摘 要: 雷電是不可避免的自然災害,地球上任何時候都有雷電在活動。據(jù)統(tǒng)計,全球每秒鐘就有1800陣雷雨,伴隨600次閃電,其中就有100個炸雷擊落地面。雷電產(chǎn)生強大電流對人類的生產(chǎn)、生活造成極大傷害。因此,在建筑物中采取相應的防雷接地措施是十分必要的。本文將從雷電形成及其危害談起,對建筑防雷接地問題進行綜合論述,并且探討相應的防雷接地措施。
關(guān)鍵詞:雷電, 災害 , 防雷 , 接地
一、雷電的形成、危害及特點
1. 雷電的形成
雷電是一種大氣放電現(xiàn)象。當太陽把地面曬得很熱時,地面的熱空氣攜帶大量的水汽不斷地上升到高空,形成大范圍的積雨云。那么,由于同一種物質(zhì)質(zhì)量相當,又帶上相同的電荷。經(jīng)過運動,帶上相同電荷的質(zhì)量較重的物質(zhì)會到達云層的下部(一般為負電荷);帶上相同電荷的質(zhì)量較輕的物質(zhì)會到達云層的上部(一般為正電荷)。這樣,同性電荷的匯集就形成了一些帶電中心,當異性帶電中心之間的空氣被其強大的電場擊穿時,就形成云間放電。當帶負電荷的云層向下靠近地面時,地面的凸出物、金屬等會被感應出正電荷,隨著電場的逐步增強,雷云向下形成下行先導,地面的物體形成向上閃流,二者相遇即形成 對地放電,這種放電也就是落雷。當云層放電時,由于云中的電流很強,通道上的空氣瞬間被燒得灼熱,溫度高達6000—20000℃,所以發(fā)出耀眼的強光,這就是閃電,而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹,同時也會使水滴汽化膨脹,從而產(chǎn)生沖擊波,這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲?!?br />
2. 雷電的危害
落雷時,它會破壞建筑物,損壞電氣設備,傷害人畜。這種放電時間短促,一般約50-100微秒,但電流則異常強大,能達到數(shù)萬安培到數(shù)十萬安培。閃電時,它將釋放出大量熱能,瞬間能使空氣溫度升高1-2萬度,空氣的壓強可達70個大氣壓,這樣大的能量,具有極大的破壞力,往往會造成火災和人畜的傷亡。據(jù)統(tǒng)計,全球每秒鐘就有1800陣雷雨,伴隨600次閃電,其中就有100個炸雷擊落地面,造成建筑物、發(fā)電、通訊和影視設備的破壞,引起火災,斃傷人、畜、每年經(jīng)濟損失約10億美元,死亡3000人以上。
3. 雷電的主要特點:
(1).沖擊電流大。其電流高達幾萬~幾十萬安培。
(2).時間短。一般雷擊分為三個階段,即先導放電、主放電、余光放電。整個過程一般不 會超過60微秒。
(3).頻率高。雷電流變化梯度大,有的可達10千安/微秒。
(4).沖擊電壓高。強大的電流產(chǎn)生的交變磁場,其感應電壓可高達上億伏。
二、雷電的種類
雷電主要有四種類形:直擊雷、閃電感應、閃電電涌侵入。
1. 直擊雷:
直擊雷是帶電云層(雷云)與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象,并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用。指帶電的云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象,主要危害建筑物、建筑物內(nèi)電子設備和人。
直擊雷的電壓峰值通??蛇_幾萬伏甚至幾百萬伏,電流峰值可達幾萬~幾十萬安培,其之所以破壞性很強,主要原因是雷云所蘊藏的能量在極短的時間(其持續(xù)時間通常只有幾微秒到幾百微秒)就釋放出來,從瞬間功率來講,是巨大的。
2. 閃電感應:
閃電感應是室內(nèi)弱電設備的天敵。直擊雷放電過程中,強大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物產(chǎn)生電磁感應發(fā)生高電壓以及發(fā)生閃擊的現(xiàn)象,主要危害建筑物內(nèi)電子設備。是閃電放電瞬間,在附近導體產(chǎn)生的靜電感應和電磁感應,它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花放電。
閃電靜電感應:由于雷云的作用,使附近導體感應并積聚大量與雷云相反極性的束縛電荷,當雷云主放電時,雷電先導通道中的電荷迅速中和,原來處于雷云附近導體中與雷云相反極性的束縛電荷被釋放出來,形成自由電荷,如不就近泄散入地就會產(chǎn)生很高的電位。
閃電電磁感應:由于雷電流迅速變化(瞬態(tài)脈沖)在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強電磁場,使附近導體上感應出很高的電動勢。
3. 閃電電涌侵入
雷電沖擊波是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產(chǎn)生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。其傳播速度為3x108m/s。雷電侵入波可毀壞電氣設備的絕緣,使高壓竄人低壓,造成嚴重的觸電事故。屬于雷電侵人波造成的雷電事故很多,在低壓系統(tǒng)這類事故約占總雷害事故的70% 。例如,雷雨天,室內(nèi)電氣設備突然爆炸起火或損壞,人在屋內(nèi)使用電器或打電話時突然遭電擊身亡都屬于這類事故。