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雷电的形成、分类与危害(新版)

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Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing
the goal of safety is the basic connotation of safety prevention.

（安全管理）

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雷电的形成、分类与危害(新版)
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雷电的形成、分类与危害(新版)

一、雷电的形成
雷电是自然界中的一种放电现象。
雷电放电和一般电容器放电本质相同，所不同只是这个电容器两
块极板，并不是人为制造的，而是自然形成的。两块极板有时是两块
云块，有时一块是云块、另一块则是大地或地面上凸出的建筑物。并
且这两块极板间的距离比电容器大得多，有时可达数公里。因此，可
以说雷电是一种特殊的电容器放电现象。
大气中的饱和水蒸汽，由于气候的变化，发生上升或下降的对流，
在对流过程中由于强烈的摩擦和碰撞，水蒸汽凝结成的水滴就被压分
解成带有正负电荷的小水滴，大量的水滴聚积成带有不同电荷的雷云。
随着电荷的积聚，雷云的电位逐渐升高。当带有不同电荷的两块雷云
接近到一定程度时，两块雷云间的电场强度达到25-30kV/cm时，其间
的空气绝缘被击穿，引起两块雷云间的击穿放电；当带电荷的云块接
近地面时，由于静电感应，使大地感应出与雷云极性相反的电荷，当

导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危
险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通
过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。
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带电云块对地电场强度达到25-30kV/cm时，周围空气绝缘被击穿，雷

云对大地发生击穿放电。放电时出现强烈耀眼的弧光，就是我们平时
看到的闪电，闪电通道中大量的正负电荷瞬间中和，造成的雷电流高
达数百千安，这一过程称为主放电，主放电时间仅30-50μs，放电波
陡度高达50KA/μs，主放电温度高达20000℃，使周围空气急剧加热，
骤然膨胀而发生巨响，这就是我们平时听到的雷声。闪电和雷声的组
合我们称为雷电。
由于声音传播的速度比光的传播速度要慢得多，所以我们总是先
看到闪电，而后听到雷声。
雷电的特点是：电压高、电流大、频率高、时间短。
二、雷电的分类
（一）直击雷
雷云对地面或地面上凸出物的直接放电，称为直击雷。也叫雷击。
直击雷放电过程的展开图见图8-22。
雷云放电过程的展开图可以这样解释：当雷云对地面放电时，开
始出现先驱放电，放电电流比较小，一经到达地面，就开始主放电，
主放电由地面开始沿着先驱放电的通道直到云端，放电电流迅速增大。
主放电时间很短，电流迅速衰减，以后是余光放电，电流变小。
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由于雷云中同时存在着多个电荷积聚中心，当第一个电荷集聚中

心放电后，其电位迅速下降。第二个电荷集聚中心向第一个电荷集聚
中心位置移动，并沿着上一次的放电通道开始先驱放电、主放电、余
光放电。紧接着再来第三次、第四次放电。我们平时看到电光闪闪、
雷声隆隆就是这个原因。
当直击雷直接击于电气设备及线路时，雷电流通过设备或线路泄
入大地，在设备或线路上产生过电压，称为直击雷过电压。
（二）感应雷击
感应雷击是地面物体附近发生雷击时，由于静电感应和电磁感应
而引起的雷击现象。
例如，雷击于线路附近地面时，架空线路上就会因静电感应而产
生很同的过电压，称为静电感应过电压。见图6-23。
在雷云放电过程中，迅速变化的雷电流在其周围空间产生强大的
电磁场，由于电磁感应，在附近导体上产生很高的过电压，称为电磁
感应过电压。
静电感应和电磁感应引起的过电压，我们称为感应雷击。
（三）球雷
球雷是一种发红色或白色亮光的球体，直径多在20cm左右，最大
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直径可达数米，以每秒数米的速度，在空气中飘行或沿地面滚动。这

