絕緣避雷可行性研究(存儲(chǔ)版)
【正文】 損壞）后，逐步認(rèn)識(shí)到僅僅有建 7 筑物外部防雷措施是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。其中接地是必要的，除了設(shè)備的工作接地外，為防止雷電感應(yīng)及高電位引入接地是不可缺少的。 作為目前的絕緣材料來(lái)說(shuō)，是完全可能承受這種電壓的。這又一次證實(shí)了雷電一定是通過(guò)電阻最小的通道入地的真理。除非另有說(shuō)明，本文的工作是原始性工作。所以，絕緣防雷在建 9 筑物防護(hù)方面不考慮，但是在人類自身防雷方面是可以考慮的。因此覆蓋了絕緣材料，就可能滿足絕緣避雷的兩個(gè)條件。雷電來(lái)臨前，大氣電場(chǎng)會(huì)急劇升高，當(dāng)電場(chǎng)升高到 1kV/m 時(shí)，地面的青草、莊稼、大樹，甚至突出 的巖石、房屋等都會(huì)出現(xiàn)電暈現(xiàn)象即尖端放電，使空氣電離。但若考慮到建筑物內(nèi)人身安全及各種設(shè)備的安全，就必須設(shè)置內(nèi)部防雷設(shè)施。 三、 建筑物防雷是一系統(tǒng)工程，不可能靠絕緣防雷方式取得避雷效果 現(xiàn)代建筑與古代建筑的防雷要求有本質(zhì)上的區(qū)別。世界上只要有雷電活動(dòng)的地方，每處均有遭受雷擊的可能，其差異只是遭受雷擊概率的大小不同而已。 3. 絕緣防雷在建筑物中的應(yīng)用 一、 提出絕緣防雷的依據(jù) 近年來(lái)對(duì)于絕緣防雷的問(wèn)題，引起了不少人的興趣，甚至還有人希望迅速將其應(yīng)用于建筑物防雷的實(shí)踐中去。 雷電場(chǎng)是一個(gè)巨大的靜電場(chǎng)，是人類不可建造的。 雷電過(guò)程 雷電過(guò)程也是靜電理論中闡明的電場(chǎng)中介質(zhì)擊穿過(guò) 程。當(dāng)然用上述方法無(wú)法測(cè)量天空自由電荷，但是我們用長(zhǎng)波和中波收音機(jī)收聽電臺(tái)時(shí)，噪音干擾也連續(xù)不斷，以此證明，天空中有不斷的放電現(xiàn)象，說(shuō)明天空中存在豐富的自由電荷，同時(shí)又能形成一定強(qiáng)度的電場(chǎng)放電。這時(shí)對(duì)某一塊金屬來(lái)說(shuō)，它們電荷的正負(fù)電量的絕對(duì)值就不相等了，這時(shí)如去掉加在其上的電壓，它不像環(huán)路那樣呈現(xiàn)電中性，卻仍保持 帶電性質(zhì)，仍然有電場(chǎng)的存在，但是隨著時(shí)間的推移，這個(gè)電場(chǎng)會(huì)自然消失。再?gòu)睦碚撋戏治?，贊成絕緣防雷的人認(rèn)為，在采用了絕緣防雷的措施后，在雷云來(lái)臨時(shí)能阻止地面感應(yīng)電荷通過(guò)絕緣材料形成上行先導(dǎo)，從而達(dá)到避免雷擊的目的。 一般而言，雷電活動(dòng)以季節(jié)上看，夏季最活躍，冬季較少，從地區(qū)分布上看，赤道最活躍，隨緯度升高而減少。 要達(dá)到絕緣避雷有兩個(gè)條件必須滿足：一是絕緣材料必須有很高的耐壓，能承受住雷電來(lái)臨時(shí)加在它兩端的高電壓；二是加了絕緣材料后，該通道的電阻必須遠(yuǎn)大于雷雨來(lái)臨時(shí)周圍空 氣或其它物體通道的電阻。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，高科技的迅猛發(fā)展 ，先進(jìn)的測(cè)量、保護(hù)、監(jiān)控電信和計(jì)算機(jī)等微電子產(chǎn)品的日益廣泛使用，雷擊災(zāi)害出現(xiàn)了新的情況，即出現(xiàn)頻繁，波擊面擴(kuò)大。 本文通過(guò)對(duì)建筑物和人的防雷來(lái)證明絕緣避雷的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題和可行性問(wèn)題。隨著工業(yè)化的發(fā)展，高爐煙鹵建筑物上都裝有防雷裝置。 因此， 將防雷工作搞好，亡羊補(bǔ)牢猶為晚，雷擊雖然厲害，但因其有預(yù)兆，可以盡量減少減輕雷擊造成的損失。 課題研究意義 讓人們知道事物的兩面性，絕緣防雷的局限性。因此這種現(xiàn)象告訴我們，在自然界中，A給 B的電荷， A不必從 B收回， B多余的電荷也不一定向 A輸出，這與金屬環(huán)路電流理論是不相同的。從電子學(xué)中得知，要形成一個(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)，一定是其中一方是同性質(zhì)電荷的積累，但是在天空中空氣是絕緣的，同性質(zhì)的電荷又相斥，它們不可能積聚在一起，不可能形成能量的集中，天空中的物質(zhì)受氣流、宇宙射線的影響而產(chǎn)生自由電荷，且不斷增加，在大氣層的擠壓下向太空高層運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)電離層，這個(gè)電離層是含單性電荷的電子層，其電場(chǎng)的能量是不可估量的。我們常說(shuō)的多雷區(qū)應(yīng)該說(shuō)該地區(qū)具備上述諸因素中的幾種。所以雷擊過(guò)程中雷電流是從小到大再減弱，就電的性質(zhì)而言，由于它是一個(gè)靜電場(chǎng)的放電，電流的方向是不變的，所形成的是一個(gè)幅度巨大的脈動(dòng)直流電流。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明絕大部分的雷擊均是發(fā)生在入地電阻較小的地方。但由于雷擊本身固有的不確定性，人們想采取以絕緣材料去阻止雷云活動(dòng)下地面上感應(yīng)先導(dǎo)的形成是難以實(shí)現(xiàn)的。如果沒(méi)有建筑物內(nèi)部雷電保護(hù)措施，即使建筑物沒(méi)有被雷擊中，仍然可以在建筑物以外發(fā)生雷擊時(shí)，通過(guò)感應(yīng)（包括靜電感應(yīng)，電磁感應(yīng)及電磁脈沖）、高電位引入及由此產(chǎn)生的跨步電壓、接觸電壓對(duì)建筑物內(nèi)的各種設(shè)備及人身安全帶來(lái)傷害。而這些防雷措施與絕緣防雷是相互矛盾，互相排斥的。 對(duì)于第二個(gè)條件，關(guān)鍵要搞清楚大氣的電阻。下面我們?cè)賮?lái)看絕緣避雷的兩個(gè)實(shí)例。 本文是在 金慶忠 老師的熱情關(guān)心和指導(dǎo)下完成的，他淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)使我受益匪淺，對(duì)順利完成本課題起到了 極大的作用。但是， 在 一些 特殊場(chǎng)合下，絕緣防雷也能起到一定效果，是可能避免或減少雷擊傷亡的 。這時(shí)的空氣電阻就比一般絕緣物的電阻就小得多了。加在人或物與地之間的電壓究竟是多少呢？ 中國(guó)科學(xué)院大氣物理所孫景群先生編
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