防雷知識系列（二）－雷擊閃電的特性

(1)雷電流的個性雷電破碎摧毀作用與峰值電流及其波形有最親切的相干。雷擊的產生、雷電流大小與許多因數無關，個中重要的有地理地位、地質條件、氣節馴順象。個中征兆征兆有很大的隨機性，是以研討雷電流大多半采用大量察看記錄，用統計的要領探求出它的幾率散布的要領。按照資料標明，各次雷擊閃電電流大小和波形區別很大。特別是不同種類放電區別更大。為此有必要作下列闡明。由典范榜樣的雷雨云電荷散布可知，雷雨云下部帶負電，而上部帶正電。按照云層帶電極性來定義雷電流的極性時，云層帶正電荷對地放電稱為正閃電，而云層帶負電荷對地放電稱為負閃電。正閃電時正電荷由云到地，為正值，負閃電時負電荷由云到地，故為負值。云層對地能否產生閃電，取決于云體的電荷量及對地高度可以說云地間的電場強度。云地間放電組成的先導是從云層內的電荷中心伸向空中。這叫做向下先導。其最大電場強度顯而今云體的下邊緣或地上巍峨的物體頂端。雷電先導也可所以從接地體向云層推進的向上先導。是以，可以把閃分成四類，只沿著先導偏向產生電荷中和的閃電叫無回擊閃電。當產生先導放電今后還顯現逆先導偏向放電的征兆，稱為有回擊閃電。下面講到一次雷擊大多半分成3～4次放電，一般是第一次放電的電流最大，正閃電的電流比負閃電的電流大。這可以從圖1.2典范榜樣的雷雨云中的電荷散布獲得了解。電流回升率數據對避雷保護題目極端重要，最大電流回升率顯而今緊靠峰值電流以前。風氣上用電流波形肇端時刻至幅值下降為半幅值的時間隔絕來表征雷電流脈沖部分的波長。雷電流的大小與許多因素無關，各地區有很大辨別，一般平原地區比山地雷電流大，正閃電比負閃電大，第一閃擊比隨后閃擊大。(2)閃電的電荷量閃電電荷是指一次閃電中正電荷與負電荷中和的數量。這個數量直接反映一次閃電放出的能量，也便是一次閃電的破碎摧毀力。閃電電荷的多少是由雷云帶電征兆決定的，所以它又與地理條件馴順象征兆無關，也存在很大的隨機性。從大量察看數據標明，一次閃電放電電荷q可從零點幾庫侖到1000多庫侖。但是在一次雷擊中，在同一地區它們的數量散布切合幾率的正態散布。第一次負閃擊的放電量在10多庫侖者占多數。一朵雷云能否會向大地產生閃擊，由幾個根自己分決定，其一是云層帶電荷多少，其二是把云層與大地之間組成的電容模仿為平板電容時，它對大地的電容是多少。當然這個模仿電容兩極之間的電壓便是由電容和帶電量決定的。當這個模仿電容內的電位梯度du/dl達到閃擊值時就會產生閃擊。當閃擊一旦產生，云地之間即產生急劇的電荷中和。雷電之所以破碎摧毀性很強，次如果因為它把雷云儲藏的能量在短短的幾十μｓ放出來，從瞬間功率來講，它是偉大的。但據無關資料打算，每次閃擊發出的能量只至關焚燒幾千克煤油所放出的能量而已。(3)雷電波的頻譜闡發雷電波頻譜是研討避雷的重要根據。從雷電波頻譜布局可以得悉雷電波電壓、電流的能量在各頻段的散布，按照這些數據可以預算通信系統頻輔導域內雷電襲擊的幅度和能量大小，進而確定避雷辦法；在電力系統中，了解雷電波頻譜闡發在避雷工程中，也可以按照其闡發成就，用最小的投資，達到完善恬適的結果。雖然各類雷電波整體的輪廓相似，可是每一次雷電閃擊的電流（電壓）波形如故存在很大的隨機性。雷云向大地或雷云之間激烈放電的征兆稱為閃擊（這里以切磋前者為主），帶負電荷的雷云向大地放電為負閃擊，帶正電荷的雷云向大地放電為正閃擊，雷云對大地放電多為負閃擊，其電流峰值以20~50ka占多數。正閃擊比負閃擊激烈，其電流幅值通常在100ka以上，我國黑龍江省最近幾年曾產生過300ka正電荷閃擊記錄（通常200ka以上屬少見）。