防雷基礎(chǔ)知識(shí)課件

防雷基礎(chǔ)知識(shí)防雷基礎(chǔ)知識(shí)1一.概述二.雷電災(zāi)害回放三.雷電的形成四.雷電的分類五.雷電危害形式

六.雷電的描述七.現(xiàn)代防雷技術(shù)的特點(diǎn)八.相關(guān)防雷規(guī)范介紹九.防止遭受雷擊的方法

主要內(nèi)容一.概述主要內(nèi)容2

雷電災(zāi)害是十種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。全球每天約發(fā)生800萬(wàn)次雷電，每年因雷擊造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)。導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、信息系統(tǒng)癱瘓等事故頻繁發(fā)生。從衛(wèi)星、通信、導(dǎo)航、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通信指揮系統(tǒng)和有室外天饋設(shè)備的系統(tǒng)更是雷電的重災(zāi)區(qū)。從某種意義上說(shuō)，科技越發(fā)達(dá)，雷擊對(duì)人類的危害就大。

一.概述

雷電災(zāi)害是十種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。全球每天約發(fā)生3我國(guó)古籍中，有關(guān)雷電理論和避雷實(shí)踐的記載十分豐富。

雷神-信仰起源于中國(guó)古代先民對(duì)于雷電的自然崇拜，因?yàn)檫h(yuǎn)古時(shí)代，氣候變化異常，晴朗的天空會(huì)突然烏云密布，雷聲隆隆，電光閃閃，雷電有時(shí)會(huì)擊毀樹(shù)木，擊喪人畜。使人們認(rèn)為天上有神在發(fā)怒，進(jìn)而產(chǎn)生恐懼之感，對(duì)之加以崇拜。神的形象也從單純的自然神逐漸轉(zhuǎn)變成具有復(fù)雜社會(huì)職能的神。起初，我們祖先弄不清楚雷電是怎么產(chǎn)生的，相信“雷澤有雷神，龍首人頰，鼓其腹則雷”（《史記·五帝紀(jì)》《正義》引《括地志》）的神話，誤以為雷電毀屋擊人是上天發(fā)怒，對(duì)人們進(jìn)行罰誡。

中國(guó)古代防雷的相關(guān)記載：我國(guó)古籍中，有關(guān)雷電理論和避雷實(shí)踐的記載十分豐富。中國(guó)4中國(guó)古代防雷的相關(guān)記載：

雷神到底是什么樣呢？明清時(shí)代，雷神的形象趨于統(tǒng)一，其標(biāo)準(zhǔn)形象概為《集說(shuō)詮真》中所述：“狀若力士，裸胸袒腹，背插兩翅，額具三目，臉赤如猴，下頦長(zhǎng)而銳，足如鷹顫，而爪更厲，左手執(zhí)楔，右手執(zhí)槌，作欲擊狀。自頂至傍，環(huán)懸連鼓五個(gè)，左右盤躡一鼓，稱曰雷公江天君?！笨梢?jiàn)雷神此時(shí)最明顯的特征是猴臉、尖嘴，所以民間有之“雷公臉”、“雷公嘴”的說(shuō)法。中國(guó)古代防雷的相關(guān)記載：雷神到底是什么樣呢？5

到了漢代，人們開(kāi)始以陰陽(yáng)二氣相互作用的理論來(lái)解釋雷電現(xiàn)象，提出、“陰陽(yáng)相薄，感而為雷，激而為霆”（《淮南子·天文訓(xùn)》）的觀點(diǎn)，也就是說(shuō)，陰氣和陽(yáng)氣相接觸，發(fā)生震蕩就形成雷，震蕩劇烈的時(shí)候就形成霹靂。這是關(guān)于雷電成因的一種直觀的、樸素的猜想。盡管這種猜想還不完全符合現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)，但它畢竟是唯物的，它比現(xiàn)代雷電學(xué)說(shuō)要早2000多年。它破除了人們對(duì)上天雷神的迷信，使人們的思想獲得了解放。中國(guó)古代防雷的相關(guān)記載：到了漢代，人們開(kāi)始以陰陽(yáng)二氣相互作用的理論來(lái)解6

在古籍中關(guān)于建筑工程中避雷的記載也十分豐富。南北朝的孟奧《北征記》中有如下記述：“凌云臺(tái)南角一百步，有白石室，名避雷室?！北芾资沂亲钤绯霈F(xiàn)的避雷設(shè)施。南朝劉宋時(shí)人盛弘之撰寫(xiě)過(guò)一部名叫《荊州記》的書(shū)。書(shū)中記載：“湖陽(yáng)縣，春秋寥國(guó)，樊重之邑也。重母畏雷，為母玄石室，叫避之。悉以文石為階砌，至今猶存。從盛弘之的記載看，樊重為母親建造避雷室所使用的全部材料都是文石，文石很可能就是大理石。大理石具有絕緣作用。大理石建造的屋室在一定的條件下是可以避雷的。中國(guó)古代防雷的相關(guān)記載：在古籍中關(guān)于建筑工程中避雷的記載也十分豐富。南7

磚瓦土木是中國(guó)古代建筑的主要材料。宋代以后的建筑師們?yōu)榱耸刮菔矣腥说牡胤奖荛_(kāi)雷擊，精心構(gòu)思，巧妙地消除了電學(xué)上稱為“跨步電壓”的危險(xiǎn)，留下了不少至今令人拍案叫絕的神奇建筑，如四柱不落地的廣西真武閣，四柱不頂天的德慶縣文廟等等。宋、元、明、清代的建筑物多用“雷公柱”（宋代稱棖桿）等措施以避雷。

安文思（葡萄牙傳教士1640年來(lái)華，達(dá)37年）1668年《中國(guó)的十二大奇跡》，1688年譯為英、法文?！熬瞢F（皇宮上）的舌頭指向空中，其腹內(nèi)穿過(guò)金屬條。金屬條一端插入地里。這樣，當(dāng)閃電落在屋上或皇宮時(shí)，閃電就被龍舌引向金屬條通道，并且直奔地下而消散，因而不傷害任何人。中國(guó)古代防雷的相關(guān)記載：磚瓦土木是中國(guó)古代建筑的主要材料。宋代以后的8

湖南岳陽(yáng)重建于1252年的慈氏塔，高39m，塔頂有一鐵杵，從鐵杵連下8條鐵鏈垂到地面，可以映證安文思的描述。在古籍中有關(guān)雷擊的事故的記述就更多了，例如：《續(xù)晉陽(yáng)春秋》：“太元五年，霹靂含殿四柱，殺內(nèi)侍二人。”《晉安帝記》：“義熙三年六月，震太廟鴟尾，徹壁柱，若有文字?！稌x中興書(shū)征祥說(shuō)》：“元興三年，永安王皇后至住巴防，將設(shè)威儀入宮，天大雷震，人馬多死。中國(guó)古代防雷的相關(guān)記載：湖南岳陽(yáng)重建于1252年的慈氏塔，高39m，塔9中世紀(jì)國(guó)外雷擊記載在國(guó)外，在歐州中世紀(jì)也有相當(dāng)多的人把雷電當(dāng)作神的意志，認(rèn)為只能靠祈禱或者敲響教堂里的鐘，才能避免閃電的襲擊。1784年慕尼黑出版的一本書(shū)統(tǒng)計(jì)：33年內(nèi)有388個(gè)教堂的尖頂遭雷擊，共有103個(gè)教堂的司鐘員在鐘樓內(nèi)敲鐘時(shí)死于雷擊。意大利威尼斯城的圣馬可鐘樓從1388～1762年9次被毀于雷擊。1718年4月14日Brittany（布瑞特妮）城一夜之間24個(gè)教堂遭雷擊，其中一個(gè)被徹底毀了，兩名司鐘斃命。

