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第8章 雷电和静电 8.1 防雷技术 一、雷电的产生?? ? 带电积云是构成雷电的基本条件。当带不同电荷的积云互相接近到一定程度，或带电积云与大地凸出物接近到一定程度时，发生强烈的放电，发出耀眼的闪光。由于放电时温度高达20000℃，空气受热急剧膨胀，发出爆炸的轰鸣声。这就是闪电和雷鸣。 二、雷电的分类 1. 直击雷带电积云与地面目标之间的强烈放电称为直击雷。直击雷的放电过程如图7-1所示。 雷电直接击在受害物上，产生电效应、热效应和机械力，从而对设施或设备造成破坏和人畜造成伤害。 地球上每年若发生31亿次闪电，直击雷占1/5--1/6。直击雷放电电流可达200KA以上，并有1MV以上的高电压。 雷云放电大多具有重复放电的性质，一次雷电的全部时间一般不超过500ms，大约50%的直击雷每次雷击有三四个冲击，最多能出现几十个冲击。 2. 感应雷 ??? 感应雷也称为雷电感应或感应过电压。它分为静电感应雷和电磁感应雷。（1）静电感应雷：是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。它将产生很高的电位。（2）电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下，可能产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故。 3. 球雷??? 球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、紫光或其他颜色光的火球。球雷是一团处在特殊状态下的带电气体。 球雷出现的概率约为雷电放电次数的2%，其直径多为20cm左右，运动速度约为2m/s或更高一些，存在时间为数秒钟到数分钟。球雷通常沿地面滚动或在空中飘行，能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，造成火灾和爆炸事故。 三、雷电参数 雷电参数是防雷设计的重要依据之一。雷电参数系指雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过电压等电气参数。1. 雷暴日??? 只要一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。通常说的雷暴日都是指一年内的平均雷暴日数，单位 d/a。我国把年平均雷暴日不超过15d/a的地区划为少雷区，超过40d/a划为多雷区。 2. 雷电流幅值?? 雷电流幅值是指主放电时冲击电流的最大值。雷电流幅值可达数十至数百千安。 3. 雷电流陡度?? 雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度。雷电流冲击波波头陡度可达到50kA/μs，平均陡度约为30kA/μs。做防雷设计时，一般取波头形状为斜角波，时间按2.6μs考虑。雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也越大。 4．雷击冲击过电压雷击时的冲击过电压很高，直击雷冲击过电压可用下式表达： 前一部分决定于雷流的大小和雷电流通道的电阻；后一部分决定于雷电流通道的电感。 四、雷电的危害 由于雷电具有电流很大、电压很高、冲击性很强等特点，有多方面的破坏作用，且破坏力很大。就其破坏因素来看，雷电具有电性质、热性质和机械性质、电磁伤害等四方面的破坏作用。 1. 电性质的破坏作用 (1)可能毁坏发电机、电力变压、断路器、绝缘子等电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造成大规模停电； (2) 绝缘损坏可引起短路，导致火灾或爆炸事故； (3) 二次放电的电火花也可能引起火灾或爆炸，二次放电也能造成电击； (4) 绝缘损坏后，可能导致高压窜入低压，在大范围内带来触电的危险； (5) 数十至百千安的雷电流流入地下，可能直导致接触电压电击和跨步电压的触电事故。 2. 热性质的破坏作用?? ?热性质的破坏作用表现在直击雷放电的高温电弧能直接引燃邻近的可燃物，从而造成火灾。 3. 机械性质的破坏作用??? 机械性质的破坏作用表现为被击物遭到破坏，甚至爆裂成碎片。这是由于巨大的雷电通过被击物时，在被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分也急剧蒸发为大量气体，致使被击物破坏和爆炸。 五、防雷分类 建筑物年预计雷击次数N按下式计算： N=0.024KTD1.3Ae*10-6 式中 N-- 建筑物预计雷击次数（次／a）： K--校正系数，在一般情况下取1； 在下列情况下取相应数值： 位于旷野孤立的建筑物取2； 金属屋面的砖木结构建筑物取1．7； 位于河边、湖边、 山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1．5： 建筑物等效面积Ae，应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定： （1）当建筑物的高H小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定 （2）当建筑物的高H