安防之家讯：雷电是一种壮观的自然现象，当带电的积云即雷云与大地间或雷云之间带有异性电荷时，即可能发生放电现象。雷击是一种自然灾害。当雷云与房屋、电力线路、电力设备等设施、以及人、畜时，会产生极高的过电压和极大的过电流。所波及的范围内，可能造成设施或设备的毁坏或造成大规模停电、火灾和爆炸；还可能直接伤及人、畜。因此，提高对雷电灾害的认识、加强对雷电及防雷措施的研究、以致建立雷电观测及预报系统都是各级政府、企事业单位、乃至家庭、个人日益关注、亟待解决的问题。
一、雷电灾害雷云放电是长空气间隙中的一种火花放电。对于积云的起电过程，比较常见的理论认为，在水蒸汽饱和状态的大气中，水滴在上升的强大气流作用下被喷散。这时，所形成的微小水颗粒带负电，而留下的较大水滴则带正电。风把带负电的微小颗粒带到很远的地方；带正电的水滴或者作为雨水降落，或者保持悬浮状态，形成带正电荷的雷云。因此云层的绝大部分带负电，而在其顶部则有一正电荷层，其高度通常为9km~12km，靠近正电荷层的底部有少量带正电的杂质。负电荷中心距地面上大约500m~10000m。雷云的底部距地面可能只有150m。一般认为，雷云的电位最少有100MV。人眼看到的对地雷击似乎是一次单一的耀眼的放电，虽然有时也可能见到亮度的变化。但有用旋转镜头照相机拍下的照片或电视录像揭示，大多数雷击是重复的，即在第一次雷击形成的放电通道中，会有多次放电尾随。雷电流主要特点是，①雷电流多为负极性；②波前时间短，最长可达10μs；③波形中有一强电流部分，其持续时间约几十微秒；④强电流之后便是一个弱电流波尾，其持续时间可达几百微秒，这一部分电流是导致高温损坏的原因，故称“热雷闪”。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，或带电积去与大地凸出物接近到一定程度时，发生强烈的放电和耀眼的闪光。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。按照雷云对地放电的方式可分为直击雷、感应雷和球雷等。1、直击雷带电积云与地面目标之间的强烈放电称作直接雷。直击雷的放电开始时，微弱发光的通道以107cm/s~108cm/s的平均速度跳跃式地向地面伸长，被称为先导放电通道。先导放电期间，每次跳跃前进约50m，并停顿30ms～50ms。带电积云接近地面时，在地面凸出物之间的电场强度达到25kV/cm~30kV/cm时，即发生由带电积云向大地发展的跳跃式先导放电，持续时间约为5ms~10ms，平均速度为100km/s~1000km/s，当先导放电达到地面凸出物时，即发生从地面凸出物向积云发展的极明亮的主放电，其放电时间仅50ms~100ms，放电速度约为光速的1/5～1/3，即约为60000km/s~100000km/s。主放电向上发展，于云端即告结束。主放电结束继续有微弱的余光，持续时间约为30ms~150ms。大约50％的直击雷有重复放电的性质，平均每次雷击有三、四个冲击，最多能出现几十个冲击。第一次雷击可分为先导放电与主放电两个阶段。先导放电通常起始于云层中，云中局部的电荷集中区使电场强度达到空气的临界击穿值（在海拔较低的干燥空气中约为25kV/cm~30kV/cm，在海拔较高的充满水滴的空气中约为10kV/cm）时，先导放电就开始了。先导由高度电离的核组成，这个电离位于放电的前端，并被一个直径约为30m、长度约为50m的电晕层所包围。先导是分级向地面推进的，每一级之间要间歇若干微秒，其平均传导速度大约150km/s。如果雷击中心距地面3000m，则先导需要20ms才能到达地面。先导放电之后，开始主放电阶段。主放电的速度大约为光速的10％～50％。雷电流大约从几千安到数百千安。一次雷击的全部放电时间一般不超过5000ms。雷云对地面凸出物直接放电时，将有数十至数百千安的雷电流流入地下，会在雷击点及其连接的金属部位（或潮湿的树干等导电性比较好的部位）产生极高的对地电压，可能直接导致接触电压电击和跨步电压的触电事故。根据相关报道，6月20傍晚，佛出市顺德区容桂细胺南头路口某建筑工地发生的雷击事件应属于直接电击的事故，当时正在约5m高处楼顶灌注混凝土的兄弟俩不幸被击中，1人当场死亡，1人重伤（可能终生瘫痪）；而6月26日下午，浙江省临海市杜桥镇30名村民，聚集在树下一简易帐逢里赌博时遭到雷击，致17人死亡的事件应属于由于雷击形成跨步电压的触电事故。2、感应雷感应雷也称作雷电感应或感应过电压。分为静电感应雷和电磁感应雷。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。在带电积云与其他客体放电后，架空线路导线或导电凸出物顶部的电荷失去束缚，以大电流、高电压冲击波的形式，沿线路导线或导电凸出物极快地传播。近二十年来人们的研究表明，放电流柱也会产生强烈的静电感应。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。如系开口环状导体，开口处可能由此引起火花放电；如系闭合导体环路，环路内将产生很大的冲击电流。与直击雷造成的个别人员伤亡和财产损失相比，感应雷造成的网络运行中断等事故，影响面更广，损失更大。据报道，上海各类雷电事故中，由感应雷造成的占到80％。去年，上海一段地铁线路在一个雷电天气中遭感应雷袭击，电力系统出现故障，造成运行中断。同一天，浦东局部地区电网遭雷击，电力供应短时中断。就家用及办公类的电子设备而言，可能引起感应雷击的通道主要有天线、馈线、电源线路、信号线路和接地线路。建筑物中所有电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线、出入建筑物中各种电源线路、具有公共接地的建筑物中的金属管道等，都会给其中的电子设备群体引入感应雷。