雷电及其防护课件.pptVIP

1雷電及其防護

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4電閃雷鳴是一種雄奇壯麗的自然景象，但同時它又是一種嚴重威協人類生命、財產的自然災害。當地面上的建築物和電氣設備等遭受雷擊時，雷電的放電電壓可達數百萬伏至數千萬伏，放電電流可達幾十至幾百千安，遠遠大於發、供電系統的正常值，其破壞性極大。雷電可造成人畜傷亡，建築物炸毀或燃燒，電氣線路停電及電氣設備損壞等嚴重事故。雷電災害已被聯合國有關部門列為“最嚴重的十種自然災害之一”，並被IEC（國際電工委員會）稱為“電子化時代的一大公害”。因此，研究雷電產生的規律，以便採取有效的防護措施，對於防止雷電造成的損害、防止建築物的火災和爆炸事故，具有重要的意義。

5第一講雷電的基本知識一、雷電的概念雷電是一門古老的學科。人類對雷電的認識和研究至少已經有了數百年的歷史，然而有關雷電的一些問題至今尚未能得到完滿的解決。《雷電》（上、下冊）（R·H·Golde）《雷電防護》（J·L·Marshall）雷電研究的先驅者；富蘭克林（美·B·Franklin）、羅蒙諾索夫（俄）、黎赫曼（德）

6(一).雷電的形成雷雲是產生雷電的基本條件。雷雲的形成一般必須具備以下三個基本條件：(1)空氣中應有足夠的水蒸氣。(2)有使潮濕的空氣能夠上升並開始凝結為水珠的氣象條件或地形條件。(3)氣流能夠強烈持久地上升。

7雷電過程可分為氣流上升、雷雲中電荷分離和放電三個階段。人類至今對雷雲中電荷分離的詳情不甚瞭解。

在雷電科學發展的過程中，有很多企圖說明雷雲中電荷分離的理論，例如“雨滴分裂作用”理論、“離子有差別吸收”理論、“冰雹與冰晶接觸帶電學說”以及“宇宙射線學說”等等。

以上理論可以部分地解釋雷雲中電荷分離的過程，有的也得到了模擬實驗的證實。但到目前為止，還沒有一個理論可以將全部雷電現象解釋清楚。只有將各種理論綜合起來，才能對雷雲中電荷分離現象給以較完善的解釋。

下面仅简单介绍“雨滴分裂作用”理論。

8在悶熱的天氣裏，空氣中的水蒸汽已接近飽和，地面的氣溫變化不均，使帶有大量水蒸汽的空氣強烈上升，在氣流上升的過程中，水珠因摩擦而分裂為大小不等的水滴。在快速分裂過程中，小水滴帶上了負電荷並上升，大水滴帶上了正電荷並下降，於是形成了上負下正的雷雲，如圖22-1所示。（存在問題？）在上述作用下，帶正（或負）電荷的水珠下降，並繼續彙集其他水滴；帶負（或正）電荷的水滴上升，並很快又彙集成水珠。這個分離過程要重複好多次，也就是說水珠要經過多次的分裂、彙集、再分裂、再彙集。等到一定數量的電荷聚集在一個區域時，這個區域的電勢就逐漸上升，在它附近的電場強度達到足以使附近空氣絕緣被擊穿的強度（約25~30kV·cm－1）時，就發生強烈的放電現象，出現耀眼的閃光。

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10(二)雷電的種類及危害雷電的種類可分為以下四種：1.直擊雷；2.雷電感應；（感應雷？×）3.雷電波侵入；（歸併？）4.球雷。

111．直擊雷

當雷雲較低，周圍又沒有帶異性電荷的雲層，而在地面上的突出物(樹木或建築物)感應出異性電荷時，雷雲就會通過這些物體向大地放電，這就是通常所說的雷擊。這種直接擊打在建築物或其他物體上的雷電就叫做直擊雷，如圖22-2所示。

12雷雲對大地的放電過程如圖22-3所示。

13這種雷雲放電是由雲端先發出一個不太明亮的、以跳躍式向大地前進的通道開始的，這種預放電叫做跳躍式“先導放電”。它的平均速度是100~1000km/s，每跳躍前進約50~100m，就要停頓30~90μs，然後再繼續進行。當先導放電的通道到達大地附近時，我們肉眼所看見的“主放電”階段才開始。主放電可以是從大地開始向雲端發展的極明亮的放電通道，它的速度約為光速的五分之一到三分之一，即大約60000~100000km/s。隨著它的向上發展，其亮度也逐漸降低，一到雲端，主放電就完成了。在主放電以後，還有多次發光微弱得多的“餘輝放電”，又叫“餘光”。

142．雷電感應

雷電感應是指由於雷電強大的電磁場的變化而產生的靜電感應和電磁感應。它可能造成建築物內的金屬部件之間產生火花放電，從而引起火災；或造成建築物內配電系統的保護裝置誤動作而影響供電品質；還可能使建築物內的資訊系統設備造成損壞而引起各種損失和混亂。因此，對於雷電感應的防護也是非常重要的，為此，我國特別頒佈了國家標準GB50343－2004《建築物電子資訊系統防雷技術規範》。雷電感應一般可分為兩種，即靜電感應和電磁感應。

15①靜電感應（Electrostaticinduction）當雷雲出現在建築物的上空時，由於靜電感應作用，使建築物上產生與雷雲下部的電荷符號相反的電荷。雷雲放電後，若這些感應電荷得不到釋放，就會使建築物與地之間產生很高的電位差。這種現象就叫做靜電感應，如圖22-5所示。靜電