【 #教育# 导语】雷电是一种常见的自然现象,通常可分为热雷电、锋雷电(包括热锋雷电和冷锋雷电)以及地形雷电三大类。在我国,海南岛是雷电活动最为频繁的地区之一。了解预防雷电的知识,采取适当的防护措施,对于保护人身安全和减少财产损失至关重要。以下内容详细介绍了预防雷电的安全知识,希望能为大家提供帮助。
一、雷电的基本知识
1. 雷暴云的起电过程
雷暴云中正负不同极性电荷区的形成,是通过雷暴云的起电过程实现的。这一过程涉及上升气流和各种尺度及不同相态的水成物粒子,通过扩散、离子捕获、粒子间的碰撞分离等机制,携带上不同极性的电荷。在气流和重力作用下,这些电荷分离,形成正负不同极性的电荷区。当电场强度达到约400kV/m时,闪电便产生。
2. 雷电的分类
(1) 云闪。通常情况下,大部分闪电放电发生在雷暴云内的正负电荷区之间,称为云内放电过程。云内闪电与发生几率相对较低的云间闪电和云-空气放电一起,被统称为云闪。
(2) 地闪。另一类闪电是发生于云体与地面之间的对地放电,称为地闪。一次完整的闪电过程定义为一次“闪电”,持续时间从几百毫秒到1秒钟不等。一次闪电包括一次闪烁或几次大电流脉冲过程,称为“闪击”,其中的快变化部分称为“回击”。闪击之间的时间间隔通常为几十毫秒。闪电放电能辐射频带很宽的电磁波,从几Hz到上百个GHz。
3. 雷击的形式
a. 直接雷击。闪电直接击中建筑物、其他物体、大地或防雷装置,产生电效应、热效应和机械力。
b. 感应雷击。闪电放电时,在附近导体上产生的静电感应和电磁感应,可能导致金属部件之间产生火花。
c. 雷电波侵入。由于雷电对架空线路或金属管道的作用,雷电波可能沿着这些管线侵入室内,危及人身安全或损坏设备。
d. 雷击电磁脉冲。作为干扰源的雷电流及雷电电磁场产生的电磁场效应。指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰,如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射的耦合传导。
4. 雷击的选择性
(1) 雷击经常发生在有金属矿床的地区、江河湖海岸、地下水出口处,山坡与稻田接壤的地上和具有不同电阻率土壤的交界地段,这些地方易遭雷击。
(2) 在湖沼、底洼地区和地下水位高的地方也容易遭受雷击。此外,地面上的设施状况也是影响雷击选择性的重要因素。
(3) 高耸建筑物、构筑物容易发生雷击,金属结构的建筑物,内部有大量金属体的厂房,或者内部经常潮湿的房间,因导电性好,易发生雷击。
(4) 在旷野,即使建筑物不高,但由于它比较孤立、突出,因此也比较容易遭雷击,如田间的休息凉亭、草棚、水车棚、工具棚等。
(5) 烟囱冒出的热气和烟囱排出的大量含有导电微粒和游离分子气团,它比空气易于导电,等于加高了烟囱,易引发雷击。
5. 海南雷电活动的基本情况
海南是全国最严重的雷击高发区之一,年平均雷暴日数达到149天。儋州平均雷暴日数为139天。海南岛东部、北部、西部、中部地区落雷密度较高,西南部、南部、东南部略低。每年1月至12月都有雷击发生,集中时段为4月至10月。每年因雷击事故,造成50至60人伤亡和近亿元经济损失。
二、雷电的破坏作用
1. 雷电流冲击波的破坏作用
雷电通道的温度高达几千到几万度,空气受热急剧膨胀,以超声波速度向四周扩散,产生强大的冲击波,导致附近建筑物、人、畜受到破坏和伤害。
2. 雷电流电动力效应的破坏作用
