电台发射塔雷击后的思考

阎及龙

(晋中广播电视台,山西晋中 030600)

电台发射塔雷击后的思考

阎及龙

(晋中广播电视台,山西晋中 030600)

雷电存存于地球40亿年这久,经人类带来了无数次的灾难,甚至夺走人的生命,防雷避雷成了我们生活中的必须,如果能把雷电成功的利用,那将是取之不尽,用之不竭,而且无污染无排放清洁的能源,也是造福地球,造福人类的能源性革命。

雷电的成因 雷电的利用

雷电在人类生活中的危害极大,人们 几乎是谈雷色变,全球每年被雷击的建筑物、电力设备、家用电器比比皆是,甚至很多生命也遭此厄运。据有关数据统计,目前雷电造成的经济损失仅次于洪涝与干旱灾害,所以如何防雷、避雷,利用雷电,减少雷电对人类生命与财产安全造成的损害,也是科技探索的一次能源革命。

发射塔是我们广电行业的擎天柱,是广电行业播出信号重要的组织部分。随着高楼的增高,为了扩大信号覆盖的面积与信号质量的完美传输,铁塔的高度也在不断增高,遭受雷击的几率也在增大,避雷成了我们广电人首先考虑的问题,我们电台发射站在我区海拔1100米的巍山上,铁塔高度110米,在建站初期,铁塔的接地电阻最小值为1欧姆,最大值3欧姆,都低于国家4欧姆的标准,后来安装航空障碍灯后,遭受了一次雷击,雷电顺着航空障碍灯的电源线进入电源系统,与障碍灯同相电源的设备全部烧毁,甚至UPS也异常工作,当时是信号调试期,发射机没有开启,损失还不是太大,如果在正常播出时,出现这样的问题,经济损失事小,安全播出,停播才是最大的事故,后来利用太阳能航空灯,几年来没有一次雷击事情。下面就雷电进行分析,是否能把雷电利用起来,变害为益,把发射塔的避雷变成利用雷电的发电站,不仅是摆在广电人面前的问题,而且还是摆在人类面前利用能源、开发能源的问题。

雷电是一种最常见的自然现象,在地球北温带区,它一般发生在每年3月到9月底。在冬季却极罕见,它划破天空,照亮大地,既产生臭氧又产生高频光波,带着一种狂野的美丽,但也给人类生活带来了极大的破坏甚至是灾难。据有关资料统计每年因雷击而死伤人数全球大概有上百人,对建筑物造成的损坏及引起森林火灾造成的损失更是天文数字,据资料记载每次闪电具有的能量高达几十到几百伏安,相当于一个县城一天的用电量,探究雷电的成因合理利用其能量将是世界科技发展史上一次能源革命。世界上有无数科学家对雷电进行过研究,也形成了各方面的学说,对一些说法我有我的一些见解,希望提出来和有关专家共同切磋,探索、研究。

图1 雷电利用简图

能量说:有人认为水蒸气升华进入大气层,水蒸气转化为水液体,这中间有能量的释放,这个热内能转为电能而产生雷电,以此理,在冬天由积雨云的水蒸气从气态变为液态然后再转化为雪(水的固态形式),由气变液再变固这两个过程产生的内能转化更大,那么冬天的雷电不是更大更强吗？实际上冬天几乎没有雷电。显然能量转化而产生的雷电有其不合理性。

磁场切割说:有人也这样认为,在地面或海平面的水被太阳加热使水分子汽化,在升华过程中,每一个水分子相当于一段微小的导体,上升过程中切割地磁场的磁力线使每一个水蒸气分子产生微小电压,当小水分子聚集也就把小电压也累积使云层两端产生巨大电压而产生雷电。按照此原理,小分子在上升过程中只能一个方向上升,不能转动,产生云层的电压也是一个方向,雷电产生也是固定形式(树状式放电),如果与地放电也必须是云层两端同时向地面放电形成回路,那么人们所看到的是每次向地放电是两个柱状形式同时出现在天空,这样的状况几乎没有见过。

摩擦起电说:有人认为大气中的尘埃,在空气中摩擦产生电,据此理由在春天大量的沙尘由于风的作用刮起的尘埃蔽天盖日,形成沙尘暴,那样大的尘埃摩擦也没有产生雷电,那么这样的理由也站不住脚了。