北京今夏报道的7起感应雷雷击事故已造成百万元经济损失。3、球雷球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色光的火球。出现的概率约为雷电放电次数的2％。其直径多为20cm左右；其运行速度约为2m/s或更高一些；其存在时间为数秒钟到数分钟。球雷是一团处在特殊状态下的带电气体。球雷通常是包有异物的水滴在极高的电场强度作用下形成的。在雷雨季节，球雷可能从门、窗、烟囱等通道侵入室内。河南省新乡市获嘉县2003年8月16日报道，当日16时30分，获嘉县冯庄镇职庄村某村民家遭到球型雷袭击，电话机被击毁，电话线被击断成多截，靠电话机20cm处的墙壁被击出一个直径20cm的坑，靠该墙背面浴池上的瓷砖被震脱落，该雷又反弹到对面墙壁上击出一个直径60cm的坑，外墙的砖被击出。经分析，该村民家住在村边，房屋位置相对较高，幸亏当时无人在家，否则，损失将更大。此外，直击雷和感应雷都能在架空线路或在空中金属管道上产生沿线路或管道的两个方向迅速传播的高压冲击波雷电侵入波。雷电侵入波的传播速度在架空线路中约为300m/ms，在电缆中约为150m/ms。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，破坏力很大。雷电可造成设备和设施的损坏、可造成大规模停电、可造成人员生命财产的损失。就其破坏因素来看，雷电具有电性质、热性质和机械性质等三方面的破坏作用。二、防雷措施所谓防雷一般是通过合理，有效的手段将雷电流的能量尽可能安全地引入大地，防止其进入被保护的建筑物、构筑物等被保护设施。建筑物、构筑物直击雷的防护已经是一个很早就被重视的问题。现在的防护手段基本采用有效的避雷针、避雷带或避雷网作为接闪器，通过引下线使直击雷能量泻放入地。根据国际电工委员会的最新防雷理论、外部和内部的雷电保护已采用面向电磁兼容性（EMC）的雷电保护新概念。对于感应雷的防护，已经同直击雷的防护同等重要。感应雷的防护通常是在被保护设备前端并联一个参数匹配的防雷器。在雷电流的冲击下，该防雷器在极短时间内与地网形成通路，使雷电流在到达设备之前，通过防雷器和地网泄放入地。当雷电流脉冲泄放完成后，防雷器自动恢复为正常高阻状态，使被保护设备继续工作。另外，为了防止雷电感应产生的高电压，应将建筑物、构筑物内的金属设备、金属管道、金属构件、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮，以及突出屋面的放散管、风管等金属物件与接地装置相连。屋面结构钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路。平行敷设的管道、构架、电缆相距不到100mm时，须用金属线跨接，跨接点之间的距离不应超过30m，交叉相距不到100mm时，交叉处也应用金属线跨接。雷雨天气，人、畜应避免在空旷日高处站立或行走。如有条件可以进入有宽大金属构架或有防雷设施的建筑物、以及汽车、船只内。避雨时，还应注意脚下地面的干燥程度，尽量站在离墙壁、树干8m~10m以外的地方，以防止发生跨步电压电击事故。如遇紧急情况，处于跨步电压区域内的人应尽量靠拢两脚，不要随意行走，以减轻跨步电压的伤害。雷雨天气，在户内应注意防止雷电侵入波的危险，除按规定设置避雷器外，户内人员应离开照明线、动力线、电话线、广播线、收音机和电视机的电源线或天线，以及与其相连的各种金属设备，以防止这些线路或设备对人体发生二次放电。在雷雨天气，还应及时关闭门窗，以防止球雷的侵入。三、防雷检查防雷检查应在每年雷雨季之前进行。对于直击雷防护方面，一般应根据被保护建筑物或构筑物的地理位置、周围的地理环境、建筑物或构筑物的外观，检查其避雷针、避雷带、避雷网的安装使用情况；引下线及地网和导体等电位连接的安装及使用情况等内容。对于感应雷防护方面，防雷检查主要包括电源、信号和天线三个部分。这部分检查的主要内容包括已有雷电防护设备的性能和使用状况；受雷电流危害的历史记录；需保护设备的主要工作参数、工作状态和设备的接口形式；需保护设备的地线连接情况等项内容。防雷检查应特别注意地网方面的检验。对雷电的防护就是要为雷电流提供一条快捷、安全的通道使其安全地泄放入大地。因此地网状况及使用效果的好坏直接影响到对雷电整体防护的效果。除独立避雷针外，在阻值满足要求的前提下，防雷接地装置和其他接地装置共用。防雷接地电阻的阻值一般应不大于10Ω。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，可以概括为以下几个方面，第一，受灾行业面大大增加，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。第二，雷电灾害的空间范围扩大了，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、感应雷进入防雷电侵入波。第三，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和影响就难以估计。第四，微电子器件设备遭受雷灾的事故大大增加，微电子技术的应用渗透到生产和生活的各个领域，微电子器件极端灵敏这一物点很容易受到无孔不入的雷电侵入波的作用，造成微电子设备的失控或都损坏。总之，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、生产状况变了。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。安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务，敬请登陆安防之家：http://anfang.jc68.com/