种雷存在时间为3-5s左右。时间虽短，但能通过门、窗、烟囱进入室
内。这种雷有时会无声消失，有时碰到人或牲畜或其它物体会剧烈爆
炸，造成雷击伤害。
（四）雷电侵入波
当雷击空线路和或金属管道上。产生的冲击电压沿线路或管道向
两个方向迅速传播的雷电侵入波，称为雷电侵入波。
雷电侵入波的电压幅值愈高，对人身或设备造成的危害就愈大。
三、雷电的危害
雷电放电过程中，可能呈现出静电效应、电磁效应、热效应及机
械效应，对建筑物或电气设备造成危害；雷电流泄入大地时，在地面
产生很高的冲击电流，对人体形成危险的冲击接触电压和跨步电压；
人直接遭受雷击，必死无疑。
雷电的危害是多方面的。
（一）雷电的静电效应危害：
当雷云对地面放电时，在雷击点主放电过程中，雷击点附近的架
空线路、电气设备或架空管道上，由于静电感应产生静电感应过电压，
过电压幅值可达几十万伏，使电气设备绝缘击穿，引起火灾或爆炸，
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造成设备损坏、人身伤亡。

（二）雷电的电磁效应危害
当雷云对地放电时，在雷击点主放电过程中，在雷击点附近的架
空线路、电气设备或架空管道上，由于电磁感应产生电磁感应过电压，
过电压幅值可达到几十万伏，使电气设备绝缘击穿，引起火灾或爆炸，
造成设备损坏、人身伤亡。
（三）雷电的热效应危害
雷电流通过导体时，由于雷电流很大，雷电流数值可达几十至几
百千安，在极短的时间内使导体温度达几万度，可使金属熔化，周围
易燃物品起火燃烧。烧毁电气设备、烧断导线、烧伤人员、引起火灾。
（四）雷电的机械效应危害
强大的雷电流通过被击物时，被击物缝隙中的水分急剧受热气化，
体积膨胀，使被击物品遭受机械破坏、击毁杆塔、建筑物，劈裂电力
线路的电杆和横担等。
（五）雷电的反击危害
当避雷针、避雷带、构架、建筑物等在遭受雷击时，雷电流通过
以上物体及接地装置泄入大地，由于以上物体及接地装置具有电阻，
在其上产生很高的冲击电位。当附近有人或其它物体时，可能对人或
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物体放电，这种放电称为反击。雷击架空线路或空中金属管道时，雷

电波可能沿以上物体侵入室内，对人身及设备放电，造成反击。反击
对设备和人身都构成危险。
（六）电位危害
当将雷电流引入大地时，在引入处地面上产生很高的冲击电位，
人在其周围时，可能遭受冲击接触电压和冲击跨步电压而造成电击伤
害。
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防雷与防静电(新)

防雷与防静电(新)

第九章 防雷和防静电
第一节 雷电的危害及防雷保护 电
流
雷电的种类
大
按传播方式分为直击雷、感应雷、球形雷
、 电
压高雷电的危害Fra bibliotek、温
❖火灾和爆炸
度
高
❖触电
达
两
❖设备和设施毁坏
万
多
度
1 防雷技术
直击雷：直接对建筑物或其他物体放电产生 的电效应、热效应和机械效应的雷电叫做 直击雷；（线状雷中居多）
感应雷：若是落雷处邻近物体因受静电感应 或电磁感应产生高电位引起放电，叫做感 应雷；
防雷装置的用途：
1.避雷针：防主要用于露天变配电设备、建 筑物的保护。 2.避雷线：主要用于输电线路的保护。 3 避雷网和避雷带 主要用于保护建筑物。
4.避雷器：主要用于保护电力设备
相关防雷措施
❖建筑物的防雷措施：避雷针、避雷带、避雷网 ❖架空线路防雷措施：装设避雷线；提高线路自身的绝
缘水平；用三角形顶线做保护线；
（P155对各类措施进行详述）后面讲述各类方法
2 防静电技术
生产过程中易产生的静电
纸张印刷时或纸张与辊轴的摩擦、橡胶或塑料的碾 磨、传动皮带与皮带轮或辊轴的摩擦； 塑料的压制、上光、挤压； 高电阻率液体在管道中流动，或液体高速喷出管口、 液体注入容器发生的撞击、冲刷或飞等； 液化气体或压缩气体，在管道中流动或由管口喷出， 气瓶放出压缩气体或用喷油枪喷漆； 固体物质的粉碎、研磨，悬浮粉尘的高速运动； 混和器中搅拌高阻物质、纺织品的涂胶过程等。
1 防雷技术
遭到雷电袭击的树木、房屋
1 防雷技术
雷电的危害
雷电可烧毁和损坏各种电气设备 和设施，造成大规模停电；可击毁建 具有很大的破坏力，其破坏作用是多 方面的。比如构筑物；可引起易燃、 易爆物发生火灾和爆炸事故等。其危 害表现在雷电放电时所存在的各种物 理效应和作用。
雷电的成因与种类

