如何防止雷電的危害利用.doc

如何防止雷電的危害利用 雷電的產(chǎn)生 雷電是怎樣形成的呢？雷電在氣象學(xué)上稱為雷暴。形成雷暴的積雨云高聳濃密，云頂常有大量冰晶，云內(nèi)垂直方向的熱力對流發(fā)展旺盛，不斷發(fā)生起電和放電（閃電）現(xiàn)象，其機制十分復(fù)雜。在放電過程中，閃電通道上的空氣溫度驟升，空氣中水滴汽化膨脹，甚至還有電離現(xiàn)象產(chǎn)生，短時間內(nèi)空氣迅速膨脹，從而產(chǎn)生了沖擊波，導(dǎo)致強烈的雷鳴（打雷）。由于云中的電荷在地面上引起感應(yīng)電荷，使云底與地面之間形成 “ 閃道 ” 。當(dāng)電荷積累和其他條件 （如突出的建筑物、孤立的煙筒和曠地上的人等等）具備時，就會發(fā)生閃電擊地，即雷擊，造成雷電災(zāi)害。自從富蘭克林發(fā)明了避雷針以來，防雷技術(shù)有了很大的發(fā)展， 現(xiàn)代防雷技術(shù)包括建筑物防雷和電器設(shè)備防雷兩大部分，強調(diào)全方位防護，綜合治理，層層設(shè)防的原則，把防雷看作是一個系統(tǒng)工程。建筑物防雷，即在樓頂架設(shè)相應(yīng)的避雷針、網(wǎng)帶。它直接接閃，犧牲自己保護建筑物。它要求保護范圍要能保護到整個建筑物，且接地要良好。電器設(shè)備防雷，即各種設(shè)備線路布置要合理。在相應(yīng)的電源線、信號線、天饋線上加裝過電壓保護器，減少雷電波入侵、雷電感應(yīng)造成的危害。雷電的危害與預(yù)防： 雷電是自然界的放電現(xiàn)象。帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時，它們之間就發(fā)生激烈的放電。由于雷云電壓高電量多，并且放電時間很短，放電電流大，因而雷擊電能很大，能把附近空氣加熱至2000以上?？諝馐軣峒眲∨蛎?，產(chǎn)生爆炸沖擊波并以5000ms的速度在空氣中傳播，最后衰減為音波。在雷電放電地點要出現(xiàn)強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲，這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。 雷電所產(chǎn)生的聲和光對人與建筑物并無破壞作用，而伴隨其同時出現(xiàn)的強大的雷電流是主要的破壞源。這種雷電流的破壞效應(yīng)有兩種，即熱的破壞與機械的破壞。在熱的破壞方面，由于雷電流產(chǎn)生大量熱的過程時間很短，熱量不易散失，因此，如遭雷擊，附近有易著火的物件時，就往往造成火災(zāi)，危害極大。在機械的破壞方面，受雷擊物件的導(dǎo)電能力愈小，所受的機械破壞作用愈大；當(dāng)雷電擊中樹木、木電桿時，其機械的破壞作用尤為顯著。這是由于雷電通路的高溫引起木材纖維內(nèi)濕氣的爆發(fā)性蒸發(fā)而造成劈裂。比較而言，熱的破壞比機械的破壞危害結(jié)果更為嚴重。防止雷電的一般措施是安裝避雷設(shè)施，它由接閃器、引下線及接地裝置三部分組成。 避雷裝置的作用是將雷云引向自身放電，同時提供電流暢通的路徑，使其迅速流向大地，從而使建筑物免受雷電的損害。接閃器是用來直接接收雷擊的金屬體，采用金屬桿時，稱避雷針，可用來保護建筑物、構(gòu)筑物、戶外變配電所。采用金屬線時，稱為避雷線，可用來保護架空線。采用扁鋼或圓鋼時，稱為避雷帶，用來保護建筑物。引下線是接閃器和接地裝置之間的連接線，其作用是給雷電流以暢流的通道。引下線應(yīng)滿足機械強度、耐腐蝕及熱穩(wěn)定的要求，可用銅線、鐵線、扁鋼或建筑物柱子的鋼筋作為引下線。接地裝置用來降低接地電阻，使雷云易于引到暢流通道而擊向接閃器，同時又可快速將雷電流泄向大地深處，以防高電位長期存在于被擊點而造成危害。 雷擊對生命和財產(chǎn)的危害大致有下面三種情況： 1直接雷擊。是雷電直接擊中人、畜或建筑物產(chǎn)生熱的或機械的破壞，造成人身傷亡，建筑物劈裂和引起火災(zāi)等的危害事故。直接雷擊還會在無避雷設(shè)備或避雷設(shè)備裝置不完善時，發(fā)生危險的高電壓、跨步電壓(當(dāng)雷電流經(jīng)過接地裝置向地面流散時，接地裝置附近引起的電位分布不均勻，如有人、畜在這里走動，前后腳所受的電壓相差很大，兩腳之間的電壓差就叫做跨步電壓)、接觸電壓(人接觸到雷電流經(jīng)過的地方，或接觸到因雷電流引起電感應(yīng)的金屬物所受到的電壓)而可能引起人身傷亡。 2感應(yīng)雷擊。當(dāng)附近地區(qū)發(fā)生雷擊時，由電磁場作用而引起靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，這兩種感應(yīng)雷的破壞作用雖次于直接雷擊，但仍會造成火災(zāi)和傷亡事故。 3由架空線傳來的危險電壓。各種電力、照明、電訊等使用的架空線都可能把高壓引入室內(nèi)，這些高電壓或由于感應(yīng)而產(chǎn)生或由于附近有落雷而引起。上海受到這種破壞的為數(shù)較多，如電車遭受雷擊，許多室內(nèi)電表被擊毀，都是由于架空線引入的高電壓所引起的。