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避免雷击事故的方法与注意事项

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时,可以将线路熔断,极易引起火灾、爆炸等事故。正常时,避雷器对地保持绝缘状态;当雷电冲击波到来时,避雷器被击穿,将雷电引入大地,冲击过后,避雷器自动恢复绝缘状态。

避免雷击事故的方法与注意事项

一、雷击的形成

雷电的形成过程可以分为气流上升、电荷分离和放电3个阶段。在雷雨季节,地面上的水分受热变为水蒸气上升,与冷空气相遇之后凝成水滴,形成积云。云中水滴受强气流摩擦产生电荷,小水滴容易被气流带走,形成带负电的云,较大水滴形成带正电的云。由于静电感应,大地表面与云层之间、云层与云层之间会感应出异性电荷,当电场强度达到一定值时,即发生雷云与大地或雷云与雷云之间的放电现象,即闪电。

对地放电的雷云大多带负电荷。随着负雷云中负电荷的积累,其电场强度逐渐增加,当达到25~30k V/cm时,使附近的空气绝缘破坏,便产生雷云放电。雷云对地放电以下行先导放电形式进行。当这个下行先导逐渐距离地面100~300m时,地面受感应而聚集异号电荷更加集中,尤其是凸出物体在强电场作用下产生尖端放电,形成上行先导,并快速向雷云的下行先导方向发展,两者会合即形成雷电通道,并随之开始主放电,接着是多次余辉放电。虽然放电时间短,但放电时会产生高达数万伏特甚至数十万伏特的冲击电压,放电电流也可达几万甚至几十万安培,可造成人畜伤亡、建筑物毁坏、线路停电、电气设备损坏等严重事故,此即雷击事故。

一般认为,当雷电先导从雷云向下发展时,它的梯级式跳跃只受到周围大气的影响,没有一定的方向和袭击目标。但其最后一个梯级式跳跃则不同,它必须在最后阶段选定被击对象。此时地面上可能有不止一个物体在雷云电场的作用下产生上行先导,并趋向与下行先导会合。在被保护建筑物上安装避雷针,就是让它产生最强的上行先导去与下行先导会合。也就是说,雷电先导的发展起初是不确定的,直到先导头部电场强度足以击穿它与地面目标间的间隙时,才受到地面影响而开始定位

二、雷击的危害

雷击有多方面的破坏作用,雷击的危害一般分成两种类型:一种是直接破坏作用,主要表现为雷击的热效应和机械效应;一种是间接破坏作用,主要表现为雷电产生的静电感应和电磁感应

1.雷击的热效应

雷云对地放电时,强大的雷电流从雷击点注入被击物体,可在雷击点局部范围内产生高达几千甚至上万摄氏度的高温,能够使金属熔化,树木建筑材料引燃。当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时,可以将线路熔断,极易引起火灾、爆炸等事故。

2.雷击的机械效应

在发生雷击时,雷电的机械效应所产生的破坏作用表现为两种形式:一种是雷电流流过金属物体时产生的电动力;一种是雷电流注入树木或建筑构件时在它们内部产生的内压力

载流导体之间存在着电磁力的相互作用,这种作用力称为电动力。当强大的雷电流通过电气线路或电气设备时,会产生巨大的电动力而使它们遭受破坏。

当雷击于树木或建筑构件时,在它们的内部将瞬时产生大量热量。在短时间内热量来不及散发出去,致使这些物体内部的水分被大量蒸发成水蒸气并迅速膨胀,产生巨大的内压力。这种内压力能够使被击树木劈裂或建筑构件崩塌。

3.雷击的静电感应效应

带有大量电荷的雷云接近地面或高压导线时,将在地面或导线上感应出大量的异性电荷,所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的异性电荷,当雷云存在时,这些异性电荷受雷云电场的束缚,形成静止电荷,当雷云对其他目标放电后,其电场消失,导线上原来受到束缚的异性电荷因失去电场束缚而变成自由电荷,自由电荷沿导线向两侧移动,形成巨大的冲击电流。

4.雷击的电磁感应效应

雷云对地放电时,位于雷击点附近的导线上将产生感应过电压。过电压的电压值一般可达几十万伏,它会使电气设备绝缘发生闪络或击穿,甚至引起火灾或爆炸,造成人身伤亡。

雷电流具有很大的幅值和波头上升陡度,能在所流过的路径周围产生很强的暂态脉冲磁场。根据电磁感应定律,这种快速变化的脉冲磁场交链导体回路时,能在回路中感应出电动势,产生过电压和过电流。

在现代建筑物内,通常布置和铺设着各种电源线、信号线和金属管道,这些线路和管道常常会在建筑物内的不同空间构成导体回路或回环,对建筑物内的设备与人员颇具危害性。暂态高电位能够产生很大的暂态电位差,造成对设备的间接雷击;它也能够产生较大的跨步电压和接触电压,对人身安全构成威胁。(www.xing528.com)

三、建筑物防雷措施

雷击放电具有电流大、电压高、冲击性强的特点,其能量释放出来具有极大的破坏力。雷击除可能毁坏设施和设备外,还可能伤及人、畜,引起火灾和爆炸,造成大规模停电等。因此,电力设施、建筑物,特别是有火灾和爆炸危险的建筑物,均需考虑防雷措施。

闪电是电流源,防雷的基本途径就是要提供一条雷电流(包括雷击电磁脉冲辐射)对地泄放的合理阻抗路径,而不能让其随机性选择放电通道。

根据不同雷电种类,各类防雷建筑物可采取以下防雷措施。

1.直击雷防护

对建筑物易受雷击的部位、遭受雷击后果比较严重的设施及材料、高压架空电力线路、发电厂和变电站等,应采取防避直击雷的措施。防避直击雷通常都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器,将雷电流接收下来,并通过金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置泄散入地。

2.感应雷防护

为了防止静电感应产生的过电压,应将建筑物内的设备、管道、构架、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮等较大金属物和凸出屋面的风管等金属物与防闪电感应的接地装置相连。

为了防止电磁感应产生的过电压,应平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物,其净距小于100mm时,应采用金属线跨接;交叉净距小于100mm时,其交叉处也应跨接。

3.雷电冲击波防护

为了防止雷电冲击波侵入变配电装置,可在线路引入端安装阀型避雷器。阀型避雷器上端接在架空线路、下端接地。正常时,避雷器对地保持绝缘状态;当雷电冲击波到来时,避雷器被击穿,将雷电引入大地,冲击过后,避雷器自动恢复绝缘状态。

四、人身防雷

雷雨天气时,人身防雷应注意以下几点。

(1)尽量离开山丘、海滨、河道、湖泊,不要暴露于室外空旷区域。不要骑在牲畜上或骑自行车行走。不要用金属杆的雨伞,不要把带有金属杆的工具如铁锹、锄头等扛在肩上。避开铁丝网、金属绳等。如有条件应进入有宽大金属构架、有防雷设施的建筑物或金属壳的汽车、船只中。

(2)尽量远离建筑物的接闪杆及其接地引下线。远离各种天线、电线杆、高塔、烟囱、旗杆、孤立的树木、没有防雷装置的孤立小建筑、超过一定高度的设备等,以防止这些导体对人体的二次放电和跨步电压触电。

(3)尽量远离可能传来雷电侵入波的照明线、动力线、电话线电视机电源线。不要靠近室内的金属管线,以防止这些导体对人体的二次放电。

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