发表于:2006-08-18 05:25:00
1楼
雷电的危害
一、雷灾新特点
当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往有极大的不同,可以概括为:(1)受灾面大大扩大,从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,特点是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等;(2)从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落,无空不入地造成灾害,因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(LEMP)。前面是指雷电的受灾行业面扩大了,这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。例如二000年七月二十五日14点40分左右,一次闪电造成漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾,而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。(3)雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如一九九九年八月二十七日凌晨2点,某寻呼台遭受雷击,导致该台中断寻呼数小时,其直接损失是有限的,但间接损失将大大超过直接损失。(4)产生上述特点的根本原因,也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用,造成微电子设备的失控或者损坏。
为此,当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术,提高人类对雷灾防御的综合能力。
二、直击雷击的特性和危害
直接雷击的特性也就是雷云放电的特性放电实际上是一种电子的流动,也就是电流,因此,可以认为直接雷击的过程是一种电流(常称雷电流)流动的过程,只是雷电流除了电流的一般特性外,主要是峰值高(KA级以上)、持续时间短(微秒级)。
直击雷击(地闪)的过程是:当雷云对某点(野外的任何物,如人、建筑物等)的电场强度达到一定值时,雷云就击穿空气对此点放电,雷电经此点到大地,如果此点是野外的建筑物、森林、人畜等,则强大的雷电流会对其造成不同程度的损坏。表征一个地方直接雷击的情况通常用雷电日(年平均雷击天数)。但对某一个具体的建筑物来讲雷击的几率是很小的,年平均不到0.1次,实际上雷击是一个小概率事件。
三、感应雷击的特性和危害
直接雷击发生后由于静电感应而产生的雷击,常称二次雷击
感应雷的特性:感应雷实际上是一个峰值高持续时间μS级的脉冲电流(或电压),又称为浪涌电流(或浪涌电压)。与直接雷击的雷电流波形相比,感应雷电流峰值低,半值时间短。从能量角度来看,10/350波是8/20波的5倍以上。可见直接雷击比感应雷击要强烈得多。感应雷击的强度也即感应雷电流的大小,电源线上的雷电流信号线上的雷电流到底有多大,这是雷电理论者、雷电防护者以及广大雷电受害者共同关心的问题,也是防雷工作中最重要的一个应该搞清的实地参数。关于感应雷电流的大小,我国的一些相关标准没有具体的数据,目前只有IEC、IEEE、ITU(原CCITT)等有较明确的说法,IEC指出,在不可能个别估算的地方,可假定:全部雷电流I的50%六如建筑物的LPS(直接雷击防护系统)接地装置,I的另50%(is)分配于建筑物的各种设施(外来导电物、电力线和通信线等)。流入每一设施中的电流ii 为is/n,(n为上述设施的个数)。为估算流经无屏蔽电缆芯线的电流iv,电缆电流Ii 要除以芯线数m,即iv=ii /m。关于这一点IEC1312-1还有些说明,这里就不再一一说了,有兴趣可以参阅IEC1312-1全文。IEEE指出,电力线上的感应雷电流峰值不会大于10KA(8/20)。雷电压峰值不会大于20KV(1.2/50)。IUT指出数据线上的感应雷电流峰值不会大于125A(8/20),雷电压峰值不会大于5KV(10/700),其前提是防直击雷系统完善,布线规范。在实际工作中,应在这些标准的指导下灵活地考察现场的实际情况,不能死套。特别是我国正处于快速发展阶段,各种标准都跟不上,出现了很多不规范的工程,此时,更应从实际情况出发,决不能照搬理论数据。
感应雷击的危害:感应雷击是沿导体传播并将导体相连接的电器设备损坏。它的主要破坏对象是弱电设备,由于雷电流可沿导体传到很远的地方,因此,感应雷击的破坏面很广,人们经常遇到的没有感觉到有雷击而设备损坏了的情况,就是远处的感应雷电流传过来了所致。据统计,全球80%的雷击损失来自感应雷击。
四、雷电灾害
我国南方大部分地区于二三月份就进入了雷电期。雷电是在积雨云强烈发展阶段,当云层之间、云地之间、云与空气之间的电位差达到一定程度时的放电现象。雷电具有1亿伏的高电压和2万℃至3万℃的温度及冲击波,破坏力极大,造成的损失相当严重。雷电可造成建筑物和森林火灾,仅美国山林火灾中70%以上由雷电引起,每年烧掉近400万英亩的林木;雷电造成航空航天事故更严重,美国每年平均有55架次的各类飞机遭雷电。雷电还可引爆火箭的点火装置,使火箭自行升空,或使发射过程中的火箭爆炸。雷电还能对电业、铁路、通讯等多种行业造成破坏。据统计,因雷电造成的经济损失,美国每年不低于20亿美元,我国也在亿元以上。并且,雷电危害呈上升趋势,不能不引起我们足够的重视。雷电还可使中枢神经功能障碍,造成心跳和呼吸停止,使人窒息死亡。美国每年有数千人受到雷击伤害,近400人死亡。我国每年也有上万人遭雷击伤亡,故必须做好预防工作。现代化的城市一座座高楼如雨后春笋般拔地而起,造成雷电击穿空气的距离缩短,因为雷击的概率与建筑的高度成正比,所以雷击概率加大。同时,由于全球气候变暖,城市热岛现象增多,使城市的大气环流形势出现了新特点,夏季雷暴期延长。而更重要的是,随着科技的进步,微电设备被广泛应用,城市通信电源大幅增多,城市电磁场发生变化,特别是微电子产品普遍绝缘强度低,过电压耐受力差,容易遭受雷电侵袭,其中电脑网络、通讯指挥系统和公用天线都是重灾区。从某种意义上说,科技越发达,雷击对人们的威胁就越大。据德国一家保险公司统计,在德国各种灾害造成的损害中,感应雷击造成的损害高居榜首,占全部灾害损失的33.8%。雷电灾害被国际电工委员会(IEC)称为"电子化时代的一大公害"。