雷电流通过导体时,其周围空间将产生强大的电磁场,在磁场里的载流导体受到电场的作用,产生强大的电动力,造成各类导线或管道折断。
3. 雷电波侵入的破坏作用
由于雷电对架空线路或金属管道的作用,雷电波可能沿着这些管线侵入室内,危及人身安全或损坏设备。
4. 雷电高电压反击的破坏作用
在遭受直击雷击的物体(金属体、树木、建筑物等)或防雷装置(接闪器、引下线、接地体、电涌保护器)等,在接闪雷电瞬间与大地间存在很高的电位差(电压),这电压对与大地相连接的金属物体发生闪击的现象称为反击。必须防止SPG地对DOG地电位的反击。
5. 球形雷
雷击放电火球或静电高压火球。
6. 雷击引发电气火灾和设备损坏的主要原因
① 雷击各高压供电线路引入信息系统电源的雷电流和过电压。
② 雷电感应使供电和信息系统线路产生感应过电压损坏系统。
③ 雷击建筑物或临近地区雷击放电,沿各种金属管线引入的过电压或过电流;同时,雷击放电所产生的雷电电磁脉冲导致建筑物内信息系统由于空间电磁感应产生瞬态过电压或强磁场辐射而损坏。
④ 各类电气和信息设备接地系统技术处理不当,引起各设备接地系统出现电位差而产生高压反击。
⑤ 导致电气设备和线路的绝缘损坏,造成短路故障或漏电跳闸。
三、雷电的危害方式
1. 直击雷危害
雷电直接击在地面某一物体上,造成的危害。它能产生电效应、热效应、电动力效应,其能量大,具有巨大的破坏性。
2. 感应雷危害
雷击放电时,在附近物体上会产生静电感应和电磁感应,它可能使金属部件之间产生火花放电。
(1) 雷电的静电感应
当有雷雨云出现时,雷雨云下的地面及建筑物等,受雷雨云的电场作用而带上与雷雨云下端等量的异性电荷。当雷云放电时,雷雨云上的电荷与地面上的异性电荷迅速中和,雷雨云电场消失,而地面局部地区一些物体,如架空线路、金属管道、建筑物、构筑物等由于与大地间的电阻较大,静电感应产生的异性电荷来不及泄放,对地面就可产生很高的静电感应高压并可能产生放电。
(2) 雷电电磁感应
由于雷电流为脉冲电流,在其冲击下,周围空间产生瞬变的强大电磁场,使附近导体上感应出很高电压,雷电的电磁感应对弱电设备危害极大(当B>0.03GS时可造成微电子设备误动作,B>0.75GS时可造成假性损坏,B>2.4GS时可造成永久性损坏)。
3. 雷电波侵入危害
由于雷电对架空线路或金属管道发生的作用,使雷电波沿着这些管线侵入到室内,危及人身安全或损坏设备。
4. 雷电高电压反击的危害
在遭受直击雷击的物体(金属体、树木、建筑物等)或防雷装置(接闪器、引下线、接地体、电涌保护器)等,在接闪雷电瞬间与大地间存在很高的电位差(电压),这电压对与大地相连接的金属物体发生闪击的现象称为反击。必须防止SPG地对DOG地电位的反击。
5. 球形雷
雷击放电火球或静电高压火球。
6. 雷击引发电气火灾和设备损坏主要原因
① 雷击各高压供电线路引入信息系统电源的雷电流和过电压。
② 雷电感应使供电和信息系统线路产生感应过电压损坏系统。
③ 雷击建筑物或临近地区雷击放电,沿各种金属管线引入的过电压或过电流;同时,雷击放电所产生的雷电电磁脉冲导致建筑物内信息系统由于空间电磁感应产生瞬态过电压或强磁场辐射而损坏。
④ 各类电气和信息设备接地系统技术处理不当,引起各设备接地系统出现电位差而产生高压反击。
⑤ 导致电气设备和线路的绝缘损坏,造成短路故障或漏电跳闸。
四、雷击与人身安全
(一) 雷电袭击人体的几种形式
1. 直接雷击
2. 接触雷击
3. 旁侧闪络
4. 跨步电压