雷电及防护10
雷 电 危 害
古籍中关于雷击事故
北宋著名科学家沈括(1031-1095年)在《梦溪笔谈》中,记述了一次球状闪电的实况,描述了暴雷运行的过程。
球形闪电自天空进入“堂之西室”后,又从窗间檐下而、放电时间短、辐射强等特征。
雷 击 :当天空中有雷云的时候,因雷云带有大量电荷,由于静电感应作用,雷云下方的地面和地面上的物体都带上与雷云相反的电荷。雷云与其下方的地面就成为一个已充电的电容器,当雷云与地面之间的电压高到一定的时候,地面上突出的物体会放电
尖端放电(实验演示)
雷击具有一定的规律
雷击其实与带电体发生电火花相似,都是电场击穿空气而发生的放电现象。物体的尖端处,就较容易击穿空气出现放电火花。因此,突出地面越高的物体和导电性能越好的物体就越容易受到雷击。
雷电活动具有一定的规律
雷电的大小和多少以及活动情况,与各个地区的地形、气象条件及所处的纬度有关。一般山地雷电比平原多,建筑越高,遭雷击的机会越多。
雷电活动日
雷电活动从季节来讲以夏季最活跃,冬季最少。
从地区分布来讲是赤道附近最活跃,随纬度升高而 减少。
我均雷电日的分布大致可以划分为四个区域:
西北地区一般15日以下;
长江以北大部分地区在15~20日之间;
长江以南地区平均雷电日达40日以上;
北纬23°以南地区平均雷电日达80日。
(广东的雷州半岛地区及海南省,是我均雷电日高达120--130日。 )
总的来说,我国是雷电活动很强的国家。极地最少。
雷击的选择性
年平均雷电日这一数字只能给人们提供概略的情况。事实上,即使在同一地区内,雷电活动也有所不同,有些局部地区,雷击要比邻近地区多得多。如广州的沙河,北京的十三陵等地。我们称这些地方为该地区的“雷击区” 。如果地面土壤电阻率的分布不均匀,则在电阻率特别小的地区,雷击的几率较大。这就是在同一区域内雷击分布还是不均匀的原因。这是因为在雷电先驱放电阶段中,地中的电导电流主要是沿着电阻率较小的路径流通,使地面电阻率较小的区域被感应而积累了大量与雷云相反的异性电荷,雷电自然就朝这些地区发展。
与 地质、地理条件有关(地形、地下矿床)
这种现象我们称之为“雷击选择性” 。
易雷击的几种情况1
在湖沼、低洼地区和地下水位高的地方也容易遭受雷击,因电阻率特别小。
此外地面上的设施情况,也是影响雷击选择性的重要因素。
如果地面上有一座较高的尖顶建筑物,例如一座很高的铁塔,由于这些建筑物的尖顶具有较大的电场强度,雷电先驱自然会被吸引向这些建筑物,这就是高耸突出的建筑物容易遭受雷击的缘故。
在旷野,即使建筑物并不高,但是由于它是比较孤立、突出,因此也比较容易遭受雷击。调查结果表明,在田野里供休息的凉亭、草棚、水车棚等遭受雷击的事故是很多的。
易雷击的几种情况2
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,这就等于加高了烟囱的高度,这也是烟囱易于遭受雷击的原因之一。因此,在一支较高的烟囱附近,如果有一支较低的烟囱,在高烟囱不冒烟而低烟囱冒烟的情况下,雷电往往直接击在低烟囱上。所以在高低两条烟囱并排时,即使低烟囱在高烟囱雷电保护范围之内,但仍然要求两条烟囱都要装避雷装置。
建筑的结构、内部设备情况和状态,对雷击选择性都有很大关系。
金属结构的建筑物、内部有大型金属体的厂房,或者内部经常潮湿的房屋,由于具有很好的导电性,都比较容易遭受雷击。
雷电的危害主要有
雷电产生强大电流,瞬间通过物体时产生高温,引起燃烧、熔化;
雷击爆炸作用和静电作用能引起树林、电杆、房屋等物体被劈裂倒塌;
雷电放电时能使物体产生数万度高温,空气急剧膨胀扩散,产生冲击波,具有一定的破坏力;
雷电流在周围空间形成强大电磁场。电磁感应能使导体的开口处产生火花放电,如有易燃,易爆物品就会引起爆炸或燃烧。而在闭路导体中,因强大的感应电流也会引起燃烧。
尖端放电与避雷针
尖锐、细小的顶端,弯曲很厉害处附近,电场强度剧增,致使这里空气被电离而产生气体放电;当雷雨云过境时,在云与地面间形成强电场。在地面凸出物如建筑物尖顶、树木、山顶草、林木、岩石等尖端附近,等电位面就会很密集,这里电场强度极大,空气发生电离,因而形成从地表向大气的尖端放电。
避雷针
避雷针是一根耸立在建筑物顶上的金属棒与金属引下线和金属接地体等三部分组成的防雷装置。
它的作用是使可能会袭击建筑物的闪电吸引到它上面,再进入地里,借以保护建筑物。
避雷系统
避雷系统
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