计算机软件在直击雷防护工作中的应用.pdfVIP

第一章 论文结构及雷电的原理 1.1 本文的内容组织安排 本文主要分为三大部分，第一部分由第一章和第二章组成，主要是雷电及雷电防护方面 的一些背景知识的介绍；第二部分是本论文的主体部分，由第三章、第四章和第五章组成， 主要是介绍该防雷计算软件的结构及其主要的技术难点和解决办法，以及一个该软件实际应 用的工程实例；第三部分由第六章构成，回顾和展望。 1．2 雷电的形成原因 雷电放电是由带电荷的雷云引起的。在合适的大气条件下，潮湿的热气流在冷空气中上 升，其中携带的水滴在上升过程中分裂，轻微的水沫带负电，形成大块的带负电的雷云；大 滴水珠带正电，变成雨下降，或悬浮于空中，形成局部带正电的雷云。雷云的底部大多是带 负电的，它在地面上会感应出大量的正电荷。这样，在带有不同电荷的雷云之间，或者雷云 和大地之间就形成了强大的电场。电场强度平均可以达到几千伏特／厘米，局部区域可以高 达 1 万伏特／厘米。随着雷云的发展和移动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电 场强度，就会发生雷云之间或者雷云和大地之间的火花放电现象，产生强烈的光和热，同时 使周围的空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣，这就是雷电。 1．3 雷电的规律、作用及危害 大部分的雷电发生在云与云之间，除了对飞行物之外，一般对人类没有影响，但云和 地之间的雷电对人类有较大影响。人类对这些雷电进行了研究，发现有下列规律： • 纬度低的地方雷电比纬度高的地方多，地球赤道一带的热带地区是雷电最多的地方， 而寒带基本上没有雷电；这是因为热带地区湿度较大，雷雨云活动频繁，而寒带地区比较干 燥，基本上没有雷雨云的活动； • 潮湿的地区雷电比干燥的地方多，沙漠里基本上没有雷电，而陆地上的河流湖泊等水 网地带是雷电高发地区，因为那里的湿度高，容易形成雷雨云； • 山区的雷电比平原多，高山地区，特别是山顶上，很容易遭受雷击；因为海拔高的地 方离雷雨云近，容易引发其放电； • 陆地上的雷电比海洋多，特别是陆地与海洋的交界处，是雷电高发地区；海洋里的 湿度虽然高，容易形成雷雨云，但因为海面是平坦的，雷雨云不容易找到放电的目标，而在 陆地与海洋的交界处，湿度也很高，近海湿地在海水的浸泡下成为电流的良导体，而且又相 对海洋而言高低不平，所以容易形成雷电； 4 • 夏天的雷电比冬天多，冬天基本上没有雷电；道理很简单，因为夏天的湿度大； 雷电对于自然界的生态平衡和发展有着重要的作用。远远早于人类出现之前，雷电就已 出现在地球上，甚至早期生物的出现也可能与雷电有着密不可分的关系。人类学会使用火， 也很可能是拜雷电所赐。闪电放电有固氮作用，使大气中的氮气变成氮氧化物，成为植物包 括农作物可吸收的养料。闪电还产生了臭氧，少量的臭氧对人类健康有利，这也是为什么雷 雨后空气很清新的原因之一。闪电引起森林火灾，这在一定程度上促进了森林系统的新陈代 谢，保持了生态平衡。同时闪电还是地球上最为壮观的自然景象之一。 但在人类出现以后，闪电也对人类的生产生活造成了一定的危害。首先是人身伤害，据 估计，我国每年因雷击引起的人员伤亡有三四千人；其次是对建筑物及物资材料的破坏，比 如建筑物破坏，仓库焚毁等；随着时代的发展，电子信息系统大量投入使用，雷电对电子系 统的威胁越来越大，在这方面的损失正逐渐引起人们的重视。 5 第二章 雷电的防护 2 ．1 防雷的历史 雷电灾害是自然界十大灾害之一，但人类在很长一段时间内对于雷电的认识是模糊的， 认为这是上帝或者雷公电母产生的神秘力量。直到 18 世纪美国杰出的政治家和科学家富兰 克林冒着生命危险在雷雨中将一只风筝放上天，将风筝线上的一串金属钥匙引出了电火花， 人们才知道原来天上的雷电和地面上的静电并没有本质上的区别，都是电火花。富兰克林发 明了避雷针，这在人类探索自然的历史上是一件重大的事件。 2 ．2 避雷针的原理 避雷针这种说法是不确切的，事实上它是引雷针，通过“引雷上身”，从而避免了被保 护物遭受雷击，所以被保护物一定要安置在避雷针的保护范围以内才能得到保护。在防雷行 业中，避雷针和避雷带等统称为接闪器，而且接闪器要通过引下线和接地装置相连接，这样 在雷电产生时才可以通过引下线和接地装置及时将雷电引入地下，否则接闪器是没有用处 的。 避雷针的原理是这样的：当雷云形成