【正文】 4 雷電參數(shù) 雷暴日 為了統(tǒng)計(jì)雷電活動(dòng)的頻繁程度，經(jīng)常采用年平均雷暴日數(shù)來(lái)衡量。只要一天之內(nèi)能聽(tīng)到雷聲的就算一個(gè)雷暴日。 通常說(shuō)的雷暴日都是指的一年內(nèi)的平均雷暴日數(shù)，即年平均雷暴日。雷暴日數(shù)愈大，說(shuō)明雷電活動(dòng)愈頻繁。除雷暴日外，也有用雷暴小時(shí)來(lái)衡量雷電活動(dòng)的。我國(guó)大部分地區(qū)一個(gè)雷暴日約折合三個(gè)雷電小時(shí)。山地雷電活動(dòng)較平原頻繁，山地雷暴日約為平原的三倍。 我國(guó)廣東省的雷州半島和海南島一帶是雷電活動(dòng)最為頻繁的地區(qū)，平均雷暴日高達(dá) 100133 日；廣東、廣西、云南等省部分地區(qū)雷暴日在 80 日以上；長(zhǎng)江流域以南地區(qū)雷暴日約 4080 日；長(zhǎng)江以北地區(qū)雷暴日約 2040 日；西北地區(qū)雷暴日多在 20 日一下；西藏地區(qū)因印度洋暖流沿雅魯藏布江上溯， 很多地方雷暴日高達(dá) 5080 日。就幾個(gè)大城市來(lái)說(shuō)，廣州、昆明、南寧約為 7080 日；重慶、長(zhǎng)沙、貴陽(yáng)、福州約為 50 日；北京、上海、武漢、南京、成都、呼和浩特約為40 日；天津，沈陽(yáng)，鄭州，太原、濟(jì)南約為 30 日等。 我國(guó)把年平均雷暴日不超過(guò) 15 日的地區(qū)叫少雷區(qū)，超過(guò) 40 日的叫多雷區(qū)。做防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到當(dāng)?shù)乩妆┤盏臈l件。 我國(guó)各地雷雨季節(jié)相差也很大：南方大約從二月開(kāi)始，長(zhǎng)江流域一般從三月開(kāi)始，華北和東北遲至四月開(kāi)始，西北更延遲至五月開(kāi)始。防雷準(zhǔn)備工作均應(yīng)在雷雨季節(jié)前做好。 雷電流幅值 雷電流幅值即放電 時(shí)雷電流的最大值，可達(dá)數(shù)十至數(shù)百千安。做防雷設(shè)計(jì)時(shí)，可按 100kA 考慮。 雷電流陡度 6 雷電流陡度是指雷電流隨時(shí)間上升的速度。雷電流沖擊波波頭陡度可達(dá)到50kA/μ s， 平均陡度約為 30 kA/181。s。 雷電流陡度與雷電流幅值和雷電流波頭時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān) ， 雷電流波頭時(shí)間僅數(shù)微秒。做防雷設(shè)計(jì)時(shí) ， 一般取波頭形狀為斜角波 ， 時(shí)間按 s考慮 。 雷電流陡度越大 ， 對(duì)電氣設(shè)備造成的危害也越大 。 因此 ，在防雷要求較高的場(chǎng)合 ， 波頭形狀宜取為半余弦波 ( 見(jiàn)圖 41)。 這時(shí) ， ? ? ???????? ????tSMSM tItIi ??? c o s12s in12 式中 : τt—— 雷電流波頭時(shí)間 , τt = π / ω。 不難證明 ， 半余弦波波頭的最大陡度為斜角波陡度的 π /2倍 。 按余弦波波頭考慮的防雷設(shè)計(jì)顯然是偏于安全的。 圖 41 雷電流波形 雷電沖擊過(guò)電壓 雷擊時(shí)的沖擊過(guò)電壓很高 ， 直擊雷沖擊過(guò)電壓可用下式表達(dá) ： tiIED ddLiRU ?? 式 中 UD—— 直擊雷沖擊過(guò) 電 壓 ， i—— 雷電流 ， kV ； RIE —— 防雷接地裝置的沖擊接地電阻 ， Ω； tidd —— 雷電流 陡度， kV / μ s； L —— 雷電流通路的電感 ， μ H。 如通路長(zhǎng)度 ?以 m 為單位 ， 則 L =? 顯然 ， 直擊雷沖擊過(guò)電壓由兩部分組 成。 前一部分決定于雷流的大小和雷電 7 流通道的電阻 ； 后一部 分 決定于雷電流通道的電感。直擊雷沖擊電壓可高達(dá)數(shù)千千伏。