中世紀(jì)國(guó)外雷擊記載在國(guó)外，在歐州中世10中世紀(jì)國(guó)外雷擊記載在1750年富蘭克林已指出，用尖端導(dǎo)體來(lái)保護(hù)房屋。但仍免不了神學(xué)的阻礙，有人認(rèn)為在教堂尖頂上裝鐵棒是褻瀆（xièdú）上帝，不想裝避雷針，而且把上百噸的軍用炸藥內(nèi)存在有拱頂?shù)慕烫么髲d里，以求得上帝的保護(hù)，認(rèn)為這是最安全的。1767年閃電擊中了威尼斯一個(gè)貯放了幾百噸炸藥的教堂的拱頂，引起大爆炸，3000人喪生，威尼斯城大半被毀。1856年Rhodes（希臘羅德島）一個(gè)教堂發(fā)生類似災(zāi)禍，4000人喪生。還有另一種情況，由于科學(xué)上的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)而拒絕避雷針的，如東印尼的理事會(huì)認(rèn)為避雷針有產(chǎn)生高電位的危險(xiǎn)，下令蘇門答蠟島Malaga上（馬拉加）要塞拆去避雷針，1782年閃電點(diǎn)燃了要塞放的400桶炸藥，造成巨災(zāi)。中世紀(jì)國(guó)外雷擊記載在1750年富蘭11

近幾年

國(guó)外情況據(jù)美國(guó)國(guó)家雷電安全研究所關(guān)于雷電所造成的經(jīng)濟(jì)影響的一份調(diào)查報(bào)告表明，美國(guó)每年因雷擊造成的損失約50～60億美元。每年因雷擊造成的火災(zāi)3萬(wàn)多起，50%野外火災(zāi)與雷電有關(guān)；30%的電力事故與雷電有關(guān)；有4／5石油產(chǎn)品儲(chǔ)存和儲(chǔ)藏罐事故是由雷擊引起的；由于雷電和操作過(guò)電壓造成物理裝置的損失約占80%。近幾年國(guó)外情況據(jù)美國(guó)國(guó)家雷電安全研究12過(guò)電壓

31,68%(雷擊及操作過(guò)電壓)盜竊7,01%火災(zāi)4,88%

水災(zāi)6,22%

不小心/誤操作22,67%其它

26,76%風(fēng)暴

0,78%德國(guó)電子保險(xiǎn)公司對(duì)8722件案例損壞原因的分析圖過(guò)電壓盜竊火災(zāi)水災(zāi)不小心/誤操作其它風(fēng)暴德國(guó)電子保13

我國(guó)也是雷暴活動(dòng)十分頻繁的國(guó)家。全國(guó)有20幾個(gè)省會(huì)城市雷暴日都在50天以上，最多可達(dá)134天。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)3000～4000人，財(cái)產(chǎn)損失50～100億元人民幣。近年來(lái)，電子信息系統(tǒng)遭受雷電損失急劇增加，因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)正向高頻率、高速度、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。電磁干擾，特別是雷電電磁脈沖干擾對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的影響越來(lái)越突出。另外，隨著城市建筑物的增高，收受雷電的幾率也增大。電子信息系統(tǒng)受損后，除直接損失外，間接損失往往很難估量。因此，信息時(shí)代的到來(lái)，已使雷電電磁脈沖的防護(hù)成為當(dāng)務(wù)之急。我國(guó)也是雷暴活動(dòng)十分頻繁的國(guó)家。全14

數(shù)據(jù)線纜TV電話230/400VMCR110kVABCCompany移動(dòng)基站2km一個(gè)雷電的電磁脈沖可影響幾公里范圍的電子設(shè)備，這也使電子設(shè)備受損的幾率增大.數(shù)據(jù)線纜TV電話230/400VMCR110kVABC15

由于石化生產(chǎn)裝置及儲(chǔ)罐大部分采用金屬外殼，而且有的特殊裝置為了滿足生產(chǎn)的需要，體積超高，如各種流程塔等設(shè)備，因此最易遭受雷擊。石化企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，常常使用和儲(chǔ)存大量的易燃易爆物品，而且生產(chǎn)區(qū)內(nèi)許多高大的化工裝置，特別是0區(qū)，1區(qū)場(chǎng)所，可能有爆炸性混合氣體存在，只要遇到雷擊就會(huì)發(fā)生燃燒爆炸。雷擊時(shí)，產(chǎn)生的強(qiáng)烈的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)，對(duì)化工生產(chǎn)裝置及罐區(qū)內(nèi)儲(chǔ)存的易燃易爆物品均會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞作用，給石化生產(chǎn)裝置造成致命的破壞。極易造成易燃易爆物品的燃燒和爆炸。

由于石化生產(chǎn)裝置及儲(chǔ)罐大部分采用金屬外殼16

在雷雨季節(jié)，雷擊的危險(xiǎn)性加大，這就需我們石化企業(yè)要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的防雷電管理，不斷完善設(shè)備防雷系統(tǒng)，由于有些設(shè)備已經(jīng)使用多年，防雷設(shè)施腐蝕情況較為嚴(yán)重，有的接地線腐蝕銹斷，還有設(shè)備的改造、建構(gòu)筑物的變動(dòng)等改變了廠區(qū)的雷電保護(hù)環(huán)境造成了安全生產(chǎn)的隱患。電氣儀表是弱電系統(tǒng)極易造成雷電的破壞，要定期請(qǐng)專業(yè)防雷檢測(cè)隊(duì)伍開(kāi)展防雷防靜電設(shè)備安全檢查，特別要重點(diǎn)加大對(duì)電氣儀表防雷隱患的排查，及時(shí)進(jìn)行整改，才能真正確保各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的裝置電氣、儀表等系統(tǒng)正常運(yùn)行。在雷雨季節(jié)，雷擊的危險(xiǎn)性加大，這就需17二.雷電災(zāi)害回放二.雷電災(zāi)害回放18雷擊配電線路

1979年7月13日因雷電擊中電線，導(dǎo)致紐約900萬(wàn)人斷電25小時(shí)，財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)1.5億美元。

雷擊配電線路1979年7月13日因雷電擊中電線，導(dǎo)19雷擊女兒墻外沿雷擊女兒墻外沿20法航客機(jī)在加拿大機(jī)場(chǎng)遭雷擊起火22人輕傷飛機(jī)冒出滾滾濃煙

加拿大多倫多皮爾遜國(guó)際機(jī)場(chǎng)一架法國(guó)航空公司客機(jī)在著陸時(shí)沖出機(jī)場(chǎng)跑道并起火燃燒。在這起事故中有22人輕傷，但沒(méi)有人在事故中喪生。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的結(jié)果顯示，客機(jī)在著陸時(shí)很明顯遭到雷電襲擊，著陸后沖出跑道，并栽進(jìn)了加拿大401高速公路邊的溝里。法航客機(jī)在加拿大機(jī)場(chǎng)遭雷擊起火22人輕傷飛機(jī)冒出滾滾濃煙21廣州市某棉廠遭受雷擊起火損失慘重。

