雷電的基礎(chǔ)知識

1、雷電的基礎(chǔ)知識在帶有不同電荷雷云之間，或在雷云及由其感應(yīng)而生的不同電荷之間發(fā)生擊穿放電，即為雷電。雷電是自然界中一種特殊的、極為壯觀的聲、光、電現(xiàn)象伴隨有閃電和雷鳴的一種恐怖而雄偉壯觀的自然現(xiàn)象。一、雷電的成因及其特性參數(shù) 、雷云和雷電 雷云：能發(fā)生閃電的云為雷云。層積云、雨層云、積云、積雨云均與閃電有關(guān)，其中積雨云則最為重要。 閃電：積雨云形成過程中，在大氣電場以及溫差起電效應(yīng)、破碎起電效應(yīng)的同時作用下，正負電荷分別在云的不同部位積聚。當電荷積聚到一定程度，就會在云與云之間或云與地之間發(fā)生放電，即“閃電 ”。閃電的形狀：枝狀、球狀、片狀、帶狀。閃電的形式有云天閃電、云間閃電、云地閃電。 、雷

2、電的成因 雷電：帶有電荷的云層向下靠近地面時，地面上的凸出物、金屬等，會被感應(yīng)出異性電荷，隨著電場強度的逐步增強，雷云向下形成下行先導(dǎo)，地面的物體形成向上閃流，兩者相遇即形成對地放電。 閃電：帶負電荷的雷云在大地表面會感應(yīng)出正電荷，這樣雷云與大地間形成一個大的電容器，當電場強度超過大氣被擊穿的強度時，就發(fā)生了雷云與大地之間 的放電，即常說的閃電，或者說是雷擊。 雷云放電過程：雷云 雷電先導(dǎo) 迎雷先導(dǎo) 主放電階段 余輝放電 、雷電的特性參數(shù) 雷電日（T）：一年中發(fā)生雷電放電的天數(shù)，（衡量雷電活動頻繁的程度）。 雷電流：雷擊電流大致呈單極性的脈沖波。主要可采用三個參數(shù)來表示，即雷電流的幅值、波頭時

3、間和半幅值時間。 雷電過電壓：主要決定于雷電流陡度和雷電流通道的阻抗，它的大小可按下式來計算：U=IR+L（式中：I一雷電流幅值kA; i一隨時間變化的雷電流kA; R一接地電阻Q; L雷電流 通道的電感H）。二、雷電的種類主要分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波入侵、雷球、雷擊電磁脈沖。 、直擊雷指雷電直接擊在建筑物構(gòu)架、動植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。 、感應(yīng)雷也稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過電壓。它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。 靜電感應(yīng)雷：是由于帶電積云接近地面，在架空線路導(dǎo)線或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)出大量電荷引起的。它將產(chǎn)生很高的電位。 電磁感應(yīng)雷：是由于雷電放電時，

4、巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。雷電感應(yīng)引起的電磁能量若不及時泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災(zāi)、爆炸或造成觸電事故。 、雷電波入侵由于雷電對架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備。 、雷球球形雷是一種特殊的雷電現(xiàn)象，簡稱球雷。球形雷的形成研究還沒有完整的理論，通常認為它是一個溫度極高的特別明亮的眩目發(fā)光球體，直徑一般約為10-20 厘米或更大，球形雷通常在電閃后發(fā)生，以每秒幾米的速度在空氣中漂行，存在的時間大約為百分之幾秒至幾分鐘，一般是3 至 5 秒，其下降時有的無聲，有

5、的發(fā)出嘶嘶聲，一旦遇到物體或電氣設(shè)備時會產(chǎn)生燃燒或爆炸，它能從煙囪、門、窗或孔洞進入建筑物內(nèi)部造成破壞。 、雷擊電磁脈沖是指建筑物在遭受直接雷擊或其附近遭受直接雷擊的情況下產(chǎn)生的雷電過電壓。作為干擾源的直接雷擊和附近雷擊所引起的效應(yīng)。絕大多數(shù)是通過連接導(dǎo)體的干擾，如雷電流或部分雷電流、被雷電擊中的裝置的電位升高以及磁輻射干擾。三、雷電的危害雷電流也是電流，它具有電流所具有的一切效應(yīng)，不同的只是它在短時間以脈沖的形式通過強大的電流。尤其是直擊雷，它的峰值有幾十千安，一致幾百千安。它的峰值時間（從雷電流上升至1/2 峰值算起，直至下降到1/2 峰值小的時間間隔），通常負閃擊只有幾微秒到十幾微秒，正

