防雷知识系列(二)-雷击闪电的特性

2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 8
  (1)雷电流的个性
雷电破碎摧毁作用与峰值电流及其波形有最亲切的相干。雷击的产生、雷电流大小与许多因数无关,个中重要的有地理地位、地质条件、气节驯顺象。个中征兆征兆有很大的随机性,是以研讨雷电流大多半采用大量察看记录,用统计的要领探求出它的几率散布的要领。按照资料标明,各次雷击闪电电流大小和波形区别很大。特别是不同种类放电区别更大。为此有必要作下列阐明。
由典范榜样的雷雨云电荷散布可知,雷雨云下部带负电,而上部带正电。按照云层带电极性来定义雷电流的极性时,云层带正电荷对地放电称为正闪电,而云层带负电荷对地放电称为负闪电。正闪电时正电荷由云到地,为正值,负闪电时负电荷由云到地,故为负值。云层对地能否产生闪电,取决于云体的电荷量及对地高度可以说云地间的电场强度。
云地间放电组成的先导是从云层内的电荷中心伸向空中。这叫做向下先导。其最大电场强度显而今云体的下边缘或地上巍峨的物体顶端。雷电先导也可所以从接地体向云层推进的向上先导。是以,可以把闪分成四类,只沿着先导偏向产生电荷中和的闪电叫无回击闪电。当产生先导放电今后还显现逆先导偏向放电的征兆,称为有回击闪电。
下面讲到一次雷击大多半分成3~4次放电,一般是第一次放电的电流最大,正闪电的电流比负闪电的电流大。这可以从图1.2典范榜样的雷雨云中的电荷散布获得了解。
电流回升率数据对避雷保护题目极端重要,最大电流回升率显而今紧靠峰值电流以前。风气上用电流波形肇端时刻至幅值下降为半幅值的时间隔绝来表征雷电流脉冲部分的波长。雷电流的大小与许多因素无关,各地区有很大辨别,一般平原地区比山地雷电流大,正闪电比负闪电大,第一闪击比随后闪击大。
(2)闪电的电荷量
闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。这个数量直接反映一次闪电放出的能量,也便是一次闪电的破碎摧毁力。闪电电荷的多少是由雷云带电征兆决定的,所以它又与地理条件驯顺象征兆无关,也存在很大的随机性。从大量察看数据标明,一次闪电放电电荷Q可从零点几库仑到1000多库仑。但是在一次雷击中,在同一地区它们的数量散布切合几率的正态散布。第一次负闪击的放电量在10多库仑者占多数。
一朵雷云能否会向大地产生闪击,由几个根自己分决定,其一是云层带电荷多少,其二是把云层与大地之间组成的电容模仿为平板电容时,它对大地的电容是多少。当然这个模仿电容两极之间的电压便是由电容和带电量决定的。当这个模仿电容内的电位梯度du/dl达到闪击值时就会产生闪击。当闪击一旦产生,云地之间即产生急剧的电荷中和。
雷电之所以破碎摧毁性很强,次如果因为它把雷云储藏的能量在短短的几十μs放出来,从瞬间功率来讲,它是伟大的。但据无关资料打算,每次闪击发出的能量只至关焚烧几千克煤油所放出的能量而已。
(3)雷电波的频谱阐发
雷电波频谱是研讨避雷的重要根据。从雷电波频谱布局可以得悉雷电波电压、电流的能量在各频段的散布,按照这些数据可以预算通信系统频辅导域内雷电袭击的幅度和能量大小,进而确定避雷办法;在电力系统中,了解雷电波频谱阐发在避雷工程中,也可以按照其阐发成就,用最小的投资,达到完善恬适的结果。
虽然各类雷电波整体的轮廓相似,可是每一次雷电闪击的电流(电压)波形如故存在很大的随机性。
雷云向大地或雷云之间激烈放电的征兆称为闪击(这里以切磋前者为主),带负电荷的雷云向大地放电为负闪击,带正电荷的雷云向大地放电为正闪击,雷云对大地放电多为负闪击,其电流峰值以20~50KA占多数。正闪击比负闪击激烈,其电流幅值通常在100KA以上,我国黑龙江省最近几年曾产生过300KA正电荷闪击记录(通常200KA以上属少见)。
