng)的地電 位會在數(shù)微秒之內(nèi)被抬高數(shù)萬或數(shù)十萬伏。 高度破壞性的雷電流將從 各種裝置的接地部分， 流向供電系統(tǒng)或各種網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng)， 或者擊穿 大地絕緣而流向另一設(shè)施的供電系統(tǒng)或各種網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng)， 從而反擊 破壞或損害電子設(shè)備。同時(shí)，在未實(shí)行等電位連接的導(dǎo)線回路中，可 能誘發(fā)高電位而產(chǎn)生火花放電的危險(xiǎn)。四、雷電的防護(hù)措施雷電防護(hù)的對象主要是建（構(gòu)）筑物、設(shè)備和人員。對雷電的防 護(hù)措施主要是安裝防雷裝置。 防雷裝置由接閃器、 引下線、接地裝置、 電涌保護(hù)器及其它連接導(dǎo)體組成。1、防直擊雷措施防直擊雷的主要措施是安

7、裝避雷針、避雷帶（線）和避雷網(wǎng)。防 直擊雷裝置主要由接閃器、引下線、接地裝置組成。接閃器是直接截受雷擊的避雷針、避雷帶（線） 、避雷網(wǎng)，以及 用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等。引下線是連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體。 接地裝置是接地體與接地線的總合。接閃器、引下線及接地裝置之間必須形成電氣通路。2、雷電感應(yīng)的防護(hù)措施雷電感應(yīng)的主要措施是是進(jìn)行等電位連接。 應(yīng)將建筑物內(nèi)的金屬 設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼門窗等較大金屬物體 和突出屋面的放散管、 風(fēng)管等金屬物接到防雷接地裝置上。 金屬屋面 周邊每隔 18-24m 應(yīng)采用引下線接地一次3、防雷電波侵入措施防雷電波侵入的主要措施是安裝電涌

8、保護(hù)器（SPD）,電涌保護(hù) 器又叫做過電壓保護(hù)器， 俗稱避雷器。 電涌保護(hù)器的基本原理是在瞬 態(tài)過電壓（雷電波）發(fā)生的瞬間（微秒或納秒級） ，將被保護(hù)區(qū)域內(nèi) 的所有被保護(hù)對象（設(shè)備、線路等）接入等電位系統(tǒng)中，從而將回路 中的瞬態(tài)過電壓幅值限制在設(shè)備能夠承受的范圍內(nèi)。應(yīng)將建筑物架空和埋地金屬管道， 在進(jìn)出建筑物處與防雷接地裝 置連接。4、防止雷電反擊措施在防雷裝置與其它設(shè)施和建筑物內(nèi)人員無法隔離的情況下， 應(yīng)采 取電位連接。5、防側(cè)擊雷措施防雷建筑物第一類高于30m、第二類高于45m、第三類高于60m 時(shí)應(yīng)采取防側(cè)擊雷措施，應(yīng)將第一類防雷建筑物 30m 及以上、第二 類防雷建筑物 45m 及以上

9、、第三類防雷建筑物 60m 及以上外墻上的 欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置相連。第一類從 30m 起每隔 不大于 6m 沿建筑物四周設(shè)置水平避雷帶并與引下線相連。重要信息 系統(tǒng)中心機(jī)房的門窗等較大的金屬物與防雷裝置相連。6、對球形雷的防護(hù)措施球形雷大都伴隨直擊雷出現(xiàn)，并隨氣流移動 ,經(jīng)常從窗戶、門縫、 煙囪等鉆入室內(nèi)。所以，預(yù)防球形雷，雷雨天不要敞開門窗；門、窗 戶、煙囪等氣流流動的地方用金屬網(wǎng)格封住，并將其接地。如果遇到 球形雷，最好屏息不動， 以免破壞周圍的氣流平衡， 導(dǎo)致球形雷追逐， 更不要隨意拍打或潑水。五、防雷安全工作保障1、相關(guān)法律法規(guī)防雷安全涉及各行各業(yè)、 千家萬戶，直接關(guān)系

10、人民生命財(cái)產(chǎn)安全， 事關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會穩(wěn)定。 歷來受到黨和政府的高度重視， 我省防雷 工作在黨和政府的高度重視下， 以法律形式賦予了氣象部門專門負(fù)責(zé) 防雷安全的政府行政管理職能， 使防雷工作逐步走向了規(guī)范化、 法制 化的歷程。1）中華人民共和國氣象法2）防雷減災(zāi)管理辦法3）湖南省實(shí)施氣象法辦法4）湖南省雷電災(zāi)害防御條例2、新建項(xiàng)目新建建筑只要在設(shè)計(jì)施工時(shí)就須考慮防雷設(shè)施并科學(xué)安裝， 將有 效減少和避免雷電災(zāi)害。 按照相關(guān)規(guī)定， 新建防雷工程必須經(jīng)過兩項(xiàng) 防雷行政許可。一是防雷裝置設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)按照國家規(guī)定的條件和程序報(bào) 縣級以上氣象主管機(jī)構(gòu)審核； 二是防雷裝置竣工后應(yīng)當(dāng)按照國家規(guī)定 的條件和程序報(bào)縣級以上氣象主管機(jī)構(gòu)驗(yàn)收。 未經(jīng)審核和驗(yàn)收的防雷 裝置不得施工和投入使用，否則將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。這是政府為了保障國家財(cái)產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)， 具有強(qiáng)制性的行政 監(jiān)管作用