雷电产生的原理

xxxx
防雷项目
设
计
方
案
xxxxxx有限公司
2015年x月
目录
一、雷电的形成以及其破坏力
1、雷电产生机理
雷电是自然界中一种常见的放电现象..关于雷电的产生有多种解释理论;通常我们认为由于大气中热空气上升;与高空冷空气产生摩擦;从而形成了带有正负电荷的小水滴..当正负电荷累积达到一定的电荷值时;会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场;从而产生云团对云团和云团对地的放电过程;
这就是通常所说的闪电和响雷..具体来说;冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的冻结、云体的碰撞等均可使云粒子起电..一般云的顶部带正电;底部带负电;两种极性不同的电荷会使云的内部或云与地之间形成强电场;瞬间剧烈放电爆发出强大的电火花;也就是我们看到的闪电..
而对我们生活产生影响的;主要是近地的云团对地的放电..经统计;近地云团大多是负电荷;其场强最大可达20kV/m..
2、雷电的危害
雷击的危害主要有三方面：直击雷、感应雷和地电位提高..据有关统计表明：直击雷的损坏仅占15%;感应雷与地电位提高的损坏占85%..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..
1、直击雷：
当雷电直接击在建筑物上;强大的雷电流使建构筑物水分受热汽化膨胀;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..
直击雷的电压峰值通常可达几万甚至几百万伏;电流峰值可达几十KA乃至几百KA;其之所以破坏性很强;主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间其持续时间通常只有几μs到几百μs就释放出来;从瞬间功率来讲;是巨大的..
对于直击雷防护;主要是保护建筑物本身不受雷电损害;以及减弱雷击时巨大的雷电流沿着建筑物泄入大地时对建筑物内部空间产生的各种影响..其防护装置主要有接闪器、引下线、地网三部分;接闪器常用的都是金属做成;安装在建筑物的最高点;如屋脊、屋角等易受雷击的地方;目前最常用的接闪器一般有避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等..引下线用一定截面积的钢筋或钢管..地网是指埋在地下用来泄
放雷电流的金属件..
2、感应雷：
当雷云来临时地面上的一切物体;尤其是导体;由于静电感应;都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷;在雷云对地或对另一雷云闪击放电后;云中的电荷就变成了自由电荷;从而产生出很高的静电电压感应电压;其过电压幅值可达到几万到几十万伏;这种过电压往往会造成建筑物内的导线;接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花;从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害..另一种情况是;在雷电闪击时;由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近就形成了一个很强的感应电磁场;对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏;又或者使周围的金属构件产生感应电流;从而产生大量的热而引起火灾..另外;当架空线遭受直击雷或产生感应雷;高电位便会沿着导线电源线以及信号侵入变电站或建筑物内;这种雷电波侵入也会对电气设备造成危害或使建筑物内的金属设备放电;引起破坏作用..
为确保电子信息系统的安全;对于感应雷的防护措施;我们应该在当雷云发生自闪、云际闪、云地闪时;对进入建筑物的各类金属管、线上所产生雷电脉冲起限制作用;从而保护建筑物内人员及各种电气设备的安全..采取的措施应根据各种设备的具体情况;除要有良好的接地和布线系统;安全距离外;还要按供电线路;电源线、信号线、通信线、馈线的情况安装相应避雷器以及采取屏蔽措施..
3、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;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..
4、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少许增加;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..
5、雷电电磁脉冲LEMP：
作为干扰源的闪电电流和闪电电磁场的雷电电磁脉冲;其危害性我们不能忽视..闪电在空间产生的迅变电磁场或进入建筑物避雷系统后的迅变电磁场;都会在空间一定范围内产生电磁作用;产生的强或高的感应电流和感应电动势以及感应电压均可产生火花;对一切电子设备发生作用造成危害..计算机的广泛使用;使得LEMP成灾的概率大大增加..
6、空间直接辐射：
对于LEMP的防护办法;主要措施有： 1.屏蔽——减少电磁干扰的基本措施；
2.接地——泄流并减少雷电流或雷电流效应；
3.等电位连接——减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差..。