因此，如何防止從架空線上引入危險電壓和防止雷擊以避免雷害，是一個重要的課題。 可見，雷電引發(fā)的危害是多方面的，而且是相當(dāng)嚴重的，要采取預(yù)防措施，首先應(yīng)了解易遭雷擊的建筑物和部位： 高聳或孤立的建筑物，或雖有避雷設(shè)備但裝備不善的房屋沒有良好接地的金屬屋頂；潮濕地區(qū)的建筑物、樹木等；由于煙氣的導(dǎo)電性，使煙囪特別易遭雷擊；建筑物上有無線電天線而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方；內(nèi)部潮濕的建筑物；沒有裝設(shè)避雷設(shè)備或接地不良的易揮發(fā)性的地上貯油罐；郊區(qū)雷擊比市區(qū)多；平屋面雷擊部位往往發(fā)生在四角上，對有坡度的屋面一般打在屋脊山墻上。1人避免雷擊的方法 (1)在雷雨時，人不要靠近高壓變電間、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電桿、大樹、旗桿等，更不要站在空曠的高地上或大樹下躲雨。 (2)不能撐用金屬立柱的雨傘。在郊區(qū)或露天操作時，不能使用金屬工具，如鐵撬棒等。 (3)不要穿潮濕的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。 （4）當(dāng)雷電來臨時，你感到頭發(fā)豎起，預(yù)示將遭雷擊，則應(yīng)立即蹲下，身子向前彎曲，并將手放在膝蓋上。切勿在地下躺平，也不得把手放在地上。2建筑物上裝設(shè)避雷裝置 它主要是將雷電流引入大地而消失，有時由它自身來接受雷的放電，有時它承受了雷擊而保護了建筑物。避雷裝置根據(jù)建筑物的要求不同，分別有獨立裝置和裝在建筑物頂上的兩種形式。它主要由以下三個部分構(gòu)成： (1)接受電的導(dǎo)體，簡稱為雷電接受器，是雷電裝置的最高部分。目前采用的有避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)，以及避雷帶和避雷短針相結(jié)合的一種形式。 避雷針的保護范圍，一般其外側(cè)保護角不應(yīng)大于45度。 避雷針一般不超過15m。獨立避雷擊高度可達2030m。木制的獨立避雷針也可達1525m高。 (2)引導(dǎo)線，是避雷保安裝置的中段部分，上連接雷電接受器，下連接地裝置。其材料可采用扁鐵。為了防銹，焊接后立即刷漆，一殷引導(dǎo)線裝接在室外，一個建筑物不少于兩根。如鋼鐵制作的獨立避雷針可省去引導(dǎo)線。木制獨立避雷針須沿木桿裝設(shè)引導(dǎo)線。鋼筋混凝土建筑物內(nèi)的鋼筋也可利用作為引導(dǎo)線，效果較好，既可靠又經(jīng)濟。引導(dǎo)線避免用絞線，因時間長久后，絞線容易造成空隙而在雷擊時產(chǎn)生跳隙火花。安裝時最好用直線，如必要有彎頭時，須大于90度，這樣可以防止雷擊產(chǎn)生火花。 (3)接地裝置，即接地極，是避雷保安裝置最底下的部分。必須根據(jù)建筑物的性質(zhì)，決定其接地電阻值。在選擇接地裝置地點時，應(yīng)首先考慮跨步電壓對人身反擊，最好選擇人少偏僻之處。不可能時，可做均壓網(wǎng)或用環(huán)狀接地。所謂均壓網(wǎng)，是在接地極上面加一鋼筋網(wǎng)。所謂環(huán)狀接地，是把接地極用三組以上連接起來，也可利用自來水管和樁基基礎(chǔ)作天然接地線，但必須符合電阻值等的要求雷電的利用： （1）閃電可給大自然補充臭氧，電光閃閃能把大氣層中不斷損失的電荷重新帶回地面使之平衡,閃電能合成臭氧（O3）。 （2）雷電可以制造氮肥，雷電產(chǎn)生的高溫、高壓的特殊條件，可使大氣中的氮和氧合成，生成硝酸鹽，硝酸鹽能被植物直接吸收，對農(nóng)作物生長十分有利。 （3）雷電還可以幫助找礦，雷電具有喜歡打擊容易導(dǎo)電的物體的特點，幫助尋找礦脈。如某地經(jīng)常出現(xiàn)閃電，再結(jié)合探礦方法，可以尋找金屬礦藏。 （4）雷電可預(yù)計未來的天氣，給人們提供可靠的信息，利國利民。近年來人類感興趣的是：一方面怎么預(yù)防雷電，減少傷害和損失，但在另一方面正在積極探索如何利用雷電，使雷電給人類造福，創(chuàng)新的財富。雷電防護事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的需求： 雷電防護事業(yè)是氣象事業(yè)的一個重要領(lǐng)域，隨著我國經(jīng)濟的快速增長和雷電災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失的增大。雷電防護事業(yè)為社會防雷減災(zāi)做出了很大的貢獻，國家十分重視雷電防護工作及其未來的發(fā)展。 雷電防護事業(yè)未來的發(fā)展必須緊密結(jié)合國家需求和國際科技發(fā)展趨勢，建立和發(fā)展研究型業(yè)務(wù)體制，從根本上解決科研與業(yè)務(wù)脫節(jié)的問題，促進科研成果向業(yè)務(wù)服務(wù)轉(zhuǎn)化