雷電的形成過程可以分為氣流上升、電荷分離和放電三個階段。
在雷雨季節(jié),地面上的水分受熱變蒸氣上升,與冷空氣相遇之后凝成水滴,形成積云。云中水滴受強氣流摩擦產(chǎn)生電荷,小水滴容易被氣流帶走,形成帶負電的云;較大水滴形成帶正電的云。
由于靜電感應,大地表面與云層之間、云層與云層之間會感應出異性電荷,當電場強度達到一定的值時,即發(fā)生雷云與大地或雷云與雷云之間的放電。
雷電的特點
雷電流是一種沖擊波,雷電流幅值Im的變化范圍很大,一般為數(shù)十至數(shù)kA。電流幅值一般在一次閃擊時出現(xiàn),也稱主放電。典型的雷電流波形如下圖。
雷電流一般在1~4μs內(nèi)增長到幅值Im,雷電流在幅值以前的一段波形稱為波頭;從幅值起到雷電流衰減至Im/2的一段波形稱為波尾。雷電流的陡度α,用雷電流波頭部分增長的速率來表示,即α=di/dt,據(jù)測定α可達50kA/μs。
雷電流是一個幅值很大,陡度很高的電流,具有很強的沖擊性,其破壞性很大。
雷電的作用形式
1、直擊雷
定義:直接擊在建筑物或其他物體上的雷電。
危害:直接雷擊使被擊物體產(chǎn)生很高的電位,從而引起過電壓和過電流,不僅擊斃人畜、燒毀或劈倒樹木,破壞建筑物,甚至因而引起火災和爆炸。
2、感應雷
定義:由于雷電流的強大電場和磁場變化產(chǎn)生的靜電感應和電磁感應造成的。
危害:造成屋內(nèi)電線、金屬管道和大型金屬設備放電,引起建筑物內(nèi)的易爆危險品爆炸或易燃物品燃燒。
3、雷電波入侵
定義:當輸電線路或金屬管路遭受直接雷擊或發(fā)生感應雷,雷電波便沿著這些線路侵入室內(nèi),形成雷電波入侵。
危害:造成人員、電氣設備和建筑物的傷害和破壞。
4、球形雷
定義:通常認為它是一個溫度極高的特別明亮的眩目發(fā)光球體,直徑約在10~20cm以上。球形雷通常在電閃后發(fā)生,以每秒幾米的速度在空氣中漂行。
危害: 能從煙囪、門、窗或孔洞進入建筑物內(nèi)部造成破壞。
上面講了雷電的形成和作用形式,下面我們一起學習如何防雷!
一、防雷裝置的組成
1、接閃器
專門用來接收雷云放電的金屬物體。
2、引下線
連接接閃器與接地裝置的金屬導體。
引下線應沿建筑物外墻敷設,并經(jīng)短路徑接地。采用圓鋼時,直徑應不小于8mm,采用扁鋼時,其截面不應小于48mm 2 ,厚度不小于4mm。暗裝時截面積應放大1級。
在我國高層建筑中,優(yōu)先利用柱或剪力墻中的主鋼筋作為引下線 。當鋼筋直徑為不小于16mm時,應用兩根主鋼筋作(綁扎或焊接)做為一組引下線。當鋼筋直徑為10mm及以上時,應用四根鋼筋(綁扎或焊接)做為一組引下線。建筑物在屋頂敷設的避雷網(wǎng)和防側(cè)擊的接閃環(huán)應和引下線連成一體,以利于雷電流的分流。
防雷引下線的數(shù)量多少影響到反擊電壓大小及雷電流引下的可靠性,所以引下線及其布置應按不同防雷等級確定,一般不得少于兩根。
3、接地裝置
接地裝置與大地連接。
有垂直接地體和水平接地體。
防雷裝置的工作原理