雷电行动及雷击的决定性
(1)雷电行动及雷电行动日
雷电行动从气节来讲以冬季最郁闷,冬季最少,从地辨别布来讲是赤道四处最郁闷,随纬度下降而缩小,极地最少。
评估某一地区雷电行动的强弱,通经常使用两种要领。个中一种是风气应用的“雷电日” ,即以一年之中该地区有多少天产生耳朵能听到雷鸣来示意该地区的雷电行动强弱,雷电日的天数越多,示意该地区雷电行动越强,反之则越弱。我国均匀雷电日的散布,约略可以划分为四个地区,东南地区一般15日下列;长江以北大部分地区(蕴含东北)均匀雷电日在15?0日之间;长江以南地区均匀雷电日达40日以上;北纬23°以南地区均匀雷电日达80日。广东的雷州半岛地区及海南省,是我国雷电行动最激烈的地区,年均匀雷电日高达120--130日。总的来讲,我国是雷电行动很强的国家。
因为人们耳朵能听到的雷声,一般距离只能在15km左右,更远的雷声一般就听不到了,所以雷电日只能反映部分地区雷电行动征兆。
还有一些科学家以为用雷电日表征一个地区雷电行动不够精确,因为一天当中听到一次雷声就算一个雷电日,而一次当中听到1000次雷声也算一个雷电日,并且以为测试地区以1000k㎡范畴内产生的闪击次数来统计,这样就得出一种新的评估雷电行动的要领,叫雷闪频数。也便是说雷闪频数是1000k㎡内一年共产生的闪击数(也可以用每1k㎡一年内雷击次数为单位)。显着以1000k㎡作为一个地区单位来评估雷电行动的征兆,对航空、航海、征兆、通信等当代技术越发安妥。但是它的测试要领只能借助于无线电,用耳朵来听是无能为力的。而对付建筑行业防雷,用雷电日单位己完善精确,并且大量察看统计资料标明,一个地区的雷闪频数与雷电话动日成线性相干,所以两种统计要领是没有矛盾的。
(2)雷击的决定
年均匀雷电日这一数字只能给人们供给大要的征兆。究竟上,即使在同一地区内,雷电行动也有所不同,有些部分地区,雷击要比附近地区多得多。如广州的沙河,北京的十三陵等地。咱们称这些处所为该地区的“雷击区” 。
雷击区与地质布局无关。苏联H﹒C﹒斯捷柯里尼科夫(CTehojhkob)曾用模仿试验的研讨要领证明,若是空中泥土电阻率的散布不均匀,则在电阻率分外小的地区,雷击的几率较大。这便是在同一地区内雷击散布照旧不均匀的启事。
这类征兆咱们称之为“雷击决定性” 。试验成就证明,雷击地位一再在泥土电阻率较小的泥土上,而电阻率较大的多岩石泥土被击中的机缘很小。这是因为在雷电先驱放电阶段中,地中的电导电流次如果沿着电阻率较小的路子疏通,使空中电阻率较小的地区被认为而储蓄积累了大量与雷云相反的同性电荷,雷电天然就朝这些地区发展。
按照H。那林达(Norinder),O.沙卡(Salka)和下面提到的H.C.斯捷柯尼科夫的试验成就和实践视察资料证明:
泥土电阻率较大的山区安好原,雷电决定性都对照分明;雷击一再产生在有金属矿床的地区、河岸、公开水出口处、山坡与稻田交界的地上和具备不同电阻率泥土的交界地段。
在湖沼、低高地区和公开水位高的处所也容易遭遇雷击。此当空中上的举措措施征兆,也是影响雷击决定性的重要因素。
当放电通道发展到离空中不远的空中时,电场受空中物体影响而产生畸变。若是空中上有一座较高的尖顶建筑物,譬喻一座很高的铁塔,因为这些建筑物的尖顶具备较大的电场强度,雷电先驱天然会被吸引向这些建筑物,这便是巍峨突出的建筑物容易遭遇雷击的原因。
在郊外,即使建筑物其实不高,可是因为它是对照孤立、突出,是以也对照容易遭遇雷击。视察成就标明,在郊外里供劳动的凉亭、草棚、水车棚等遭遇雷击的事务是许多的。
