第一节 雷电种类及危害

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1、《电气防火及火灾监控》电子教材第一节雷电种类及危害雷电是自然界的一种大气放电现象。当地面上的建筑物和电力系统内的电气设备遭受直接雷击或雷电感应时，其放电电压可达数百万伏至数千万伏，电流达几十万安培，远远大于发、供电系统的正常值。因此，其破坏性极大。不仅能击毙人畜，劈裂树木，击毁电气设备，破坏建筑物及各种工农业设施，还能引起火灾和爆炸事故。我国每年雷击死亡约3000人，受伤致伤约6000人，由于雷击引发的火灾、设备损毁等带来的经济损失约70亿人民币。《重庆晚报》载2004年6～11月，仅重庆市因雷击损失2个亿，《江南时报》载南京市每年

2、雷击损失1亿元。一、雷电起因雷云是产生雷电的基本条件。雷云的形成必须是具备以下三个基本条件：（1）空气中应有足够的水蒸气；（2）有使潮湿的空气能够有上升并开始凝结为水珠的气象或地形条件；（3）使气流能强烈持久地上升。在闷热的天气里，空气中的水蒸气已接近饱和，地面的气温变化不均，使带有大量水蒸气的空气强烈上升，在气流上升过程中，水珠就会分裂为水滴。在快速分裂过程中，水滴就带上了电荷，如图7—1所示，使带正(或图7—1雷云中水滴分裂带电的过程负)电荷的水滴下降，带负(或正)电荷的水滴上升。等到一定数量的电荷聚集在一个区域时，这个区域的电

3、势就逐渐上升，在它附近的电场强度达到足以使附近空气绝缘破坏的强度(约25~30kV／cm)时，就发生强烈的放电现象，出现耀眼的闪光。以上简述，是雷云电荷分离过程一个称为“雨滴分裂作用”理论，这个分离过程是重复好多次，也就是说水滴可以分裂，再增大，再分裂等等。还有其他理论、学说等等。但到目前为止，还没有一个理论，可以将全部雷电现象解释清楚。只有将不同理论综合起来，才能对雷电现象给以较完善的解释。二、雷电种类（一）直击雷有时雷云较低，周围又没有带异性电荷的云层，而在地面上突出物(树木或建筑物)感应出异性电荷，雷云就会通过这些物体与大地之

4、间放电，这就是通常所说的雷击。这种直接击在建筑物或其他物体上的雷电叫做直击雷。如图7—2所示。由于受直接雷击，被击物产生很高的电位,而引起过电压，流过的雷电流又很大(达几十千安甚至几百千安)，这样极易使设备或建筑物损坏，并引起火灾或爆炸事故。当雷击于对地绝缘的架空导线上时，会产生很高的电压(可高达几千千伏)，不仅会常常引起线路的闪络放电，造成线路发生短路事故，而且这种过电还会以图7－2雷云对烟筒放电-200-《电气防火及火灾监控》电子教材波动的形式迅速地向变电所、发电厂或建筑物内传播，使沿线安装的电气设备绝缘受到严重威胁，往往引起绝

5、缘击穿起火等严重后果。（二）感应雷(雷电感应)雷电感应是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的。它能造成金属部件之间产生火花放电，引起建筑物内的爆炸危险物品爆炸或易燃物品燃烧。（1）静电感应当雷云出现在导体的上空时，由于感应作用，使导体上感应产生而带有与雷云符合相反的电荷，雷云放电时，在导体上的感应电荷得不到释放，会使导体与地之间形成很高的电位差。这些现象叫做静电感应，如图7—3。在电力线路上同样会发生这种现象，而且这种电压很高，并能形成向线路两端前进的雷电波。因为它是被雷云感应出来的，所以称为感应过电压(感应

6、雷)，感应过电压一般为20～30万伏，最高可达40～50万伏。图7－3静电感应原理图图7－4电磁感应原理图（2）电磁感应由于雷电流的迅速变化(极大的幅值和陡度)在它周围的空间里，会产生强大的变化的电磁场。处于这一电磁场中的导体会感应产生强大的电动势，这种情况称为电磁感应。如果在强磁场中放一开口的金属环(如图7—4)，环上感应的电动势足以使间隙a、b间产生火花放电。电磁感应现象还可以使构成回路的金属物体上产生感应电流。如果回路中有些地方接触不良，就会产生局部发热，这对存放的易燃、易爆物是极其危险的。(三)雷电波侵入由于雷电对架空线路或

7、金属导体的作用，所产生的雷电波就可能沿着这些导体侵入屋内危及人身安全或损坏设备。雷电波侵入造成的事故在雷害事故中占相当大的比重，因此而引起的雷电火灾和人身伤亡的损失也是很大的。(四)球雷关于球雷的研究，还没有完整的理论。通常认为它是一个炽热的等离子体，温度极高并发出紫色或红色的发光球体，直径一般在几厘米～几十厘米。球雷通常沿水平方向以1～2m/s的速度上下滚动，有时距地面0.5～1m，有时升起2～3m。它在空中漂游的时间可由几秒到几分钟。球雷常由建筑物的孔洞、烟囱或开着的门窗进入室内，有时也通过不接地的门窗铁丝网进入室内。-201-

8、《电气防火及火灾监控》电子教材球雷有时自然爆炸，有时遇到金属管线而爆炸。球雷遇到易燃物质（如木材、纸张、衣物、被褥等）则造成燃烧，遇到可爆炸的气体或液体则造成更大的爆炸。三、雷电危害雷电有很大的破坏力，有多方面的破坏作用。雷电可使电气