浅析雷电的产生及危害

邢艳荣 秦佳伟

1.乌海职业技术学院 2.内蒙古君正能源化工股份有限公司

浅析雷电的产生及危害

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1.乌海职业技术学院 2.内蒙古君正能源化工股份有限公司

统计数据表明雷电是一种常见的自然现象，危害巨大。本文就雷电的产生和发展做了详细描述，从专业角度分析雷电放电过程和特点，列举了雷电的危害及途径。

雷电 产生 危害

雷电灾害是严重的自然灾害，地球上任何时候都有雷电在活动。据统计，每秒钟造就1800阵雷雨，伴随600次闪电，其中就有100个雷落到地面，造成建筑物、电力系统、通讯和电子设备的破坏，引起火灾，伤及人畜，每年经济损失约10亿美元，死亡3000人以上，破坏力十分巨大。人类对于雷电的研究从未停止过，只有掌握了雷电的形成和发展规律，弄清楚雷电究竟是通过那些途径进行破坏的，才能有针对性的采取相应的防护措施，尽可能减少危害。

1 雷电的产生和发展

雷云的成分就是水和热，成群的湿空气受热后便上升，达到一定的高度后周围的空气就变冷，大气压降低，湿气冷却浓缩后便形成了云，这个过程就是所有云形成的基本步骤。不过要产生闪电还得再进一步，一旦条件吻合，在充足的水份和热量的驱动下，小云层逐渐变大溶合为更大的云层，持续地上升，有些水滴因为太重上升的气流承受不了便下降成雨，另一股更强的气流把小水滴不断向上推，小水滴在云层的最上端结冻而成为小冰粒。水份不断结冰凝聚在小冰粒上面，使之变大成为冰雹，再穿越云层降落，下降时与上升的小水滴交汇而造成无数的小擦撞，每一次撞击都会把小冰粒的电子撞击出来，而使它们获得正电荷，而下降的冰雹则充满负电，整个云层最后像一个巨大的电池一样充满了电能，上方是正电，下方是负电，释放电能的时候到了。

雷云带电的过程为：首先由水和热形成云，继而形成冰粒，在强烈的空气对流作用下，冰晶下降碰撞水滴使之破碎，从而产生电荷。这些电荷在雷云与雷云之间、雷云和大地之间形成了很强的电场，其电位差可达数十至数百兆伏。一旦空间电场强度超过大气电离的临界电场强度，就会发生雷云之间或雷云对大地的火花放电，也就是云际闪和云地闪。放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波导致强烈的雷鸣。云际闪发生的概率比云地闪大的多，但因它发生在数千乃至数万米的高空，因此对地面设备相对造成灾害性影响要小，所以我们主要研究云地闪。

用高速摄影机可以拍摄到的负雷云下行雷放电过程的光学照片。雷云对地放电通常包含若干次重复的放电过程，每次放电一般都由先导、主放电和余光三个主要阶段组成。第一次从雷云向大地发展的先导不是连续向下发展的，而是逐级向下推进的，其平均发展速度较慢，相对应的电流也较小。雷云与先导在地面上感应出异性电荷。当先导接近地面时，会从地面的突出物、金属等部分发出向上的迎面先导。当迎面先导与下行先导相遇时，便开始主放电过程，出现极大的电流并伴随雷鸣和闪光。主放电时间极短，约为50-100微秒，速度比先导快得多。主放电的过程是逆着负先导的通道由下向上发展的，主放电到达云端时主放电过程就结束了，然后云中的残余电荷经过主放电通道继续流向大地，成为余光放电。余光阶段对应的电流不大，但持续时间较长。

2 雷电的种类及其危害

雷击有极大的破坏力，其破坏作用是综合的，包括电性质、热性质和机械性质的破坏。根据雷电危害特点的不同，雷电可分为以下三种：

2.1 直击雷

直击雷是云层与地面凸出物之间的放电形成的。巨大的雷电流流入地下，令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压，可能直接导致接触电压或跨步电压的触电事故。直击雷产生的数十万至数百万伏的冲击电压会毁坏发电机、电力变压器等电气设备绝缘，烧断电线或劈裂电杆造成大规模的停电，绝缘损坏可能引起短路导致火灾或爆炸事故。

2.2 感应雷

感应雷分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成二次放电或电磁干扰，从而损坏电气设备或干扰系统和设备正常工作。

2.3 雷电入侵波

雷电入侵波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道迅速传播的雷电波。雷电入侵波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触电事故。属于雷电入侵波造成的雷电事故很多，在低压系统这类事故约占总雷害事故的70%。例如，雷雨天，室内电气设备突然爆炸起损坏，或是人在屋内使用电器或打电话时突然遭电击都属于这类事故。

以上知识对理解和使用防雷措施，做好电力系统过电压防护有着十分重要的现实意义。

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[2]尹娜.雷电危害风险评估研究[D].南京信息工程大学2006

[3]孙丹峰,季幼章.雷电的危害及实例分析[J].电源世界.2016(01)

邢艳荣，（1982—），女，内蒙古丰镇市人，讲师，2004年毕业于内蒙古科技大学工学学士，主要研究方向：自动控制工程。