从烟囱冒出的热气柱和烟囱常含有大量导电微粒和游离分子气团,它们比一般空气易于导电,这就便是加高了烟囱的高度,这也是烟囱易于遭遇雷击的启事之一。是以,在一支较高的烟囱四处,若是有一支较低的烟囱,在高烟囱不冒烟而低烟囱冒烟的征兆下,雷电通常直接击在低烟囱上。所以在弯曲两条烟囱并排时,即使低烟囱在高烟囱雷电保护范畴之内,但如故要求两条烟囱都要装避雷装配。
建筑的布局、外部设备征兆和形态,对雷击决定性都有很大相干。金属布局的建筑物、外部有大型金属体的厂房,可以外部一再湿润的屋宇,如六畜棚等,因为具备很好的导电性,都对照容易遭遇雷击。
下面所谈到的这些雷电决定性,仅仅是一些常见的例子,很不片面,但它曾经给咱们供给了雷击决定性的资料,于是对防雷任务有重要的意义。据此咱们可以决定哪些地区、哪些建筑物应当加避雷装配,而另外一些地区、建筑物在防雷投资上可以少花一些或甚至没必要花消投资。
在同一地区内雷击散布不均匀的征兆,咱们称之为“雷击决定性”。 雷灾事务的历史资料统计和推行研讨证明,雷击的所在以及遭遇雷击的部位是有确定轨则的,是以操作把持这些轨则对预防雷击有很重要的意义。同一地区容易遭遇雷击的所在和部位有:
易遭雷击的所在:
泥土电阻率较小的处所,如有金属矿床的地区、河岸、公开水出口处、湖沼、低高地区和公开水位高的处所;
山坡与稻田交界处;
具备不同电阻率泥土的交界地段。
易遭遇雷击的建(构)筑物:
巍峨突出的建筑物,如水塔、电视塔、高楼等;
排出导电灰尘、废气热气柱的厂房、管道等;
外部有大量金属设备的厂房;
公开水位高或有金属矿床等地区的建(构)筑物;
孤立、突出在郊外的建(构)筑物。
同一建(构)筑物易遭遇雷击的部位:
平屋面和坡度≤1/10的屋面,檐角、女儿墙和屋檐;
坡屋度>1/10且<1/2的屋面;屋角、屋脊、檐角和屋檐;
坡度>1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角;
建(构)筑物屋面突出部位,如烟囱、管道、广告牌等。
雷电的破碎摧毁作用
当人类社会进入电子信息时代后,雷灾显现特性与以往有极大的不同,可以概括为:
(1)受灾面大大扩充,从电力、建筑这两个传统畛域扩展到简直悉数行业,特性是与高新技术相干最亲切的范畴,如航天、航空、国防邮电通信、打算机、电子工业、煤油化工、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就职何角落,无空不上天形成灾难,于是防雷工程已从防直击雷、认为雷进入防雷电电磁脉冲(LEMP)。前面是指雷电的受灾行业面扩充了,这儿指雷电灾难的空间范畴扩充了。譬喻二000年七月二十五日14点40分左右,一次闪电形成漕宝路桂菁路四处二家单位同时遭到雷灾,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险程度大大添加了,它打击的工具本人的直接经济损失无意偶尔其实不太大,而由此产生的间接经济损失和影响就难以预计。譬喻一九九九年八月二十七日早晨2点,某寻呼台遭遇雷击,招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)产生上述特性的根柢启事,也便是关键性的特性是雷灾的重要工具已会集在微电子器件设备上。雷电的本人并无变,而是科学技术的发展,使得人类社会的出产糊口形态变了。微电子技术的运用渗入到各类出产和糊口范畴,微电子器件极度天真,这一特性很容易遭到无孔不入的LEMP的作用,形成微电子设备的失控可以毁坏。
为此,当今时代的防雷任务的重要性、急迫性、烦复性大大添加了,雷电的进攻已从直击雷防护到系统防护,咱们必须站到历史时代的新高度来了解和研讨当代防雷技术,进步人类对雷灾进攻的综合手段。
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