雷电的成因与种类

雷电的成因与种类雷电形成的缘由大气中的水蒸气是雷云形成的内因;雷云的形成也与自然界的地形以及气象条件有关。

依据不同的地形及气象条件，雷电一般可分为热雷电、锋雷电(热锋雷电与冷锋雷电)、地形雷电3大类。

1、热雷电是夏天经常在午后发生的一种雷电，经常伴有暴雨或冰雹。

热雷电形成很快、持续时间不长，1～2小时;雷区长度不超过200～300km，宽度不超过几十千米。

热雷电形成必需具备以下条件。

(1)空气特别潮湿，空气中的水蒸气已近饱和，这是形成热雷电的必要因素。

(2)晴朗的夏天、烈日当头，地面受到长久暴晒，靠近地面的潮湿空气的温度快速提高，人们感到闷热，这是形成热雷电的必要条件。

(3)无风或小风，造成空气湿度和温度不匀称。

无风或小风的缘由可能是这里气流改变不大，也可能是地形的原因(如山中盆地)。

上述条件渐渐形成云层，同时云层因极化而形成雷云。

出现上述条件的地点多在内陆地带，尤其是山谷、盆地。

2、强大的冷气流或暖气流同时侵入某处，冷暖空气接触的锋面或旁边可产生冷锋雷电。

(1)冷锋雷(或叫寒潮雷)的形成是强大的冷气流由北向南入侵时，因冷空气较重，所以冷气流就像一个楔子插到原来较暖而潮湿的空气下面，迫使暖空上升，热而潮的空气上升到必须高度，水蒸气到达饱和，渐渐形成雷云。

冷锋雷是雷电中最剧烈的一种，通常都伴随着暴雨，危害很大。

这种雷雨一般沿锋面几百千米长、20～60km宽的带形地区开展，锋面移动速度每小时50～60km，最高可达每小时101km。

(2)暖锋雷(或叫热潮雷)的形成是当暖气流移动到冷空气地区，渐渐爬到冷空气上面所引起的。

它的发生一般比冷锋雷缓和，很少发生剧烈的雷雨。

3、地形雷电一般出此时此刻地形空旷地区，它的规模较小，但比拟频繁。

雷电的种类雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。

其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，而电磁脉冲主要影响电子设备，主要是受感应作用所致;云闪由于是在两块云之间或一块云的两边发生，所以对人类危害最小。

雷电活动规律、危害与防护

雷电活动规律、危害与防护

雷电活动规律、危害与防护夏健雷电，是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又令人生畏的自然现象，地球上任何时候都有雷电在活动。

雷电灾害是不可避免的自然灾害，是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。

从卫星、通信、导航、计算机网络乃至到每个家庭的家用电器都会受到雷电的危害。

全球每年因雷击而导致的火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生，对人民生命财产的安全和社会安全稳定的发展构成了严重威胁。

