雷电有两个放电参数,一是起主要破坏作用的雷电流,常达到几十到几百干安,其作用时间极短;另一个是雷电流的上升速度,通常称为陡度,数值为1—80kA/胪,雷电的危害都是由以上两个放电特性引起的。两面就由浪涌厂家为您分析通常雷击的几种主要形式。
(1)直击雷。直击雷是指雷雨云对大地和建筑物的放电现象,它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射损坏放电通道,若直接击在建筑物构架、动植物上,因电流效应、热电效应和机械效应等会造成建筑物损坏及人员伤亡。雷云单体浮在大地上空,其所带电荷拖着地表相反电荷犹如一个影子随风移动。如果途经建筑物的避雷针或地表其他突出物,地电荷会导致突出物顶端电场畸变集中。在闪电开始之前,先是雷云底部的始发先导按间歇分级跃进方式向地表发展,当距地面50~100m时,在电场畸变集中的地方(接闪杆或地表突出物)产生垂直向上的迎面先导,两者相接,进入直击或绕击的主放电阶段。
通常若地面上有突出物,则该突出物将容易受到直击雷。原因是高为^的突出物可影响雷云单体向下的始发先导发展方向的半径,当在地表安装独立避雷针后,将会在其附近出现大量的散击,对受避雷针保护范围内的物体进行绕击,甚至对避雷针进行直击。
浪涌厂家提示您:一般防直击雷是通过避雷装置的接闪器(针、带、网、线)、引下线、接地装置构成的完整的电气通路将雷电流泄人大地的。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁,但雷电仍会通过多种形式及途径破坏建筑物内的电子设备,雷电直接击在建筑物构架及通信基站铁塔的示意田如图2—l所示。
在雷电击到建筑物时,雷电的不到50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地,其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流,其中,5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流,其余的雷击能量通过建筑物的其他金属管道、缆线分流。这里的能量分配比例会随着建筑物内的布线状况和管线结构而变化。
(2)感应雷。感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时,在附近的户外架空电力线路、信号线路、埋地电力线、设备间连接线上产生电磁感应。它会侵入设备,使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直击雷猛烈,但其发生的概率比直击雷要高得多。
直击雷只有发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害,而感应雷则不论发生在雷云对地闪击还是雷云对雷云之间闪击,都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标,而一次雷闪击却可以在一个较大的范围内的多个小局部内同时产生感应雷过电压现象,并且这种感应过电压可以通过电力线、信号线等传输到很远,致使雷害范围扩大。感应雷的电磁感应及静电感应示意图如图2—2所示。
在周围1000m左右范围内(有资料为500m或1500m,距离应随着雷击电流大小和屏蔽措施而变化)发生雷击时,雷电电磁脉冲在上述有效范围内,会在所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。因此,分布于建筑物内外的各种电力、通信线路都将会感应雷电而对设备造成危害。
雷电电磁脉冲是由于雷云层之间和雷云与大地之间在放电时,在放电通道周围产生的电磁感应,雷电电磁脉冲的辐射及雷云电场的静电感应,使建筑物上的金属部件、管道、钢筋,以及由室外进入室内的电源线、信号传轴线、天线馈线等感应雷电高电压,通过这些线路及进入室内的管道,电缆,走线桥架等引入室内造成电子设备损坏。显然,感应雷危害是大面积的,是危害电子设备的主要干扰源。
有资料计算表明,当雷击电流为30kA斜角波,雷云高度为3000km,导线高度为10m,
击中距500m长架空线路中点100m处的地面时,线路上感应电压为150kV幅值的振蔼波。此波为电磁感应和静电感应共同作用的结果。雷电感应是山雷电流强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的。
1)静电感应。当建筑物顶部或其他导体处于雷云与大地间所形成的电场中时,建筑物顶部或导体上就会积聚与雷云下部电荷极性相反的大量电荷。当雷云与放电体间的电场强度超过两者之间空气的击穿强度时,雷云对放电体产生放电,正负电荷在电路中猛烈地中和,雷云放电后,云与大地间的电场突然消失,建筑物顶部或导体上的电荷来不及立即流散,因而产生很高的对地电位,这个对地电位差称为静电感应电压。如果建筑物顶部不采取良好的接地,室内的设备则有可能因静电感应电压而受损。
雷击时,除建筑物产生很高的感应电压外,在输电线路、通信线路上同样会发生这种现象。这是由于感应电压与雷云极性相反的电荷聚积到一段线路上,成为束缚电荷,当雷云刘放电体放电时,雷电通道中的电荷猛烈中和,线路上的束缚电荷变为自由电荷,向导线两边流动,形成感应过电压波。据有关资料介绍,高压输电线路上的感应过电压可达400kV~一般配电线路和通信线路,虽然悬挂高度较低,漏电较大,但感应过电压仍可达几十千伏。
2)电磁感应。由于雷电流具有极大的幅值和陡度,在放电通道周围的空间里会产生强大的变化电磁场。处在这一电磁场中的导体会感应出较高的电动势。如果回路中有些地方接触不良,就会产生局部发热或放电。电磁感应现象还可以使构成闭合回路的金属物体产生感应电流,对设备或建筑物等造成损害。
浪涌厂家提示您:在生产实践中,雷击的静电感应破坏力数倍于电磁感应。静电感应还可用雷击的二次效应理论来解释,带电雷云飘浮在地表上空,地表鞋带上与雷云相反的等量电荷,当雷击过后,雷击点地表变为电荷的相对空穴,周围高电荷区域内与地电位相对绝缘的导体上的电荷将像受到突然击发的水波一样冲向雷击点,导致设备打火、绝缘受损和电子设备失效。
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