防雷科普：闪电的形成和危害
防雷科普：闪电的形成和危害
发布日期：2023-05-05 09:22
夏季雷电灾害频繁发生，属于气象灾害的一种，是世界公认的十大自然灾害之一。雷击会造成人员伤亡、建筑物损坏、森林火灾、电力和通讯设备损坏、造成空难等，并可能对人民生命财产造成巨大损失。根据全球闪电的卫星观测结果，估计全世界每秒约有46次雷击。
闪电的形成
闪电是积雨云剧烈发育过程中产生的闪电和雷电现象。它是云与云之间、云与地面之间、云与空气之间电位差增大到一定程度后的放电现象。它经常伴有强风，雨，冰雹和龙卷风，这是一种局部但非常猛烈的自然灾害天气。
当某处的电场强度超过空气由于电荷积累而可以承受的击穿强度时，就会发生云间放电。这种云对云的放电（高射炮闪电）约占闪电现象的95%。一般来说，它不会对建筑物构成威胁，但它产生的雷电电磁脉冲对电气系统构成强烈威胁。在全球范围内，人们认识到雷击的破坏半径约为2公里。[雷击损伤半径的计算 r=λ/2π=c/2πf=3×108/（2×3.14×25×103）≈2km（雷电主频约为25KHZ，传播速度c=3×108m/s，λ=c/f，λ：波长，f：频率，π： PI）]。此范围内的任何电子系统都可能受到破坏性攻击。
由于雷云负电荷的静电感应，附近的地面积累了正电荷。当电场强度达到空气解离的临界值时，云与地面之间有放电（线性雷声），约占雷电现象的5%，对地面建筑物和信息系统构成强烈威胁。当地球被闪电击中时，雷云上的负电荷大部分排放到地球，只有10%的雷云上的正电荷排放到地球。在闪电的主要放电过程中，其闪电通道中的电流约为10，000安培，有时高达100，000安培或更多。
它向太空产生强烈的电磁辐射，导致通道温度飙升，高达数万摄氏度。变暖引起的空气膨胀会引起强烈的冲击波。这些物理效应可以在瞬间造成巨大的破坏，摧毁建筑物和设备，中断供配电系统和计算机信息系统，引起森林火灾和石化、天然气、仓储等场所的燃烧甚至爆炸，危及人们的生命财产安全。
闪电的频率和电流
带负电的雷云对地的放电为负闪光，带正电的雷云向地球的放电为正闪光，雷云对地的放电多为负闪光，雷云对地的放电峰值多为20至50ka。正闪比负闪强，其电流幅度往往在100kA以上。
雷电频率和峰值电流：几率为99%，90%，50%，10%，1%
峰值雷电流：
≥3kA ≥8kA ≥28kA ≥80kA ≥200kA
闪电活动区域
闪电活动区域根据雷暴的平均天数划分。雷暴日是指发生雷暴的那一天。换句话说，如果一天内听到一次或多次雷声，则算作雷暴日。
平均雷暴日数是反映一个地区雷暴活动强度的长时间观测数据，是研究雷灾的重要参数之一。雷暴天数分为：
雷暴较少地区：年平均雷暴日数少于20天的地区;
雷暴地区较多：年平均雷暴天数<20天≤40天;
高雷暴区：年平均雷暴天数<40天≤60天的地区;
强雷暴区：年平均雷暴日数超过60天的地区。
闪电的破坏性形式
直接闪电
闪电可以直接作用于架空线、室外天线、数据传输线，并将电力直接排放到地面上的建筑物、架空输电线路或通信电缆。当雷电直接作用在建筑物或建筑物顶部时，雷电流被引入接地装置，使地电位上升，导致一部分雷电通过地线流入建筑物内的电气设备。如果建筑物没有得到适当的保护，释放出高能闪电会损坏各种设施，并可能引起火灾。
间接闪电
建筑物附近的雷击会释放大电流并在雷击现场产生强磁场，这也会导致建筑物中的设备过电压或浪涌电压。距离数据线或建筑物 100m 的雷电放电可能会在数据电缆上引起 6kV/3kA 浪涌。如果受影响的电气设备没有受到地凯科技SPD浪涌保护器的保护，则可能会损坏或禁用，从而导致意外事故，并造成重大损失。
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