雷電感應(yīng)過(guò)電壓決定于被感應(yīng)導(dǎo)體的 空 間位置及其與帶電積云之間的幾何關(guān) 系。 雷電感應(yīng)過(guò)電壓可達(dá)數(shù)百千伏。 5 雷電 危害 電性質(zhì)的破壞作用表現(xiàn)為數(shù)百萬(wàn)伏乃至更高的沖擊電壓 ， 可能毀壞發(fā)電機(jī)、電力變壓、斷路器、絕緣子等電氣設(shè)備的絕緣 ， 燒斷電線或劈裂電桿 ， 造成大規(guī)模停電 ； 絕緣損 壞可引起短路 ， 導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故 ； 二次放電的電火花也可能引起火災(zāi)或爆炸 ， 二次放電也能造成電擊。絕緣損壞后 ， 可能導(dǎo)致高壓竄入低壓 ，在大范圍內(nèi)帶來(lái)觸電的危險(xiǎn)。數(shù)十至百千安的雷電流流入地下 ， 會(huì)在雷擊點(diǎn)及其連接的金屬部分產(chǎn)生極高的對(duì)地電壓 ， 可能直導(dǎo)致接觸電壓電擊和跨步電壓的觸電事故。 熱性質(zhì)的破壞作用 熱性質(zhì)的破壞作用表現(xiàn)在直擊雷放電的高溫電弧能直接引燃鄰近的可燃物 ，從而造成 火 災(zāi)。巨大的雷電流通過(guò)導(dǎo)體 ， 在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換出大量的熱能 ， 可能燒毀導(dǎo)體 ， 并導(dǎo)致燃品的燃燒和金屬熔化、飛濺 ， 從而引起火災(zāi)或爆炸。球雷侵 入可引起火災(zāi)。 機(jī)械性質(zhì)的破壞作用 機(jī)械性質(zhì)的破壞作用表現(xiàn)為被擊物遭到破壞 ， 甚至爆裂成碎片。這是由于巨大的雷電通過(guò)被擊物時(shí) ， 在被擊物縫隙中的氣體劇烈膨脹 ， 縫隙中的水分也急劇蒸發(fā)為大量氣體 ，致使被擊物破壞和爆炸。此外，同性電荷之間的靜電斥力、同方向電流或電流轉(zhuǎn)彎處的電磁作用力也有很強(qiáng)的破壞力，雷電時(shí)的氣浪也有一定的破壞作用。 當(dāng)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入電子信息時(shí)代后，雷災(zāi)出現(xiàn)的特點(diǎn)和以往有極大地不通，可以概括為： 受災(zāi)面不斷的擴(kuò)大。從電力、建筑這兩個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到幾乎所有的行業(yè)。特點(diǎn)是與高新技術(shù)關(guān)系最密切的領(lǐng) 域，如航天航空、國(guó)郵電通信、計(jì)算機(jī)、電子行業(yè)、石油化工、金融證券等。 8 從二維空間入侵變?yōu)閺娜S空間入侵。從閃電直擊和過(guò)電壓波沿線傳輸變?yōu)榭臻g閃電的脈沖電磁場(chǎng)從三維空間入侵到任何角落，無(wú)孔不入的造成災(zāi)害，因而防雷工程已從傳統(tǒng)防直擊雷、感應(yīng)雷進(jìn)入現(xiàn)代的防雷電電磁脈沖（ LEMP）階段。前面的指雷電的受災(zāi)行業(yè)面擴(kuò)大了，這里是指雷電災(zāi)害的空間范圍擴(kuò)大了。 雷災(zāi)的經(jīng)濟(jì)損失和危害程度大大增加了。被襲擊的對(duì)象本身的直接經(jīng)濟(jì)損失有時(shí)并不太大，而由此產(chǎn)生的簡(jiǎn)介經(jīng)濟(jì)損失和影響卻難以估計(jì)。 6 雷電 防護(hù) 設(shè)計(jì) 防雷裝 置 設(shè)計(jì) 避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶和避雷器都是經(jīng)常采用的防雷裝置。上述針、線、網(wǎng)、帶實(shí)際上都只是接閃器，而避雷器是一種專(zhuān)門(mén)的防雷裝置。一套完整的防雷裝置包括接閃器、避雷器、引下線和接地裝置。