6、閃擊較長些，正是這種特殊情況，使雷電流具有它的破壞作用。雷電的危害主要包括雷電熱效應(yīng)的破壞作用、雷電沖擊波的破壞作用、雷電流電動力效應(yīng)的破壞作用、雷電靜電感應(yīng)的破壞作用、雷電流電磁感應(yīng)的破壞作用、雷電反擊和引入高電位的破壞作用。 、雷電熱效應(yīng)的破壞作用由于雷電流很大，通過的時間又短，如果雷電擊在樹木或建筑物構(gòu)件上，被雷擊的物體瞬間將產(chǎn)生大量的熱量，又來不及散發(fā)，以致物體內(nèi)部的水分快速變成蒸汽，并迅速膨脹，產(chǎn)生巨大的爆炸力，造成破壞。當雷電流通過金屬體時，如果金屬體的截面積不夠大時，甚至可使其熔化。特別是那些引流導(dǎo)體的不良接觸處，接觸電阻值比較大，產(chǎn)生大量的熱量，有時甚至出現(xiàn)熔體飛濺。這些飛濺的

7、熔體產(chǎn)生的火花對存儲易燃易爆物品的建筑物來說，是極其危險的。雷電通道的溫度可高達6000100 ，甚至更高。 、雷電沖擊波的破壞作用雷電通道的溫度可高達幾千至幾萬攝氏度，空氣受熱急劇膨脹，并以超聲波速度向四周擴散，其外圍附近的冷空氣被強烈壓縮，形成 “沖擊波”。被壓縮的空氣到達的地方，空氣的密度、壓力和溫度都會突然增加。這種 “沖擊波”在空氣中傳播，會使其附近的物體、人、畜受到破壞和傷亡。 、雷電流電動力效應(yīng)的破壞作用由物理學(xué)可知，在載流的導(dǎo)體周圍空間存在磁場，在磁場里的載流導(dǎo)體受到電磁力的作用。即兩根載流導(dǎo)體相互有作用力存在，這種作用力叫做電動力。當兩條導(dǎo)線流過同方向的電流時，這兩條導(dǎo)線受到

8、的力有迫使這兩條導(dǎo)線靠攏的趨勢。因此雷擊的時候，由于電動力的作用有可能使導(dǎo)線被折斷。 、雷電靜電感應(yīng)的破壞作用當空間有帶電的雷云出現(xiàn)時，雷云下的地面及建筑物等都由于靜電感應(yīng)的作用而帶上相反的電荷。由于雷云的出現(xiàn)到發(fā)生雷擊（主放電）所需要的時間相對于主放電過程的時間要長得多，因此大地可以有充分的時間積累大量的電荷。然而當雷擊發(fā)生后，雷云上所帶的電荷，通過閃擊與地面的異種電荷迅速中和，而建筑物和大地甚至架空導(dǎo)線上的感應(yīng)電荷，由于局部與大地間的電阻比較大，而不能在同樣短的時間內(nèi)相應(yīng)消失，這樣就會形成局部地區(qū)感應(yīng)高電壓。這種由靜電感應(yīng)生產(chǎn)的過電壓對接地不良的電氣系統(tǒng)有破壞作用，建筑物內(nèi)部的金屬構(gòu)架與接地不良的金屬器件之間容易發(fā)生火花，這對存放易燃物品的建筑物，有引起爆炸的危險。 、雷電流電磁感應(yīng)的破壞作用由于雷電流有極大的幅值和陡度，在它周圍的空間將有強大的、變化的電磁場，處在其中的導(dǎo)體、金屬結(jié)構(gòu)以及電力裝置中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，可達幾十萬伏，足以破壞一般電氣設(shè)備的絕緣；在金屬結(jié)構(gòu)回路中，接觸不良或有空隙的地方，將產(chǎn)生火花放電，引起爆炸或火災(zāi)。 、雷電反擊和引入高電位的破壞作用 雷電反擊通常是指接受直擊雷的金屬體（接閃器、接地引線和接地體），在接閃瞬間與大地間存在很大的電壓U,這個電壓對