絕緣避雷可行性研究(完整版)
【正文】 1 1. 引言 絕緣避雷是指給被保護(hù)的人或物、覆蓋電阻很大而耐壓很高的絕緣物，以避免雷電襲擊或減少雷擊概率的理論和方法。發(fā)電機(jī)變壓器的發(fā)明和電話在生活中的應(yīng)用，人類在電氣化時(shí)代又屢著雷擊，由直擊雷擊傷擊毀生命和財(cái)產(chǎn)發(fā)展到通過金屬線特別是電線和電話線進(jìn)行了感應(yīng)雷和高電壓反擊，人們?yōu)榇酥圃炝碎g隙串聯(lián)熔斷器、各國先后制訂了防雷規(guī)范。 絕緣避雷的理論形成 近年來對于絕緣防雷的問題，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。 2. 雷電的形成 自然界的自由電荷 在電子學(xué)中，當(dāng)人們研究電的現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)構(gòu)成物質(zhì)的微單元的原子中，圍繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的外層電子易受外界條件的影響而逸出，使原子缺少電子或者自由電子單獨(dú)存在而對外部形成電場的帶電現(xiàn)象。同時(shí)可以推定，自然空間（包括大地在內(nèi)）各種物體電荷的擁有量的絕對值是不相等的，就是說自然界擁有巨大的自由電荷量。 當(dāng)大氣層中出現(xiàn)潮濕的空氣，在上升階段又遇冷空氣 結(jié)成水狀云塊時(shí)，由于云塊可看成是一個整體的導(dǎo)體，在電離層電場力的作用下，云層中的電子推向面向地的一端，雖然云塊正負(fù)電荷的絕對值相等，但實(shí)際上形成了一個靜電場，在晴天，云塊遠(yuǎn)距地面而且云塊與大地間潮濕空氣較稀，它們之間介質(zhì)絕緣程度較高，不易發(fā)生擊穿放電現(xiàn)象，但是在雨天，特別是熱雨季節(jié)，由于云層下降，空氣潮濕，在此條件下帶電云塊擊穿空氣向大地放電而形成雷電。但是有人認(rèn)為雷電是在本位置產(chǎn)生的，這是一種誤解。 所以雷電流的主要分量是直流分量，但脈動部分和雷電流與空氣及地接觸 時(shí)產(chǎn)生的熱騷動形成的諧波和高次諧波的電磁能量也相當(dāng)大，所以雷電過程中的交流分量也不可小看，雷擊過程中，從低頻直至米波段這樣寬的頻譜均受不同程度的干擾，從諧波理論得知，低頻段所受干擾較為嚴(yán)重。再從理論上分析，贊成絕緣防雷的人認(rèn)為，在采用了絕緣防雷的措施后，在雷云來臨時(shí)能阻止地面感應(yīng)電荷通過絕緣材料形成上行先導(dǎo)，從而達(dá)到避免雷擊的目的。因?yàn)橥ǔＧ闆r下，雷云的活動范圍是幾十甚至上百公里，在這一范圍內(nèi)，雷擊點(diǎn)除了多半選擇地面電阻小的地點(diǎn)外，還和當(dāng)時(shí)的風(fēng)向，地形地貌以及溫濕度環(huán)境因素有關(guān)系（包括附近有空氣污染， 空中出現(xiàn)導(dǎo)電煙塵等）。而絕緣防雷對于雷電感應(yīng)，高電位引入及其產(chǎn)生的跨步電壓，接觸電壓是無能為力的。由此可見，對現(xiàn)代建筑物采用絕緣防雷方式是難以實(shí)現(xiàn)的，故沒有現(xiàn)實(shí)意義。晴天的大氣電阻是很高的，據(jù)實(shí)測晴天大氣電阻率平均為，但是在雷電來臨前，由于空氣電離，其電阻會急劇下降。 1972年發(fā)生在法國教堂的雷擊事故，許多人正在作禮拜時(shí)，附近地區(qū)落雷，站在潮濕地上的人由于跨步電壓而跌倒了，幾分鐘還站不起來，當(dāng)時(shí)還有一批信徒站在干的橡木地板上的唱詩班席上卻安然無恙。在此向他表示我最衷心的感謝！ 在論文完成過程中，本人還得到了 同組 其他同學(xué) 、朋友 的熱心幫助，本人向他們表示深深的謝意！最后向在百忙之中評審本文的各位專家、老師表示衷心的感謝！ 作者簡介： 姓 名： 張 磊 性別： 男 出生年月： 1988年 11 月 民族： 漢 Email： 11 。 5. 總結(jié) 與討論 綜上，絕緣防雷的工程運(yùn)用 在 建筑物直擊雷的防護(hù) 中存 在很多待解決的實(shí)際問題，這些問題涉及的方面也很多，難度也不小。這時(shí)的空氣被擊穿，此前的電暈電流為 1mA。 8 對于第一個條件，不少人會提出，雷電電壓高達(dá)數(shù)千萬伏以下，現(xiàn)在有這種絕緣材料嗎？提問的人沒有搞清楚的是：數(shù)千萬伏的電壓是加在云、地之間，并不是加在被保護(hù)的人或物與地之間。 我們避開高層建筑不談（因?yàn)楦邔咏?筑均是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)，根本無法實(shí)現(xiàn)絕緣防雷），就拿普通的多層甚至單層建筑來說，它們一般可用磚混結(jié)構(gòu)，若要對這樣的建筑物防雷（三類以上需要防雷的建筑），同樣應(yīng)采取綜合防雷措施，即應(yīng)設(shè)置外部和內(nèi)部防雷措施。從電磁場理論來分析，雷擊多半是發(fā)生在電場強(qiáng)度最大的地點(diǎn)，該點(diǎn)的電位梯度比周圍電位梯度要大得多。所以在防雷領(lǐng)域里，形成了不同的學(xué)派，學(xué)派間的一些觀點(diǎn)不盡相同甚至是對立的，也就不足為奇了。某一物體不在雷電場內(nèi)，但由于雷電在放電過程，它所產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁波使這一物體受電磁波的沖擊，這樣的雷我們稱“感應(yīng)雷”，當(dāng)某一物體置于雷電場內(nèi)
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