廣州市某棉廠遭受雷擊起火損失慘重。22森林曠野植被雷擊起火4．2002年7月28日內(nèi)蒙古大興安嶺北部原始林區(qū)因雷擊引發(fā)建國(guó)以來(lái)最為嚴(yán)重的雷擊森林火災(zāi)，火災(zāi)涉及19個(gè)貨場(chǎng)，過(guò)火面積達(dá)4萬(wàn)公頃。

森林曠野植被雷擊起火4．2002年7月28日內(nèi)蒙古大興安嶺北23渦輪發(fā)電機(jī)受到雷擊的損渦輪發(fā)電機(jī)受到雷擊的損24過(guò)電壓產(chǎn)生的后果過(guò)電壓產(chǎn)生的后果25某化工廠儲(chǔ)罐燒毀

某化工廠儲(chǔ)罐燒毀

26幾起雷擊事故（1）2004年6月26日下午14時(shí)左右浙江臨海市杜橋鎮(zhèn)杜前村30位農(nóng)民在一塊約100m2閑置的宅基地上臨時(shí)搭建屋內(nèi)避雨，不幸慘遭雷擊，全部被擊倒在地，當(dāng)場(chǎng)擊死11人，死者被強(qiáng)大的氣流推出3米多遠(yuǎn)。受傷者被送往附近醫(yī)院搶救，截至27日傍晚，死亡人數(shù)達(dá)17人，其他13位已脫離危險(xiǎn)在繼續(xù)治療。同時(shí)在雷擊點(diǎn)附近民宅內(nèi)的家用電器也遭到不同程度的損壞，不完全統(tǒng)計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上百萬(wàn)元。這是臺(tái)州建國(guó)以來(lái)最嚴(yán)重的一次雷擊傷亡人員事件。幾起雷擊事故（1）2004年6月26日下午14時(shí)左右浙江臨海27嚴(yán)重的一次雷擊傷亡人員事件嚴(yán)重的一次雷擊傷亡人員事件28（2）2001年5月8日16時(shí)30分，惠陽(yáng)市秋長(zhǎng)鎮(zhèn)元翔制品廠遭雷擊，引發(fā)化學(xué)物品爆炸，造成7死6人重傷11人輕傷，直接損失1000多萬(wàn)元，原因是不符合防雷設(shè)計(jì)規(guī)范。該廠負(fù)責(zé)人被刑事拘留，鎮(zhèn)政府、市工商局消防大隊(duì)被通報(bào)評(píng)。（2）2001年5月8日29惠州秋長(zhǎng)鎮(zhèn)元翔制品廠雷擊爆炸現(xiàn)場(chǎng)

惠州秋長(zhǎng)鎮(zhèn)元翔制品廠雷擊爆炸現(xiàn)場(chǎng)

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（3）

2000年8月26日04時(shí)15分，高州根子鎮(zhèn)和豐加油站遭雷擊發(fā)生大火，燒毀油庫(kù)、油罐、油機(jī)及附屬設(shè)施一大批，經(jīng)濟(jì)損失20多萬(wàn)元，原因是不及時(shí)整改。（3）2000年8月26日04時(shí)15分，高州根子鎮(zhèn)和豐31（4）

1998年7月13日下午4時(shí)10分武漢市黃陂縣石油總公司橫店石油儲(chǔ)庫(kù)遭直擊雷擊，造成庫(kù)區(qū)4號(hào)儲(chǔ)罐起火爆炸，燒毀0號(hào)柴油125t及1000m3柴油罐一座，死傷140多人，造成直接經(jīng)濟(jì)損失3400多萬(wàn)元。

廣州吉山化工倉(cāng)庫(kù)起火爆炸

廣州吉山化工倉(cāng)庫(kù)起火爆炸（4）1998年7月13日下午4時(shí)10分武漢市黃陂縣石油總32（5）1989年8月12日，我國(guó)黃島油庫(kù)遭雷擊起火爆炸，大火燃燒了104小時(shí)，燒掉原油4萬(wàn)立方米，燒毀了占地250畝的罐區(qū)和設(shè)備，燒掉10輛消防車，造成19人死亡，78人受傷，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到到8500萬(wàn)元（直接損失3500萬(wàn)元）。（5）1989年8月12日，我國(guó)黃島油庫(kù)遭雷擊起火爆炸，大火33黃島事件圖片資料黃島事件圖片資料34

（6）1984年，重慶市渝中區(qū)上清寺紅球壩附近發(fā)生埋地燃?xì)夤艿辣焕讚舸┑睦诪?zāi)事故；

（7）1999年4月23日，永川市跳蹬河農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)商住樓由于天然氣管道敷設(shè)在屋面成為接閃器，造成了雷擊導(dǎo)致天然氣調(diào)壓箱爆炸燃燒，封鎖通道，引起住戶恐慌，72家住戶聯(lián)名向永川市人民政府、永川市人大上告的社會(huì)事件發(fā)生；（6）1984年，重慶市渝中區(qū)上清寺紅球壩附近發(fā)生埋地燃35

（8）2001年7月和8月，重慶大學(xué)水電中心A區(qū)配氣站2次遭雷擊，擊壞計(jì)量設(shè)備，直接經(jīng)濟(jì)損失3萬(wàn)元，間接經(jīng)濟(jì)損失10萬(wàn)元。（9）2001年7月11日下午，北京市工體東路一號(hào)樓遭雷擊，造成整座樓掉閘停電，擊壞十余戶電視機(jī)高頻頭，有幾人看到了一火球從樓頂晃過(guò)，其中有一住戶由于雷擊使煤氣表底冒出有一、二尺長(zhǎng)的火苗，把閘門關(guān)了，火才熄滅，由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)，未造成更大的損失。——《雷電災(zāi)害典型案例分析》

36（10）2002年7月21日，重慶市巴南區(qū)大雨傾盆，突然“咔嚓”一聲閃電后，位于巴南區(qū)李家沱的重慶市電信局宿舍樓的調(diào)壓箱發(fā)生火花，據(jù)分析是由于調(diào)壓箱與供氣管道未形成等電位，雷擊感應(yīng)產(chǎn)生火花放電。

（11）2002年10月16日，開(kāi)縣采輸氣作業(yè)區(qū)東64#井遭雷擊，損壞電子設(shè)備29臺(tái)。（10）2002年7月21日，重慶市巴南區(qū)大雨傾盆，突然“咔37（12）

2004年5月29日晚7時(shí)45分,四川瀘州市納溪區(qū)一居民樓下發(fā)生一起因天然氣沿管道裂隙泄漏，遇雷擊后點(diǎn)燃?xì)怏w產(chǎn)生爆炸事故，造成5人死亡,1人重傷,34人輕傷。此次爆炸事故造成永寧路社區(qū)數(shù)千居民停水停電、河西片區(qū)上萬(wàn)居民停氣。新華網(wǎng)，2004年5月30日