地球内核和反应说:地核是一个巨大的核反应堆,众所周知,核反应是由低原子核在高压的情况下,可以把围绕它的电子压入原子核中,使它成为原子量更大的物质,这时需要电子来补充,例如氢加高压生成氘、氚只有外来电子补充才能变为氦和锂,这些电子只能从地球外吸引,核反应只是消耗电子,这时地核就吸引地幔及地壳的电子,使地壳表面成为布满正电荷的球体,而大气尖端中难以获得电子,所以就从容易获得电子的云层中摄取,这时候云层就会产生电势差,离地面较近的吸得电子多,使其为高电位,而离地球较远的为低压区,当电压差达到可以击穿空气时,就开始放电,电就象树枝一样互相放电,这时雷声响起,由于声音的振动使得云层之间互相碰撞,雨滴增强,这时空气中水线成分增加,电压更易到达地面,这时的电流大得惊人,实际上不是回击,只是更大的电子从云层进入地面,形成柱状闪电,满足地核反应先去的电子,所以雷电现象是因为云层与地面离得较远,而云层之间电压很大这时我们看到的是树形的闪电,这就可以解释北半球的夏天由于太阳引力作用,地表水涌向北半球,地幔也被吸引到北半球,北半球的压力增大,南半球压力减小,还有一个原因植物生长茂盛,北半球重量增加,提供给地核压力增大,核反应容易在北半球地核进行,雷电就容易产生,到冬天太阳斜照北半球,海水涌向南半球,地幔也吸引到南半球,北半球植物的果实树叶都落光,更有意思的是鸟类的迁移也是给雷电出了一份微力,这与太阳风暴、正电子流如出一辙,哈哈,既然雷电成因我们已经认识到,它的使用就不成问题,也就是我们要把地核反应所需要的电子加以引导,使地面正电荷不要积累太多形成很高的电势差,地球核反应时刻在进行,时刻也有电子的获得,只要没有云层的阻挡就不会形成高电压,而所需的电子我们提前供给,而供给电子的同时我们也得到了它的电流,为我所用。

雷电的应用:自从地球撞击的那一刻起,雷电就在地球上存在,直到20世纪人们才认识到它是电形式,曾经也千方百计的想利用它,但由于其能量巨大,危险性高,人类几乎对其束手无策,随着科技的发展,雷电应用是势在必行,也是科技发展的必然趋势,也是环保能源的要求,雷电既是大自然的恩赐,也是取之不尽用之不竭的自然能源,只要证明其形成原理,那么使用雷电也不是深不可测,不可及达的事情。

基上所说,因雷电与地球内地核的反应有关,也知是地核需要电子的缘故,那么电子经过固定的电场回收,回收电子的电流不就是人们所需的能源吗？更重要的是把电子回收以减少积雨云中的电压差,使积雨云的高压无法生成,即雷电也就不再生成,也就降低了雷电对地球的损坏,更重要的是,地球上各种建筑物及设备的防雷网、避雷针也就不用再设置,即这些投入资金与材料全部节省(图1）。

雷电利用分高、低压两路,高压一路用高压放电器,经金属池再接地,用雷电的大电流使金属熔化,以热能的形式储备能量,低压一路中间接入涌浪保护器、空气开关、或保险丝,直接利用电能,接入电瓶,给电瓶充电,这样雷电的能量被部全储存,怎么转化那就是很容易的事了

应用基本原理,在城市周围高大建筑物上设置地球电子收集器,在收集器上予加一个直流高电压,收集器带正电荷,地面为负极。以吸引大气中的电子。形成电流,使此城市地面和大气没有大的电压差,以保护城市不受雷电伤害,在森林区,每个较高的山峰顶设置电子收集器既保护森林,又能在山区使用电能。我们还可以利用雷电来加热,炼矿等等

我们相信随着科技的发展,雷电能量的利用会越来越广泛,前景将越来越美好,希望有更多的科技专家能够涉足雷电领域,对其进行更科学的探索与研究,使雷电能量的利用尽快变成现实,大大节能减排造福人类推动世界可持续发展。