雷電行動及雷擊的決定性(1)雷電行動及雷電行動日雷電行動從氣節來講以冬季最郁悶，冬季最少，從地辨別布來講是赤道四處最郁悶，隨緯度下降而縮小，極地最少。評估某一地區雷電行動的強弱，通經常使用兩種要領。個中一種是風氣應用的“雷電日” ，即以一年之中該地區有多少天產生耳朵能聽到雷鳴來示意該地區的雷電行動強弱，雷電日的天數越多，示意該地區雷電行動越強，反之則越弱。我國均勻雷電日的散布，約略可以劃分為四個地區，東南地區一般15日下列；長江以北大部分地區（蘊含東北）均勻雷電日在15?0日之間；長江以南地區均勻雷電日達40日以上；北緯23°以南地區均勻雷電日達80日。廣東的雷州半島地區及海南省，是我國雷電行動最激烈的地區，年均勻雷電日高達120--130日。總的來講，我國是雷電行動很強的國家。因為人們耳朵能聽到的雷聲，一般距離只能在15km左右，更遠的雷聲一般就聽不到了，所以雷電日只能反映部分地區雷電行動征兆。還有一些科學家以為用雷電日表征一個地區雷電行動不夠精確，因為一天當中聽到一次雷聲就算一個雷電日，而一次當中聽到1000次雷聲也算一個雷電日，并且以為測試地區以1000k㎡范疇內產生的閃擊次數來統計，這樣就得出一種新的評估雷電行動的要領，叫雷閃頻數。也便是說雷閃頻數是1000k㎡內一年共產生的閃擊數（也可以用每1k㎡一年內雷擊次數為單位）。顯著以1000k㎡作為一個地區單位來評估雷電行動的征兆，對航空、航海、征兆、通信等當代技術越發安妥。但是它的測試要領只能借助于無線電，用耳朵來聽是無能為力的。而對付建筑行業防雷，用雷電日單位己完善精確，并且大量察看統計資料標明，一個地區的雷閃頻數與雷電話動日成線性相干，所以兩種統計要領是沒有矛盾的。(2)雷擊的決定年均勻雷電日這一數字只能給人們供給大要的征兆。究竟上，即使在同一地區內，雷電行動也有所不同，有些部分地區，雷擊要比附近地區多得多。如廣州的沙河，北京的十三陵等地。咱們稱這些處所為該地區的“雷擊區” 。雷擊區與地質布局無關。蘇聯h﹒c﹒斯捷柯里尼科夫（ctehojhkob）曾用模仿試驗的研討要領證明，若是空中泥土電阻率的散布不均勻，則在電阻率分外小的地區，雷擊的幾率較大。這便是在同一地區內雷擊散布照舊不均勻的啟事。這類征兆咱們稱之為“雷擊決定性” 。試驗成就證明，雷擊地位一再在泥土電阻率較小的泥土上，而電阻率較大的多巖石泥土被擊中的機緣很小。這是因為在雷電先驅放電階段中，地中的電導電流次如果沿著電阻率較小的路子疏通，使空中電阻率較小的地區被認為而儲蓄積累了大量與雷云相反的同性電荷，雷電天然就朝這些地區發展。按照h。那林達（norinder）,o.沙卡(salka)和下面提到的h.c.斯捷柯尼科夫的試驗成就和實踐視察資料證明：泥土電阻率較大的山區安好原，雷電決定性都對照分明；雷擊一再產生在有金屬礦床的地區、河岸、公開水出口處、山坡與稻田交界的地上和具備不同電阻率泥土的交界地段。在湖沼、低高地區和公開水位高的處所也容易遭遇雷擊。此當空中上的舉措措施征兆，也是影響雷擊決定性的重要因素。當放電通道發展到離空中不遠的空中時，電場受空中物體影響而產生畸變。若是空中上有一座較高的尖頂建筑物，譬喻一座很高的鐵塔，因為這些建筑物的尖頂具備較大的電場強度，雷電先驅天然會被吸引向這些建筑物，這便是巍峨突出的建筑物容易遭遇雷擊的原因。在郊外，即使建筑物其實不高，可是因為它是對照孤立、突出，是以也對照容易遭遇雷擊。視察成就標明，在郊外里供勞動的涼亭、草棚、水車棚等遭遇雷擊的事務是許多的。