刍议雷电形成原理及雷电灾害防御措施

刍议雷电形成原理及雷电灾害防御措施摘要：随着高层建筑的不断涌现和电子信息系统的广泛应用，雷电灾害也日益成为人们日常生活中的重要危害之一。仅从雷电的形成、雷击灾害的形成以及如何防御雷击灾害等方面作如下简析，用以提醒人们不可小视雷电危害，利用科学知识防御雷击灾害，将雷击灾害的损失降到最低限度。关键词：雷电现象；雷电灾害；防御措施前言：雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。 带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。 一、雷击灾害的形成云内和云与云之间的放电，叫云间闪电或云闪，云与大地之间的放电，叫云地闪电或地闪。云闪因其不能到达地面，一般不会对人类活动造成影响，对人类活动造成影响的主要是地闪。地闪发生时，产生的雷电流从云中泄放到大地，在其泄放通道上造成的危害即雷击灾害。当雷电流从云中泄放到大地时，直接打在建筑物、构筑物及人畜身上，产生电效应、热效应和机械力，造成毁坏和伤亡，称之为“直击雷”；当雷电流从云中泄放到大地时，在其泄放通道周围产生电磁感应向外传播或直接通过导体传导，导致在影响范围内的金属部件、电子元件和电气装置，受到电磁脉冲的干扰而毁坏，称之为“雷击电磁脉冲”。我国是雷击灾害多发地区，每年都会因雷击灾害造成众多的人员伤亡和巨大的经济损失，因此做好防雷减灾工作，将雷击灾害降低到最低限度，尤为重要。二雷电灾害防御措施每年夏季，全国各地都会发生雷击灾害事故，诸如电子信息系统遭到破坏、通讯中断、建筑物被毁、甚至危急人的生命安全，因此造成不可估量的经济损失。防雷技术原则强调全方位防护，综合治理，层层设防，把防雷看做是一个系统工程，（一）搭接，或称为“均衡连接”、“等电位连接”。就是把各种金属物用粗的铜导线焊接起来，或把它们直接焊接起来，以保证等电位。等电位连接是防雷措施中极为关键的一项。对于一座楼房讲，要从楼顶上开始，逐层地做起，现代的高楼顶上有各种金属物，包括各种天线、灯架、广告牌、装饰物等等，都要与避雷针等接闪器连接，达到等电位。以下各楼层也得如此，每层楼内处于同一电位，则楼内行走的人就不会有危险了，不论这些金属物电位升得多高，犹如站在高压输电线上的小鸟一样，无触电之忧。同时，完善的等电位连接，也可以消除因地电压骤然升高而产生的“反击”现象，这在微波站天线塔遭到雷击后是常常遇到的。（二）传导，即为避雷针的装置。避雷针就是一个接地的金属装置，高端比建筑物顶端更高，吸引闪电，把闪电的强大电流传导到大地中去，从而防止闪电电流经过建筑物。避雷针虽然能够保护建筑物，但引导入地的导线流有巨大电流，会产生电磁场，也可能损害设备。所以该措施必须与其他防雷措施联合起来，才是完全之策。（三）分流。把凡是从室外来的导线（包括电力电源线、电话线、信号线或者这类电缆的金属外套等）都要并联一种避雷器至接地线。不仅入户处，在每个需要作防雷保护的仪器设备的机壳处都要装。作用是把沿着导线传入的雷电波在避雷器处经避雷器分流入地，也就是类似把雷电流的所有的入侵通道堵截了，而且不只一级堵截，可以多节堵截。（四）接地。前面三个措施，都涉及到闪电能量泄放入地，所以接地是前面三个措施的基础，接地的妥当与否，成为历来防雷技术中特别受重视的项目，它又是最费工、费钱、费力的防雷措施，是防雷工程的重点和难点。（五）屏蔽。就是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，从物理上说，就是把闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道阻隔起来，力求“无隙可钻”。各种屏蔽都必须妥善接地，所以这五项措施是一个有机联系的整体防卫体系，全面措施才能达到万无一失的效果。 （六）要加强防雷法规、防雷减灾知识普及宣传，不断提高农村、农民的防雷减灾意识。各级气象部门要抓住雷电灾害典型事例，通过广播、电视、报纸、网络等各类媒体，大力宣传防雷减灾有关法律规章和科普知识，进一步提高广大农民的防雷减灾意识，宣传重点要放在如何增强农村农民的防雷自救互救能力上。同时，要积极主动向当地政府和相关部门汇报和宣传，争取各级政府和社会各界的支持，共同推进农村防雷减灾工作的发展。 （七）要切实采取措施，消除防雷安全隐患。针对地域特点，因地制宜，会同当地政府部门共同制定新农村建设防雷减灾指导性意见及规划，加快农村防雷减灾监测网建设，开展面向农村的雷电预报服务；主动加强部门协调沟通，将防雷审监验列入农村工程项目的监管环节，从源头抓起，把好防雷设施设计、施工关口，确保防雷设施建设质量；要切实加强农村雷电灾害调查，分析农村防雷形势和需要，为当地政府防雷减灾决策提供科学依据；积极开展农村建设工程项目的雷击风险评估；主动开展农村防雷安全检查，排查雷击隐患，督促和指导农村农民落实防雷整改措施等。（八） 加强防雷检测行业管理避雷装置安全检测,不同于一般的业务工作,涉及到各行各业,依法进行安全检测和技术服务,必须有完善的组织机构,进行规范化管理。防雷部门聚集着防雷技术、人才等各方面的优势,特别是相当一部分部、委系统防雷的技术力量、设备配置都有较强的实力和基础,有的多年在开展这项工作,但这些部门和系统都是自成体系,各自为政,没有形成一个完整的体系,缺乏规范化管理。那么,如何利用好各方面的优势,履行好政府赋予我们的管理职能,又不造成行业垄断的态势。应建立避雷装置安全检测网,比较好地发挥各方面的职能作用。如果只依靠气象部门承担检测任务,难以达到预期的目的,有的部门、特殊行业不是我们力所能及的。只有最大限度地调动各方面的积极因素,才能更好地履行气象法赋予我们的职能。为加强检测管理工作,制定了检测资质审批制度、资质年审制度、检测人员持证上岗制度、复检制度、资料报送制度、重大事故报告制度、检测仪器年检标定制度等,使管理工作更加规范化。 结语: 由于造成雷击灾害的形式不同，防御雷电采取的措施也不同，目前的防雷工作主要有两类，一类是建筑物防雷，防御直接雷击，由接闪器、引下线、接地装置三部分组成，在建筑物顶部安装避雷针、避雷带或避雷网等接闪器，并通过引下线与接地装置连接，达到保护建筑物不受直接雷击的目的，另外还将建筑物内部的金属管道、金属门窗、吊顶龙骨与引下线连接，有效保护建筑物内部安全；一类是信息系统防雷，防御雷击电磁脉冲，在电路线、信号线及天馈线上穿接避雷器，并通过引下线与接地装置连接，这样一旦有雷电流侵入，能通过避雷器迅速泄入大地，从而保护电子设备不受损害。对于智能建筑物，则采取综合防护措施，既防御直接雷击，也防御雷击电磁脉冲。值得注意的是，不管防护措施做得有多好，也不可能100%的防御雷击，只能将雷击灾害降低到最低限度。而对雷暴本身产生的冲击波是没有办法防御的，只能将建筑物的牢固度、抗震性提高到最高限度，才能避免雷暴冲击波的影响。