（13）2005年6月26日晚，北京市昌平區(qū)某賓館遭雷擊，造成鍋爐房燃?xì)庾钥叵到y(tǒng)、泵房自控系統(tǒng)及安防監(jiān)控紅外探頭多支損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約5萬(wàn)元?！?005年全國(guó)雷電災(zāi)害典型案例選編》（12）2004年5月29日晚7時(shí)45分,四川瀘州市納溪38（14）2007年4月1日，合肥市大雨滂沱、雷電交加，位于肥東的合肥天然氣總站電路被雷電擊中，造成生產(chǎn)癱瘓，無(wú)法生產(chǎn)壓縮天然氣?！不招侣劸W(wǎng)（15）2008年7月，南寧市某燃?xì)夤驹馐芾讚?，主控室的PLC控制系統(tǒng)、空混系統(tǒng)（液化氣）、儀表控制盤、現(xiàn)場(chǎng)泄漏報(bào)警系統(tǒng)失靈；熱值儀、原力變送器、儀表盤、報(bào)警器損壞，此次雷災(zāi)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約20萬(wàn)元。

——南國(guó)早報(bào)網(wǎng)2009年6月11日（14）2007年4月1日，合肥市大雨滂沱、雷電交加，位于肥39

（16）2010年05月05日在秦皇島撫寧縣榆關(guān)鎮(zhèn)龍口店村村邊，一天然氣管道中轉(zhuǎn)點(diǎn)遭雷擊爆炸起火。經(jīng)消防、燃?xì)夤镜榷嗖块T聯(lián)合搶險(xiǎn)，經(jīng)近三個(gè)小時(shí)的努力，著火點(diǎn)熄滅，未造成人員傷亡。據(jù)介紹，遭雷擊著火的中轉(zhuǎn)點(diǎn)為永唐秦天然氣管道秦皇島市撫寧縣段15號(hào)閥室。險(xiǎn)情發(fā)生后，公司配合當(dāng)?shù)卣o急疏散周邊人員，截?cái)嗌舷掠伍y室，放空管道天然氣，并暫停秦皇島站向下游供氣。同時(shí)，全力組織現(xiàn)場(chǎng)搶修。

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2010年05月05日

燕趙晚報(bào)

（16）2010年05月05日在秦皇島撫寧縣榆關(guān)鎮(zhèn)龍40秦皇島天然氣管道中轉(zhuǎn)點(diǎn)遭雷擊起火

大火映紅了天空

秦皇島天然氣管道中轉(zhuǎn)點(diǎn)遭雷擊起火大火映紅了天空41造成雷災(zāi)的多樣性和復(fù)雜性

由于雷電具有隨機(jī)性、瞬時(shí)性和危險(xiǎn)性三大特點(diǎn)，因此，雷電災(zāi)害的發(fā)生同時(shí)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：雷電災(zāi)害影響的范圍不是百分之百雷電災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間不是百分之百雷電災(zāi)害的防治措施不是百分之百目前人類是無(wú)法制止雷電的。人們力所能及——預(yù)防和限制造成雷災(zāi)的多樣性和復(fù)雜性由于雷電42三.雷電的形成

當(dāng)天空烏云密布，雷雨云迅猛發(fā)展時(shí)，突然一道奪目的閃光劃破長(zhǎng)空，接著傳來(lái)震耳欲聾的巨響，這就是閃電和打雷，亦稱為雷電。雷屬于大氣聲學(xué)現(xiàn)象，是大氣中小區(qū)域強(qiáng)烈爆炸產(chǎn)生的沖擊波形成的聲波，而閃電則是大氣中發(fā)生的火花放電現(xiàn)象。閃電和雷聲是同時(shí)發(fā)生的，但它們?cè)诖髿庵袀鞑サ乃俣认嗖詈艽?，因此人們總是先看到閃電然后才聽(tīng)到雷聲。光每秒能走30公里，而聲音只能走340米。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，我們可以從看到閃電起到聽(tīng)到雷聲止，這一段時(shí)間的長(zhǎng)短，來(lái)計(jì)算閃電發(fā)生處離開(kāi)我們的距離。假如閃電在西北方，隔10秒聽(tīng)到了雷聲，說(shuō)明這塊雷雨云距離我們約有3400米遠(yuǎn)。三.雷電的形成當(dāng)天空烏云密布，雷雨云迅猛43

雷電的形成

雷電的形成機(jī)理:

大氣物理學(xué)的一個(gè)分支。主要研究電離層以下大氣中發(fā)生的各種電現(xiàn)象和它們的產(chǎn)生與相互作用過(guò)程的規(guī)律及應(yīng)用。遠(yuǎn)古人類對(duì)雷電現(xiàn)象充滿恐懼，18世紀(jì)中葉(1752年6月)美國(guó)B.富蘭克林的第一次風(fēng)箏探測(cè)雷電試驗(yàn)以后，雷電的本質(zhì)逐漸被人類認(rèn)識(shí)，20世紀(jì)20~30年代以后，人們逐步對(duì)云中起電，閃電和雷的物理特性、形成機(jī)制等進(jìn)行研究產(chǎn)生了大氣電學(xué)。作為電學(xué)先驅(qū)者，富蘭克林在電學(xué)史上第一次明確提出了前后一致的電學(xué)學(xué)說(shuō)，即有名的「一流論」（或稱「單流體說(shuō)」），認(rèn)為電可用正負(fù)符號(hào)區(qū)別，但不能把它們視作兩種截然不同的流體。

雷電的形成雷電的形成機(jī)理44

在大氣電學(xué)方面，他第一個(gè)發(fā)現(xiàn)雷是由電造成的。他發(fā)現(xiàn)閃電是一種電荷，這有很大的實(shí)際用途。他知道電流可被針尖吸引，但不知道閃電是否也會(huì)被吸引。一七五二年，他進(jìn)行了有名的、但也是危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在費(fèi)城郊野進(jìn)行，在一個(gè)行雷閃電的日子，他把一只鑲有金屬在頂部的風(fēng)箏放入云層去，連接風(fēng)箏下端的線上則系著鑰匙，當(dāng)行雷閃電之際，他即用手緊握鑰匙，當(dāng)即感覺(jué)一種輕微的震動(dòng)，流經(jīng)拳頭，然后通過(guò)身體，進(jìn)入地面。他這次實(shí)驗(yàn)，除了證明天電是一種放電現(xiàn)象，破除了人們對(duì)雷電的迷信外，還發(fā)明了避雷針，使高樓大廈免被雷轟。

圖：富蘭克林放風(fēng)箏進(jìn)行雷電實(shí)驗(yàn)

在大氣電學(xué)方面，他第一個(gè)發(fā)現(xiàn)雷是由電造成的。他45

雷云形成的物理過(guò)程

閃電，俗稱雷電，是自然大氣中的超強(qiáng)（能量）、超長(zhǎng)（距離）放電現(xiàn)象。一般產(chǎn)自雷雨云（即雷暴、雷暴云或積雨云），其中最重要的就是積雨云。

積雨云生成發(fā)展的三個(gè)基本條件空氣中必須有足夠的水汽有使潮濕水氣強(qiáng)烈上升的氣流有使潮濕空氣上升凝結(jié)成水珠或冰晶的氣象條件

雷電的形成：雷電的形成：46

雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云中，積雨云在形成過(guò)程中，某些云團(tuán)帶正電荷，某些云團(tuán)帶負(fù)電荷。它們對(duì)大地的靜電感應(yīng)，使地面或建（構(gòu)）筑物表面產(chǎn)生異性電荷，當(dāng)電荷積聚到一定程度時(shí)，不同電荷云團(tuán)之間，或云與大地之間的電場(chǎng)強(qiáng)度可以擊穿空氣（一般為25-30KV/cm），開(kāi)始游離放電，我們稱之為"先導(dǎo)放電"。云對(duì)地的先導(dǎo)放電是云向地面跳躍式逐漸發(fā)展的，當(dāng)?shù)竭_(dá)地面時(shí)（地面上的建筑物，架空輸電線等），便會(huì)產(chǎn)生由地面向云團(tuán)的逆導(dǎo)主放電。

雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云中，積雨云在形47雷電發(fā)展的先導(dǎo)放電1先導(dǎo)放電通道；2強(qiáng)游離區(qū)；3主放電通道雷電發(fā)展的先導(dǎo)放電1先導(dǎo)放電通道；2強(qiáng)游離區(qū)；348在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會(huì)出現(xiàn)很大的電流（一般為幾十kA至百kA），隨之發(fā)生強(qiáng)烈放電閃光，這就是閃電；強(qiáng)大的電流把閃電通道內(nèi)的空氣急劇加熱到一萬(wàn)度以上使空氣驟然膨脹而發(fā)出巨大響聲，這就是雷，這一過(guò)程就形成了雷電。在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會(huì)出現(xiàn)49負(fù)極性CG負(fù)極性CG50圖為一次正性回?fù)暨^(guò)程圖為一次正性回?fù)暨^(guò)程51雷屬于大氣聲學(xué)現(xiàn)象，是大氣中小區(qū)域強(qiáng)烈爆炸產(chǎn)生的沖擊波形成的聲波，而閃電則是大氣中發(fā)生的火花放電現(xiàn)象。閃電和雷聲是同時(shí)發(fā)生的，但它們?cè)诖髿庵袀鞑サ乃俣认嗖詈艽?，因此人們總是先看到閃電然后才聽(tīng)到雷聲。光每秒能走30公里，而聲音只能走340米。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，我們可以從看到閃電起到聽(tīng)到雷聲止，這一段時(shí)間的長(zhǎng)短，來(lái)計(jì)算閃電發(fā)生處離開(kāi)我們的距離。假如閃電在西北方，隔10秒聽(tīng)到了雷聲，說(shuō)明這塊雷雨云距離我們約有3400米遠(yuǎn)。雷屬于大氣聲學(xué)現(xiàn)象，是大氣中小區(qū)域強(qiáng)烈52

閃電通常是在有雷雨云時(shí)出現(xiàn)，偶爾也在雷暴、雨層云、塵暴、火山爆發(fā)時(shí)出現(xiàn)。閃電的最常見(jiàn)形式按形狀分類是線狀閃電，偶爾也可出現(xiàn)帶狀、球狀、串球狀、枝狀、箭狀閃電等等。按空間位置分類線狀閃電可在云內(nèi)閃、云與云間閃、云與地面間產(chǎn)生，其中云內(nèi)、云與云間閃電占大部分，而云與地面間的閃電僅占六分之一，但其對(duì)人類的危害最大。四.雷電的分類（基本分類）：

閃電通常是在有雷雨云時(shí)出現(xiàn)，偶爾也在雷暴、雨層云53空間位置

晴天放電雷云閃電[云內(nèi)閃電云際閃電云地閃電形狀[線狀閃電（鏈狀）帶狀閃電（球狀）片狀閃電（球）[聲音有聲閃電無(wú)聲閃電[相對(duì)建筑物直擊雷側(cè)擊雷雷擊電磁脈沖（LEMP）根據(jù)閃電出現(xiàn)位置、形狀、聲音和危害分類空間位置晴天放電雷云閃電[云內(nèi)閃電云際閃電云地閃電形狀[線54打雷和閃電打雷和閃電55線狀閃電線狀閃電56枝狀閃電枝狀閃電57株?duì)铋W電株?duì)铋W電58

比較罕見(jiàn)，是一條發(fā)光的虛線，一條鏈子一樣在云與大地間放電或云與云間放電時(shí)均可能出現(xiàn)。似乎是介于線狀閃電與球形閃電之間的一種過(guò)渡形式。

鏈形閃電：比較罕見(jiàn)，是一條發(fā)光的虛線，一條鏈子一樣在云與59片狀閃電片狀閃電60球狀閃電球狀閃電61云內(nèi)放電：

在同一塊云中，不同云區(qū)帶有正負(fù)不同的電荷，在正負(fù)荷電區(qū)之間的電場(chǎng)達(dá)到可擊穿強(qiáng)度時(shí)，在同一塊云中同樣可發(fā)生放電現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱之為云內(nèi)放電。云內(nèi)放電：62云際閃電當(dāng)帶有正負(fù)不同電荷的兩塊云之間的電場(chǎng)達(dá)到可擊穿強(qiáng)度時(shí)，在兩塊云之間發(fā)生的放電現(xiàn)象。云際閃電當(dāng)帶有正負(fù)不同電荷的兩塊云之間的電場(chǎng)達(dá)到可擊穿強(qiáng)度時(shí)63云地放電

云地放電64最常出現(xiàn)的一種無(wú)聲放電是被稱為“愛(ài)爾馬圣火”。由于暴風(fēng)雨等原因，大氣中的電場(chǎng)強(qiáng)度大大地增長(zhǎng)起來(lái)，在地球面的突出物體附近，電場(chǎng)強(qiáng)度很容易達(dá)到30kV/cm的強(qiáng)度，導(dǎo)致在突出部分發(fā)生靜寂放電。這是一種非雷云與大地間放電和沒(méi)有雷聲的閃電現(xiàn)象，實(shí)際上就是尖端電暈放電。放電時(shí)，突出物周圍會(huì)呈現(xiàn)出冒煙狀或光膜狀。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度很強(qiáng)時(shí)，就會(huì)形成單獨(dú)束狀放電，由物體周圍放射出來(lái)。這種放電現(xiàn)象對(duì)電訊系統(tǒng)有干擾。無(wú)聲放電：最常出現(xiàn)的一種無(wú)聲放電是被稱為“愛(ài)爾馬圣火”。由于暴65四種類型閃電四種類型閃電66雷電的產(chǎn)生小結(jié)物理特征雷電的產(chǎn)生小結(jié)物理特征67物理特征：雷電放電過(guò)程雷電放電由帶電荷的雷云引起大多數(shù)的放電發(fā)生在雷云之間－不危險(xiǎn)！少數(shù)的放電發(fā)生在雷云和大地之間－危險(xiǎn)?。?duì)地放電的雷云大多數(shù)帶負(fù)電荷，實(shí)測(cè)75～90％理解以下幾點(diǎn)：雷云對(duì)地放電的實(shí)質(zhì)是雷云電荷向大地的突然釋放被擊物體的電位取決于雷電流和被擊物體阻抗的乘積從電源性質(zhì)看，相當(dāng)于一個(gè)電流源的作用過(guò)程，人們能夠測(cè)知的電量，重要是流過(guò)被擊物體的電流。物理特征：雷電放電過(guò)程雷電放電由帶電荷68物理特征：雷電放電基本參數(shù)先導(dǎo)放電平均速度：1.5x105m/s，數(shù)百安主放電：2x107~1.5x108m/s，幾十~幾百kA正性回?fù)暨^(guò)程負(fù)極性CG物理特征：雷電放電基本參數(shù)先導(dǎo)放電平均速度：1.5x105m69閃電的平均功率

P=Imax

U=104A108V=1012W10億千瓦,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)世界上任何發(fā)電廠的輸出功率!

