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雷电常识和危害
雷电人身安全防护
开平市雷电灾害实例汇编  

雷电常识和危害

      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%。雷电危害可分成

直击雷感应雷浪涌三种。


直击雷

在雷暴活动区域内,雷云直接通过人体,建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象,称之为直接雷击。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。雷电击中人体、建筑物或设备时,强大的雷电流转变成热能。雷击放电的电量大约为25~100C。据此估算,雷击点的发热量大约500~2000J。该能量可以熔化50~200mm3的钢材。因此雷电流的高温热效应将灼伤人体,引起建筑物燃烧,使设备部件熔化。在雷电流流过的通道上,物体水分受热汽化而剧烈膨胀,产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000~6000N,因而可使人体组织,建筑物结构、设备部件等断裂破碎,从而导致人员伤亡、建筑物破坏,以及设备毁坏等。

 

本图摘自《贵州日报》

雷电流在闪击中直接进入金属管道或导线时,它们沿着金属管道或导线可以传送到很远的地方。除了沿管道或导线产生电或热效应,破坏其机械和电气连接之外,当它侵入与此相连的金属设施或用电设备时,还会对金属设施或用电设备的机械结构和电气结构产生破坏作用,并危及有关操作和使用人员的安全。雷电流从导线传送到用电设备,如电气或电子设备时,将出现一个强大的雷电冲击波及其反射分量。反射分量的幅值尽管没有冲击波大,但其破坏力也大大超过半导体或集成电路等微电子器件的负荷能力,尤其是它与冲击波叠加,形成驻波的情况下,便成了一种强大的破坏力。--->TOP


  感应雷

感应雷的破坏也称为二次破坏。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。

静电感应雷:带有大量负电荷的雷云所产生的电场E将会在架空明线上感生出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或对云间放电时,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,从而对电器设备产生不同程度的影响。

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。

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   浪涌

然而最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的,而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片),从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备,我们就这两方面分别讨论:

1、电源浪涌

电源浪涌并不仅源于雷击,当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌,电网绵延千里,不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时,雷击浪涌通过电网光速传输,经过变电站等衰减,到你的电脑时可能仍然有上千伏,这个高压很短只有几十到几百个微妙,或者不足以烧毁电脑,但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害,正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样,随着这些损害的加深电脑也逐渐变的越来越不稳定,或有可能造成您重要数据的丢失。美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次,其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。

2、信号系统浪涌

信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响,会使传输中的数据产生误码,影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。        --->TOP

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。

现在有些人缺乏防雷意识,总觉得雷不会劈到自己头上,可他们往往要为这种侥幸心理付出沉重的代价。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"。