避雷針主要用來(lái)防直擊雷擊，保護(hù)露天變配設(shè)備、建筑物和構(gòu)筑物；避雷線主要用來(lái)保護(hù)電力線路防直擊雷擊；避雷網(wǎng)和避雷帶主要用來(lái)保護(hù)建筑物防直擊雷擊，同時(shí)也起屏蔽作用，有防止感應(yīng)雷擊的作用；避雷器主要用來(lái)保護(hù)電力設(shè)備防雷電侵入波的危害。 接閃器 避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)和避雷帶都可作為接閃器 ， 建筑物的金屬屋面可作為 第一類(lèi)工業(yè)建筑物以外其他各類(lèi)建筑物的接閃器。這些接閃器都是利用其高出被保護(hù)物的突出地位 ， 把雷電引向自身 ， 然后通過(guò)引下線和接地裝置 ， 把雷電流泄入大地 ， 以此保護(hù)被保護(hù)物免受雷擊。 避雷器 避雷器并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備或設(shè)施上 ， 正常時(shí)處在不通的狀態(tài)。出現(xiàn)雷擊過(guò)電壓時(shí) ， 擊穿放電 ， 切斷過(guò)電壓 ， 發(fā)揮保護(hù)作用。過(guò)電壓終止后 ， 避雷器迅速恢復(fù)不通狀態(tài) ， 恢復(fù)正常工作。避雷器主要用來(lái)保護(hù)電力設(shè)備和電力線路 ， 也用作防止高電壓侵入室內(nèi)的安全措施。避雷器有保護(hù)間隙、管型避雷器和閥型避雷器之分 ， 應(yīng)用最多的是閥型避雷器。 引下線 防雷裝置的引下線應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕和熱穩(wěn)定的要求。 引下線一般采用圓鋼或扁鋼 ， 其尺寸和防腐蝕要求與避雷網(wǎng)、避雷帶相同 。 用鋼絞線作引下線 ， 其截面積不得小 于 25mm2。 用有色金屬導(dǎo)線 做 引下線 時(shí)， 應(yīng)采用截面積不小 9 于 16mm2 的銅導(dǎo)線。 引下線應(yīng)沿建筑物外墻敷設(shè) ， 并應(yīng)避免彎曲 ， 經(jīng)最短途徑接地 。 建筑藝術(shù)要求高者可以暗敷設(shè) ， 但截面積應(yīng)加大一級(jí)。建筑物的金屬構(gòu)件 ( 如消防梯等 ) 可用作引下線 ， 但所有金屬構(gòu)件之間均應(yīng)連成電氣通路 ， 并且連接可靠。 采用多條引下線時(shí) ， 為了便于接地電阻和檢查引下線、接地線的 連接情況 ，宜在各引下線距地面高約 。 采用多條引下線時(shí) ， 第一類(lèi)和第二類(lèi)防雷建筑物至少應(yīng)有兩條引下線 ， 其間距離分別不得大于 12m和 18m； 第三類(lèi)防雷建筑物周長(zhǎng)超過(guò) 25m或高度超 過(guò) 40m時(shí) ， 也應(yīng)有兩條引下線 ， 其間距離不得大于 25m 。 在易受機(jī)械損傷的地方 ， 地面以下 一段引下線應(yīng)加竹管、角鋼或鋼管保護(hù)。采用角鋼或鋼管保護(hù)時(shí) ， 應(yīng)與引下線連接起來(lái) ， 以減小通過(guò)雷電流時(shí)的電抗 。 引下線截面銹蝕 30%以上者應(yīng)予以更換。 接地裝置 設(shè)計(jì) 接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。 接地裝置向大地泄放雷電流，限制防雷裝置對(duì)地電壓不致過(guò)高。 除獨(dú)立避雷針外，在接地電阻滿足要求的前提下，防雷接地裝置可以與其他接地裝置共用。 當(dāng)雷電流經(jīng)引下線到達(dá)接地裝置時(shí)，由于引下線本身和接地裝置都有干擾，因而會(huì)產(chǎn)生較高的電壓降，可達(dá)幾萬(wàn)伏甚至幾十萬(wàn)伏，這時(shí)如有人接觸，就會(huì)受接觸電壓危害，必須引起注意。為了防止跨步電壓傷人，防直擊雷的接地裝置距建筑物和構(gòu)筑物出入口和人行道的距離應(yīng)不小于 3m。當(dāng)小于 3m時(shí)，應(yīng)采取接地體局部深埋或隔以瀝青絕緣層，或者敷設(shè)地下均壓條等安全措施。 防雷裝置的接地電阻，一般系指沖擊接 地電阻。同一個(gè)接地裝置的沖擊接地電阻，一般不等于該裝置的