瞬時(shí)值,作用時(shí)間非常短!不產(chǎn)生太大破壞力!閃電的平均能量

W=0.5Qg

U=0.520C108V=109J300kWh,僅相當(dāng)于100W燈泡連續(xù)照明100多天!

能量小,利用價(jià)值不大!物理特征：雷電放電基本參數(shù)物理特征：雷電放電基本參數(shù)70物理現(xiàn)象-宏觀從積雨云密布到閃電發(fā)生，會(huì)出現(xiàn)三種物理現(xiàn)象：首先是云中靜止電荷產(chǎn)生靜電場(chǎng)，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象。地面及各種導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷，呈顯靜電場(chǎng)的作用。這種作用隨距離的增大而迅速減小，與距離的三次方成反比。積雨云中電荷移動(dòng)（包括閃電）會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度變化會(huì)出現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。感應(yīng)場(chǎng)產(chǎn)生的作用隨距離的增大而減小較快，與距離的二次方成反比。閃電發(fā)生時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電磁波輻射。輻射場(chǎng)也隨距離的增大而減小，但比較平緩，與距離的一次方成反比。物理現(xiàn)象-宏觀從積雨云密布到閃電發(fā)生，會(huì)出現(xiàn)三種物71物理現(xiàn)象-微觀

微觀的雷電流變化特性（峰值、波形）與雷電的破壞作用密切相關(guān)?，F(xiàn)代防雷裝置正是根據(jù)雷電流的物理特性設(shè)計(jì)的。1975年Berger等人長(zhǎng)期觀測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。峰值電流：決定閃電的機(jī)械力和電動(dòng)力作用大小及雷災(zāi)的危害程度。到達(dá)峰值的時(shí)間：值越小，沖擊力越大，選用防雷元件時(shí)需要考慮響應(yīng)時(shí)間。最大電流變化率：決定閃電的電磁感應(yīng)強(qiáng)弱，電子設(shè)備防雷技術(shù)需特別重視這個(gè)參量。半峰值時(shí)間或到達(dá)波尾中值時(shí)間：這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)，熱效應(yīng)越大，元器件越容易損壞，也易于引起火災(zāi)。超過(guò)100μs則屬于“熱閃電”。物理現(xiàn)象-微觀微觀的雷電流變化特性（72五.雷電的危害形式五.雷電的危害形式73

雷電具有電流很大、電壓很高、沖擊性很強(qiáng)等特點(diǎn)，有很強(qiáng)的破壞作用，其破壞因素有：

雷電流的熱效應(yīng)的破壞作用雷電的沖擊波的破壞作用雷電流的電動(dòng)力效應(yīng)的破壞作用雷電的靜電感應(yīng)的破壞作用雷電流的電磁感應(yīng)的破壞作用雷電反擊和引入高電位球形雷的破壞作用

雷電具有電流很大、電壓很高、沖擊性很強(qiáng)等741.直擊雷

帶電積云與地面目標(biāo)之間的強(qiáng)烈放電稱為直擊雷。帶電積云接近地面時(shí)，在地面凸出物頂部感應(yīng)出異性電荷，當(dāng)積云與地面凸出物之間的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25~30KV/cm時(shí)，即發(fā)生由帶電積云向大地發(fā)展的跳躍式先導(dǎo)放電，持續(xù)時(shí)間約為5~10ms，平均速度100~1000km/s，每次跳躍前進(jìn)約50m，并停頓30~50μs，并發(fā)生放電現(xiàn)象。1.直擊雷帶電積云與地面目標(biāo)之間的強(qiáng)烈放電稱75

地面物體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向雷云方向的先導(dǎo)并逐漸發(fā)展成上行先導(dǎo)放電，兩者會(huì)合形成雷電通路，引發(fā)直擊雷。因此，應(yīng)對(duì)處于市區(qū)及其附近的建筑物的直擊雷防護(hù)引起特別重視。地面物體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電，76a、雷電流的熱效應(yīng)在雷云對(duì)地放電時(shí)，強(qiáng)大的雷電流從雷擊點(diǎn)注入被擊物體，由于雷電流幅值高達(dá)數(shù)十至數(shù)百千安，其熱效應(yīng)可以在雷擊點(diǎn)局部范圍內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)6000~10000C，甚至更高的溫度，能夠使金屬熔化，樹(shù)木、草堆引燃；當(dāng)雷電波侵入建筑物內(nèi)低壓供配電線路時(shí)，可以將線路熔斷。直擊雷峰值幾十KA~~幾百KA，峰值時(shí)間只有幾個(gè)μs到十幾μs，其能量巨大，可損壞建筑物，中斷通信，傷及人畜。這些由雷電流的巨大能量使被擊物體燃燒或金屬材料熔化的現(xiàn)象都屬于典型的雷電流的熱效應(yīng)破壞作用，如果防護(hù)不當(dāng)，就會(huì)造成災(zāi)害。a、雷電流的熱效應(yīng)77當(dāng)溫升值過(guò)高時(shí)，就會(huì)造成金屬的熔化。由試驗(yàn)和理論計(jì)算，可估計(jì)出注入單位電荷作用下幾種常用金屬的熔化體積當(dāng)量為鋁：12mm3/c；銅：5.4mm3/c；鋼：4.4mm3/c實(shí)際上，當(dāng)雷電流流過(guò)建筑體內(nèi)的金屬物體（如各種結(jié)構(gòu)鋼筋或鋁合金導(dǎo)條等）時(shí)，所產(chǎn)生的熱效應(yīng)溫升常不足以使這些導(dǎo)體熔化，這是因?yàn)閺睦讚酎c(diǎn)經(jīng)過(guò)分流后，流過(guò)各導(dǎo)體通路的雷電流將減小，而導(dǎo)體通路的尺寸又較大。當(dāng)溫升值過(guò)高時(shí)，就會(huì)造成金屬的熔化。78但如果雷電流侵入建筑物內(nèi)電氣或電子線路時(shí)，往往會(huì)使它們?nèi)蹟?，因?yàn)檫@些線路的導(dǎo)體截面較小，難以耐受雷電流的熱效應(yīng)。另外，嚴(yán)重的熱效應(yīng)還會(huì)出現(xiàn)在雷電流通路上有較高電阻的地方，特別是那些引流導(dǎo)體之間的接觸不良處，在這些地方常可能出現(xiàn)金屬熔化，有時(shí)甚至出現(xiàn)熔體飛濺。這種飛濺熔體產(chǎn)生的火花對(duì)存儲(chǔ)易燃易爆物品的建筑物來(lái)說(shuō)，是極具危害性的。但如果雷電流侵入建筑物內(nèi)電氣或電子線路時(shí)，往往會(huì)使它們?nèi)蹟啵?9雷擊電流熱效應(yīng)使設(shè)備燒損的事例

雷擊電流熱效應(yīng)使設(shè)備燒損的事例

80b、雷電流的機(jī)械效應(yīng)與沖擊波效應(yīng)