雷电危害可分成直击雷、感应雷和雷电波侵入三种。目前,直击雷造成的灾害已明显减少,而随着城市经济的发展,感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷,而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及联网微机等弱电设备。
五、雷电的几种破坏途径:
1、 直击雷破坏
当雷电直接击在建筑物上,强大的雷电流使建(构)筑物水份受热汽化膨胀, 从而产生很大的机械力,导致建筑物燃烧或爆炸。另外,当雷电击中接闪器,电流沿引下线向大地泻放时,这时对地电位升高,有可能向临近的物体跳击,称为雷电“反击”,从而造成火灾或人身伤亡。
2、 感应雷破坏
感应雷破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度很大,会产生强大的交变磁场,使得周围的金属构件产生感应电流,这种电流可能向周围物体放电,如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸,而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。
(1) 静电感应雷
带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时,云层中的负电荷在一瞬间消失了(严格说是大大减弱了),那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚,在电势能的作用下,这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。
易燃易爆场所、计算机及其场地的防静电问题,应特别重视。
(2) 电磁感应雷
雷击发生在供电线路附近,或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场,此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在,建筑物上落雷机会反倒增加,内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了,对用电设备造成极大危害。因此,避雷针引下线通体要有良好的导电性,接地体一定要处于低阻抗状态。
(3) 雷电波引入的破坏
当雷电接近架空管线时,高压冲击波会沿架空管线侵入室内,造成高电流引入,这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故。如果附近有可燃物,容易酿成火灾
雷电的预防
雷电的大小和多少以及活动情况,与各个地区的地形、气象条件及所处的纬度有关。一般山地雷电比平原多,建筑越高,遭雷击的机会越多。
雷击有极大的破坏力,其破坏作用是综合的,包括电性质、热性质和机械性质的破坏,因此我们主要从以下方面进行预防:
一、建筑物防雷措施
1.防直击雷
防直击雷的主要措施是在建筑物上安装避雷针、避雷网、避雷带。在高压输电线路上方安装避雷线。一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。
接闪器是利用其高出被保护物的突出地位,把雷电引向自身,然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地,以此保护被保护物免遭雷击。
防雷接地装置与一般接地装置的要求大体相同,在用建筑防直击雷的接地装置电阻不得大于10~30Ω。
2.防雷电感应
为了防止静电感应产生的高压,应将建筑物的镏金属设备、金属管道、结构钢筋等予以接地。
3.防雷电侵入波
为了防止雷电侵入波沿低电压线路进入室内,低压线路最好采用地下电缆供电,并将电缆的金属外皮接地。
二、人身如何防雷击
雷击虽然是不可避免的自然灾害。但采取与不采取措施以及措施科学与否,其后果大不相同。如广西某地农民正在田间收花生,突然雷雨交加,几个男同志跑到附近岩洞中躲雨安然元恙,而7个妇女利用塑料薄膜搭起帐蓬避雨。结果全被雷击中,其中6人当场死亡。
三、预防雷击的措施如下:
1.室内预防雷击
(1)电视机的室外无线在雷雨天要与电视机脱离,而与接地线连接。
(2)雷雨天气应关好门窗,防止球形雷窜入室内造成危害。
(3)雷暴时,人体最好离开可能传来雷电侵入波的线路和设备1.5m以上。也就是说,尽量暂时不用电器,最好拔掉电源插头;不要打电话;不要靠近室内的金属设备如暖气片、自来水管、下水管;要尽量离开电源线、电话线、广播线,以防止这些线路和设备对人体的二次放电。另外,不要穿潮湿的衣服,不要靠近潮湿的墙壁。
2.室外如何避免雷击
(1)为了防止反击事故和跨步电压伤人,要远离建筑物的避雷针及其接地引下线。
(2)要远离各种天线、电线杆、高塔。烟囱、旗杆,如有条件应进入有宽大金属构架、有防雷设施的建筑物或金属壳的汽车和船只,但是帆布蓬车和拖拉机、摩托车等在雷电发生时是比较危险的,应尽快离开。
(3)应尽量离开山丘、海滨、河边、池旁;应尽快离开铁丝网、金属晒衣绳。孤独的树木和没有防雷装置的孤立的小建筑等。
(4)雷雨天气尽量不要在旷野里行走。如果有急事需要赶路时,要穿塑料等不侵水的雨衣;要走的慢些,步子小点;不要骑在牲畜上或自行车上行走;不要用金属杆的雨伞,不要把带有金属杆的工具如铁锹、锄头扛在肩上。人在遭受雷击前,会突然有头发竖起或皮肤颤动的感觉,这时应立刻躺倒在地,或选择低洼处蹲下,双脚并拢,双臂抱膝,头部下俯,尽量缩小暴露面即可。