一、雷電的定義、產(chǎn)生原理及分類
1、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。
2、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)還伴有冰雹和龍卷風(fēng)。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(huì)產(chǎn)生放電,這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。
3、雷電分直擊雷、電磁脈沖、球形雷、云閃四種 。
二、雷電的危害
1、雷電對人體的傷害,有電流的直接作用和超壓或動(dòng)力作用,以及高溫作用。當(dāng)人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導(dǎo)致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。另外,雷擊時(shí)產(chǎn)生的是火花,也會(huì)造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷,亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋,表皮剝脫,皮內(nèi)出血,也能造成耳鼓膜或內(nèi)臟破裂等。 此外,雷電還可能給建筑物、電力系統(tǒng)等帶來破壞。
2、根據(jù)雷電帶來危害的原理的不同,雷擊有以下幾種類型:直擊雷、雷電波侵入、感應(yīng)過電壓、系統(tǒng)內(nèi)部操作過電壓、地電位反擊等。
l 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。
l 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(dòng)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。
l 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(huì)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(dòng)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毀,使整個(gè)系統(tǒng)陷于癱瘓。
l 系統(tǒng)內(nèi)部操作過電壓
因斷路器的操作、電力重負(fù)荷以及感性負(fù)荷的投入和切除、系統(tǒng)短路故障等系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的變化而使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變,引起的電力系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量轉(zhuǎn)化,從而產(chǎn)生內(nèi)部過電壓,即操作過電壓。
操作過電壓的幅值雖小,但發(fā)生的概率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷電感應(yīng)過電壓。實(shí)驗(yàn)證明,無論是感應(yīng)過電壓還是內(nèi)部操作過電壓,均為暫態(tài)過電壓(或稱瞬時(shí)過電壓),最終以電氣浪涌的方式危及電子設(shè)備,包括破壞印刷電路印制線、元件和絕緣過早老化壽命縮短、破壞數(shù)據(jù)庫或使軟件誤操作,使一些控制元件失控。
l 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(huì)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(hào)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(hào)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)。