雷電的直接破壞作用除了熱效應(yīng)外，還有機(jī)械效應(yīng)和沖擊波。在雷云對(duì)地放電時(shí)，這兩種效應(yīng)與熱效應(yīng)一樣，均能對(duì)地面被擊物體造成嚴(yán)重?fù)p害。但從危害的方式來(lái)看，兩者有所不同，前者是產(chǎn)生電動(dòng)力和內(nèi)壓力，后者則是產(chǎn)生沖擊波。下面將討論機(jī)械效應(yīng)與沖擊波效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理及其破壞作用。

b、雷電流的機(jī)械效應(yīng)與沖擊波效應(yīng)雷電的直接破壞作81

在發(fā)生雷擊時(shí)，雷電的機(jī)械效應(yīng)所產(chǎn)生的破壞作用主要表現(xiàn)為兩種形式：一、是雷電流流過(guò)金屬物體時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力；二、是雷電流注入樹(shù)木或建筑構(gòu)件時(shí)在它們內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)壓力。由于雷電流的峰值很大，作用時(shí)間短，產(chǎn)生的電動(dòng)力有巨大的沖力。

機(jī)械效應(yīng)在發(fā)生雷擊時(shí)，雷電的機(jī)械效應(yīng)所產(chǎn)生的破壞作用82i1i2(a)平行導(dǎo)體間由圖可見(jiàn)，在電動(dòng)力作用下，兩根導(dǎo)體之間將相互吸引，有靠攏的趨勢(shì)。同理，如果i1與i2反向，則兩根導(dǎo)體在電動(dòng)力的作用下就會(huì)相互排斥，有分離的趨勢(shì)。因此，在雷電流的作用下載流導(dǎo)體就有可能會(huì)變形，甚至?xí)徽蹟?。i1i2(a)平行導(dǎo)體間由圖可見(jiàn)，在電動(dòng)力作用83對(duì)于同一根載有雷電流的彎曲導(dǎo)體或金屬個(gè)構(gòu)件，如圖所示，其中AP段的電流i所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可使PB段受到電動(dòng)力的作用，同樣PB段電流i所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)使AP段受到電動(dòng)力的作用，當(dāng)這種電動(dòng)力足夠大時(shí)，就可能會(huì)使導(dǎo)體或構(gòu)件受到破壞。

(b)彎曲導(dǎo)體中aii成直角時(shí)a點(diǎn)受力最大，電動(dòng)沖力可使a折斷，因此安裝避雷帶角處必須是鈍角。對(duì)于同一根載有雷電流的彎曲導(dǎo)體或金屬個(gè)構(gòu)件，如84由安培定律可知，凡含有拐彎部分的載流導(dǎo)體或金屬構(gòu)件，其拐彎部分都將受到電動(dòng)力的作用，拐彎處的夾角越小，受到的電動(dòng)力就越大。所以當(dāng)拐彎夾角為銳角時(shí)，所受到的電動(dòng)力相對(duì)較大；而當(dāng)拐彎處的夾角為鈍角時(shí)，所受到的電動(dòng)力相對(duì)較小。因此，在防雷設(shè)計(jì)與施工中，避雷引下線的走線方式應(yīng)盡可能走直線路徑，在必須拐彎的情況下，應(yīng)采取鈍角并帶圓弧向下走線，而應(yīng)避免采用銳角或直角向下走線，如圖所示。當(dāng)避雷引下線非要走銳角路徑不可時(shí)，應(yīng)在線路的銳角拐彎處采取牢固的機(jī)械固定措施，以防被電動(dòng)力拉動(dòng)。由安培定律可知，凡含有拐彎部分的載流導(dǎo)體或金屬85

圖：載有雷電流的彎曲導(dǎo)體受力示意圖：引下線的走線方式（a）正確（b）不正確圖：載有雷電流的彎曲導(dǎo)圖：引下線的走線86飛機(jī)被雷擊壞飛機(jī)被雷擊壞87

在被擊物體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壓力是雷電流機(jī)械效應(yīng)破壞作用的另一種表現(xiàn)形式。由于雷電流幅值很高，且作用時(shí)間又很短，當(dāng)雷擊于樹(shù)木或建筑構(gòu)件時(shí)，在它們的內(nèi)部將瞬時(shí)地產(chǎn)生大量熱量。在短時(shí)間內(nèi)熱量來(lái)不及散發(fā)出去，以致使這些內(nèi)部的水分被大量蒸發(fā)成水蒸氣，并迅速膨脹，產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力。這種內(nèi)壓力是一種爆炸力，能夠使被擊樹(shù)木劈裂和使建筑構(gòu)件崩塌。這類現(xiàn)象很多，下圖為兩個(gè)實(shí)例。在被擊物體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壓力是雷電流機(jī)械效應(yīng)破壞88樹(shù)木被雷擊而折斷樹(shù)木被雷擊而折斷89遭到雷電襲擊的房屋

遭到雷電襲擊的房屋90

在雷云對(duì)地放電過(guò)程中的回?fù)綦A段，放電通道中既有強(qiáng)烈的空氣游離又有強(qiáng)烈的異性電荷中和，通道中瞬時(shí)溫度非常高，這使得通道周圍的空氣急劇膨脹，以超聲波速度向四周擴(kuò)散，從而形成沖擊波。同時(shí)，通道外圍附近的冷空氣被嚴(yán)重壓縮，在沖擊波波前到達(dá)的地方，空氣的密度、氣壓和溫度都會(huì)突然增大，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，這種沖擊波與爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波是類似的，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破壞或傷害。沖擊波效應(yīng)在雷云對(duì)地放電過(guò)程中的回?fù)綦A段，放電通道中既91

在雷電頻繁的雷雨天，有時(shí)會(huì)有紫色、殷紅色、灰紅色，藍(lán)色的“火球”產(chǎn)生。這些火球有時(shí)從天空降落，然后在空中或沿地面水平方向移動(dòng)，有時(shí)平移有時(shí)滾動(dòng)。這些“火球”直徑一般為十至幾十厘米，也有直徑超過(guò)1米的。生存時(shí)間從幾秒到幾分鐘，一般為幾秒到十幾秒居多。這種“火球”能通過(guò)煙囪，開(kāi)著的窗戶、門和其它縫隙進(jìn)入室內(nèi)，或者無(wú)聲地消失，或者發(fā)出絲絲的聲音，或者發(fā)生劇烈的爆炸。這種“火球”碰到人畜會(huì)造成嚴(yán)重的燒傷和死亡事故；碰到建筑物會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p壞。

球形雷的破壞作用在雷電頻繁的雷雨天，有時(shí)會(huì)有紫色、殷紅色、灰紅92對(duì)電子設(shè)備的雷電危害有以下三種：分雷電流：雷電直接擊中物體并沿導(dǎo)線或電纜流過(guò)大量的雷電流，持續(xù)時(shí)間達(dá)若干微秒。電磁感應(yīng)：通過(guò)雷云之間或雷云對(duì)地的放電，在附近的架空線路、埋地線路、鋼軌或類似傳導(dǎo)體上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓。地電位升：雷電流通過(guò)接地裝置流入大地所引起的大地電位升高，危害設(shè)備對(duì)地的絕緣。2.雷擊電磁脈沖的危害對(duì)電子設(shè)備的雷電危害有以下三種：2.雷擊電磁脈沖的危害93雷擊損壞設(shè)備的渠道

雷擊損壞設(shè)備的渠道94雷電感應(yīng)示意圖雷電感應(yīng)示意圖雷電感應(yīng)示意圖雷電感應(yīng)示意圖95雷暴引起感應(yīng)雷擊及過(guò)電壓示意圖雷暴引起感應(yīng)雷擊及過(guò)電壓示意圖96雷電的靜電感應(yīng)