從煙囪冒出的熱氣柱和煙囪常含有大量導電微粒和游離分子氣團，它們比一般空氣易于導電，這就便是加高了煙囪的高度，這也是煙囪易于遭遇雷擊的啟事之一。是以，在一支較高的煙囪四處，若是有一支較低的煙囪，在高煙囪不冒煙而低煙囪冒煙的征兆下，雷電通常直接擊在低煙囪上。所以在彎曲兩條煙囪并排時，即使低煙囪在高煙囪雷電保護范疇之內，但如故要求兩條煙囪都要裝避雷裝配。建筑的布局、外部設備征兆和形態，對雷擊決定性都有很大相干。金屬布局的建筑物、外部有大型金屬體的廠房，可以外部一再濕潤的屋宇，如六畜棚等，因為具備很好的導電性，都對照容易遭遇雷擊。下面所談到的這些雷電決定性，僅僅是一些常見的例子，很不片面，但它曾經給咱們供給了雷擊決定性的資料，于是對防雷任務有重要的意義。據此咱們可以決定哪些地區、哪些建筑物應當加避雷裝配，而另外一些地區、建筑物在防雷投資上可以少花一些或甚至沒必要花消投資。在同一地區內雷擊散布不均勻的征兆，咱們稱之為“雷擊決定性”。 雷災事務的歷史資料統計和推行研討證明，雷擊的所在以及遭遇雷擊的部位是有確定軌則的，是以操作把持這些軌則對預防雷擊有很重要的意義。同一地區容易遭遇雷擊的所在和部位有：易遭雷擊的所在：泥土電阻率較小的處所，如有金屬礦床的地區、河岸、公開水出口處、湖沼、低高地區和公開水位高的處所；山坡與稻田交界處；具備不同電阻率泥土的交界地段。易遭遇雷擊的建（構）筑物：巍峨突出的建筑物，如水塔、電視塔、高樓等；排出導電灰塵、廢氣熱氣柱的廠房、管道等；外部有大量金屬設備的廠房；公開水位高或有金屬礦床等地區的建（構）筑物；孤立、突出在郊外的建（構）筑物。同一建（構）筑物易遭遇雷擊的部位：平屋面和坡度≤1/10的屋面，檐角、女兒墻和屋檐；坡屋度＞1/10且＜1/2的屋面；屋角、屋脊、檐角和屋檐；坡度＞1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角；建（構）筑物屋面突出部位，如煙囪、管道、廣告牌等。雷電的破碎摧毀作用當人類社會進入電子信息時代后，雷災顯現特性與以往有極大的不同，可以概括為：（1）受災面大大擴充，從電力、建筑這兩個傳統畛域擴展到簡直悉數行業，特性是與高新技術相干最親切的范疇，如航天、航空、國防郵電通信、打算機、電子工業、煤油化工、金融證券等；（2）從二維空間入侵變為三維空間入侵。從閃電直擊和過電壓波沿線傳輸變為空間閃電的脈沖電磁場從三維空間入侵就職何角落，無空不上天形成災難，于是防雷工程已從防直擊雷、認為雷進入防雷電電磁脈沖（lemp）。前面是指雷電的受災行業面擴充了，這兒指雷電災難的空間范疇擴充了。譬喻二000年七月二十五日14點40分左右，一次閃電形成漕寶路桂菁路四處二家單位同時遭到雷災，而不是以往的一次閃電只是一個建筑物受損。（3）雷災的經濟損失和危險程度大大添加了，它打擊的工具本人的直接經濟損失無意偶爾其實不太大，而由此產生的間接經濟損失和影響就難以預計。譬喻一九九九年八月二十七日早晨2點，某尋呼臺遭遇雷擊，招致該臺中斷尋呼數小時，其直接損失是有限的，但間接損失將大大超過直接損失。（4）產生上述特性的根柢啟事，也便是關鍵性的特性是雷災的重要工具已會集在微電子器件設備上。雷電的本人并無變，而是科學技術的發展，使得人類社會的出產糊口形態變了。微電子技術的運用滲入到各類出產和糊口范疇，微電子器件極度天真，這一特性很容易遭到無孔不入的lemp的作用，形成微電子設備的失控可以毀壞。為此，當今時代的防雷任務的重要性、急迫性、煩復性大大添加了，雷電的進攻已從直擊雷防護到系統防護，咱們必須站到歷史時代的新高度來了解和研討當代防雷技術，進步人類對雷災進攻的綜合手段。