雷电的形成、分类与危害

　　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。

　　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，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。