一、雷电的形成原理由于积雨云的下部温度高，中上部温度低，就产生了强大的上升和下沉气流。

云内大量的冰晶、大小水滴、过冷水滴、霰(不透明的雪珠)和冰雹等水汽凝成物，通过碰冻、碰撞、破碎和融化等许多复杂的过程，使云中起电，并使正、负电荷分离开来，在云中形成正、负的荷电中心。

当聚集的电量足够大时，异性荷电中心之间就会发生击穿放电而产生火花放电现象，这就是我们常见的闪电现象。

放电过程中，由于温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣，这就是雷声。

所以说雷电是大气中的放电现象，雷电一般多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等强对流天气。

二、雷电的活动规律据统计，每秒钟地球造就1800次雷电，伴随600次闪电，其中有100个炸雷击落地面。

而总的来说，全球从南纬60度到北纬80度都有雷电活动，陆地多于海洋；热带最多，温带地区一年四季都会出现，并以春夏季节为最多。

雷电出现的开始月份一般从南往北，由东向西逐渐推迟，一般于9至10月份结束。

同时，雷电还有日变化，大陆上雷电一般多出现在白天，集中期在午后到傍晚之间。

沿海和西部山区的许多河谷地区，易在夜间出现雷电。

雷电出现后，一般持续瞬间多在1—2小时，并且南方地区比北方地区持续时间长。

就我们无锡而言，我们统计了1955-2005年51年间的气象资料得出：无锡年平均雷电日数为41.1天，属多雷区。

雷电发生的年际变化较大，年最少雷电日数为19天（1978年），年最多雷电日数为74天（1956年），两者相差将近3倍。

雷电的形成与分类

雷电的形成与分类

雷电的形成与分类(一)雷雨云和雷电的形成人们通常把发生闪电的云称为雷雨云(或称积雨云)，雷雨云是热气流在强烈垂直对流过程中形成的。

由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层，近地面的大气的温度由于热传导和热辐射作用，温度也跟着升高，气体温度升高必然膨胀，密度减小，压强也随着降低，根据力学原理，气体就要上升，上方的空气层密度相对说来就较大，就要下沉。

热气流在上升过程中膨胀降压，同时与高空低温空气进行热交换，于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴，就形成了云。

在强对流过程中，云中的雾滴进一步降温，变成过冷水滴、冰晶或雪花，并随高度逐渐增多。

由于过冷水大量冻结而释放潜热，使云顶突然向上发展，达到对流层顶附近后向水平方向铺展，使云中水滴分裂成较小的水滴或较大的水滴，分别带负电和带正电。

较小的水滴被气带走，形成带负电的雷云，较大的水滴留下来形成带正电的雷云。

随着电荷的积累，雷云的电位逐渐升高。

当带不同电荷的雷云在空气中互相接近到一定的距离时，便发生激烈的放电，出现强烈的闪光。

由于放电时温度高达20000℃，空气受热急剧膨胀，发出爆炸的轰鸣声，这就是空中闪电和雷鸣，见图5—1(a)。

当带电雷云离地面较近时，还会对地面突出物直接放电，这就是直击雷。

见图5—1(b)。

图5—1 雷云放电现象(二)雷电的分类1．雷电按照放电形式不同分为：线形雷、片形雷和球形雷(1)线形雷。

线形雷是一种蜿蜒曲折，枝叉纵横的巨型电气火花，长2—3公里，也有的长达10公里，线形雷是闪电中最强烈的一种，对电力、电讯系统及人畜和建筑物等威胁最大。

线形雷大多是雷云与大地间的放电，但也有的是雷云之间的放电。

这种闪电可以同时击在不同的地方，一般分为前导放电和主放电等阶段。

在大多数情况下(约50～70％以上)，雷云与大地间的放电过程不是单一的，而是多重的，也就是说由若干个先后在同一通道上发展的单一的，放电所组成。

重复放电的数目一般为1～27次，单次放电的延续时间一般为0．001～0．02秒，各次放电的间隔时间为0．01～0．05秒。