雷電的靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)作用屬于雷電的間接破壞作用。由雷電的靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)電壓比以上所述的直接破壞作用具有更大的危害范圍，它能夠損壞建筑物內(nèi)的信息系統(tǒng)和電氣設(shè)備，甚至造成人員傷亡。雷電的靜電感應(yīng)雷電的靜電感應(yīng)與電磁97

城鎮(zhèn)的建筑物區(qū)域，?？梢砸?jiàn)到一些頂部大面積金屬體的建筑物，例如半球形銅殼裝飾成的圓頂樓，用銅材或鐵皮包裝屋頂?shù)慕ㄖ?。?dāng)這種建筑物上空有雷云生成并向下發(fā)展下行先導(dǎo)時(shí)，由于雷云和先導(dǎo)通道中電荷的感應(yīng)作用，在建筑物頂部的金屬體上將出現(xiàn)反極性的感應(yīng)電荷，如圖所示。a、在建筑物頂部金屬體上的靜電感應(yīng)城鎮(zhèn)的建筑物區(qū)域，?？梢砸?jiàn)到一些頂部大98

在該圖中示出的是常見(jiàn)的負(fù)雷云對(duì)地放電，雷云及下行先導(dǎo)通道中的電荷為負(fù)，而在建筑物金屬屋頂上感應(yīng)出的電荷為正。在該圖中示出的是常見(jiàn)的負(fù)雷云對(duì)地放電，雷云及下行先導(dǎo)99

如果建筑物金屬屋頂或頂部金屬對(duì)地絕緣，則在靜電感應(yīng)所引起的高電壓作用下，金屬體對(duì)其下方的某些接地物體將會(huì)造成火花放電，導(dǎo)致設(shè)備的損壞和人員傷亡，還可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)。如果頂部金屬體的接地引下線在某個(gè)部位斷開(kāi)或電阻過(guò)大，則在這些部位也將出現(xiàn)高電壓，造成局部火花放電，危及建筑物內(nèi)設(shè)備與人員的安全。很明顯，要減小雷電靜電感應(yīng)的危害程度，就必須設(shè)法減少在建筑物頂部金屬體上的感應(yīng)電荷，這就需要將金屬體良好地接地，以盡可能快地將感應(yīng)電荷泄放入地如果建筑物金屬屋頂或頂部金屬對(duì)100

如圖（a），當(dāng)雷云下行負(fù)先導(dǎo)向地面發(fā)展時(shí)，先導(dǎo)通道攜帶的負(fù)電荷將在最靠近其前端的一段導(dǎo)線上感應(yīng)出正電荷，在先導(dǎo)尚未到達(dá)地面，即回?fù)羯形窗l(fā)生時(shí)，這些正電荷將受到先導(dǎo)通道中負(fù)電荷的束縛，成為不能自由運(yùn)動(dòng)的束縛電荷。而此時(shí)導(dǎo)線上與正電荷相應(yīng)的負(fù)電荷則被排斥向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)線路的泄漏電導(dǎo)和電網(wǎng)的中性點(diǎn)進(jìn)入大地。當(dāng)先導(dǎo)到達(dá)地面時(shí)，回?fù)艟桶l(fā)生，如圖（b），原有先導(dǎo)通道中的負(fù)電荷被迅速中和，這就消除了對(duì)導(dǎo)線上正電荷的束縛，這些失去束縛的正電荷將向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，形成過(guò)電壓波，其波速接近于光速。如圖（a），當(dāng)雷云下行負(fù)先導(dǎo)向地面發(fā)展101

由于回?fù)舻钠骄俣群芸欤瑢?dǎo)線上正電荷被釋放的時(shí)間也很短，所以過(guò)電壓波的幅值是很高的。感應(yīng)過(guò)電壓波向?qū)Ь€兩側(cè)傳播，當(dāng)它沿線路進(jìn)入建筑物內(nèi)時(shí)，將會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)的信息系統(tǒng)和電氣設(shè)備造成損壞。這種沿線路進(jìn)入建筑物內(nèi)的感應(yīng)過(guò)電壓波常稱為雷電侵入波，它是一種典型的雷電暫態(tài)過(guò)電壓，對(duì)信息系統(tǒng)中的電子和微電子設(shè)備極具危害性，在防雷設(shè)計(jì)中需要采取專門的措施加以防護(hù)。由于回?fù)舻钠骄俣群芸欤瑢?dǎo)線上正電荷被釋放的時(shí)間102電磁感應(yīng)

雷電流具有很大的幅值和波頭上升陡度，能在所流過(guò)的路徑周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的暫態(tài)脈沖磁場(chǎng)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，這種快速變化的脈沖磁場(chǎng)交鏈導(dǎo)體回路時(shí)，能在回路中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流。在現(xiàn)代建筑物內(nèi)，通常布置和鋪設(shè)著各種電源線、信號(hào)線和金屬管道（如供水管、供熱管和供氣管等），這些線路和管道常常會(huì)在建筑物內(nèi)的不同空間構(gòu)成導(dǎo)體回路或回環(huán)，如圖所示。電磁感應(yīng)雷電流具有很大的幅值和波頭上升陡度，能103六.雷電的描述

在氣象學(xué)中，常用雷暴日數(shù)、年平均雷暴日數(shù)、年平均地面落雷密度，來(lái)表征某個(gè)地方雷電活動(dòng)的頻繁程度和強(qiáng)度。此外，也使用年雷閃頻數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)雷電活動(dòng),它是指1000平方公里范圍內(nèi)一年共發(fā)生雷閃擊的次數(shù)。

大量觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料表明，一個(gè)地區(qū)的雷閃頻數(shù)與雷暴日數(shù)成線性關(guān)系。通常，建筑行業(yè)的防雷，更多的注重雷暴日的多少；航空、航海、氣象、通信等行業(yè)越來(lái)越關(guān)心年雷閃頻數(shù)的多少六.雷電的描述在氣象學(xué)中，常用雷暴日數(shù)、104

為了表示不同地區(qū)雷電活動(dòng)的頻繁程度，通常利用每年平均雷電日為計(jì)算單位。雷電日的定義是：在一天內(nèi)，只要聽(tīng)到雷聲（一次或一次以上）就算一個(gè)雷電日。我國(guó)各地年平均雷電日的大小與當(dāng)?shù)厮幍木暥纫约熬嗪Ｑ蟮倪h(yuǎn)近有關(guān)，其詳細(xì)分布請(qǐng)查詢《電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（SDJ7-79）。為了區(qū)分不同地區(qū)每個(gè)雷電日內(nèi)雷電活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間差別，也有的用雷電小時(shí)作為計(jì)算單位，既在一個(gè)小時(shí)內(nèi)只要聽(tīng)到雷聲（一次或一次以上）就算一個(gè)雷電小時(shí)，我國(guó)大部分地區(qū)一個(gè)雷電日大約為3個(gè)雷電小時(shí)。為了表示不同地區(qū)雷電活動(dòng)的頻繁程度，通常利用每年平均105

1、雷電強(qiáng)度Ng

定義一個(gè)地區(qū)的雷電強(qiáng)度，是以雷暴日Td來(lái)計(jì)算的。

雷暴日：在一個(gè)地區(qū)，在一天內(nèi)只要聽(tīng)到一個(gè)雷聲，就算一個(gè)雷暴日。