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《电气防火及火灾监控》电子教材
球雷有时自然爆炸，有时遇到金属管线而爆炸。球雷遇到易燃物质（如木材、纸张、衣物、被 褥等）则造成燃烧，遇到可爆炸的气体或液体则造成更大的爆炸。
三、雷电危害
雷电有很大的破坏力，有多方面的破坏作用。雷电可使电气设备的绝缘击穿，造成大规模停电； 可击毁建筑物，引起爆炸或然烧，给人民生命财产造成重大损失。
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二、雷电种类
（一）直击雷
有时雷云较低，周围又没有带异性电荷的云层，而在地面 上突出物(树木或建筑物)感应出异性电荷，雷云就会通过这些物 体与大地之间放电，这就是通常所说的雷击。这种直接击在建 筑物或其他物体上的雷电叫做直击雷。如图 7—2 所示。由于受 直接雷击，被击物产生很高的电位,而引起过电压，流过的雷电 流又很大(达几十千安甚至几百千安)，这样极易使设备或建筑物 损坏，并引起火灾或爆炸事故。当雷击于对地绝缘的架空导线 上时，会产生很高的电压(可高达几千千伏)，不仅会常常引起线 路的闪络放电，造成线路发生短路事故，而且这种过电还会以
我国每年雷击死亡约 3000 人，受伤致伤约 6000 人，由于雷击引发的火灾、设备损毁等带来的 经济损失约 70 亿人民币。《重庆晚报》载 2004 年 6～11 月，仅重庆市因雷击损失 2 个亿，《江南 时报》载南京市每年雷击损失 1 亿元。
一、雷电起因
雷云是产生雷电的基本条件。雷云的形成必须是具备以下三个基本条件： （1）空气中应有足够的水蒸气； （2）有使潮湿的空气能够有上升并开始凝结为水珠 的气象或地形条件； （3）使气流能强烈持久地上升。 在闷热的天气里，空气中的水蒸气已接近饱和，地 面的气温变化不均，使带有大量水蒸气的空气强烈上升， 在气流上升过程中，水珠就会分裂为水滴。在快速分裂 过程中，水滴就带上了电荷，如图 7—1 所示，使带正(或 图 7—1 雷云中水滴分裂带电的过程 负)电荷的水滴下降，带负(或正)电荷的水滴上升。等到 一定数量的电荷聚集在一个区域时，这个区域的电势就逐渐上升，在它附近的电场强度达到足以使 附近空气绝缘破坏的强度(约 25~30 kV／cm)时，就发生强烈的放电现象，出现耀眼的闪光。 以上简述，是雷云电荷分离过程一个称为“雨滴分裂作用”理论，这个分离过程是重复好多次， 也就是说水滴可以分裂，再增大，再分裂等等。 还有其他理论、学说等等。但到目前为止，还没有一个理论，可以将全部雷电现象解释清楚。 只有将不同理论综合起来，才能对雷电现象给以较完善的解释。
电磁感应现象还可以使构成回路的金属物体上产生感应电流。如果回路中有些地方接触不良， 就会产生局部发热，这对存放的易燃、易爆物是极其危险的。
(三) 雷电波侵入
由于雷电对架空线路或金属导体的作用，所产生的雷电波就可能沿着这些导体侵入屋内危及人 身安全或损坏设备。
雷电波侵入造成的事故在雷害事故中占相当大的比重，因此而引起的雷电火灾和人身伤亡的损 失也是很大的。
(。通常认为它是一个炽热的等离子体，温度极高并发出紫 色或红色的发光球体，直径一般在几厘米～几十厘米。球雷通常沿水平方向以 1～2 m / s 的速度上 下滚动，有时距地面 0.5～1 m，有时升起 2～3 m。它在空中漂游的时间可由几秒到几分钟。球雷常 由建筑物的孔洞、烟囱或开着的门窗进入室内，有时也通过不接地的门窗铁丝网进入室内。
图 7－3 静电感应原理图
图 7－4 电磁感应原理图
（2）电磁感应 由于雷电流的迅速变化(极大的幅值和陡度)在它周围的空间里，会产生强大的 变化的电磁场。处于这一电磁场中的导体会感应产生强大的电动势，这种情况称为电磁感应。如果 在强磁场中放一开口的金属环(如图 7—4)，环上感应的电动势足以使间隙 a、b 间产生火花放电。
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第一节 雷电种类及危害
雷电是自然界的一种大气放电现象。当地面上的建筑物和电力系统内的电气设备遭受直接雷击 或雷电感应时，其放电电压可达数百万伏至数千万伏，电流达几十万安培，远远大于发、供电系统 的正常值。因此，其破坏性极大。不仅能击毙人畜，劈裂树木，击毁电气设备，破坏建筑物及各种 工农业设施，还能引起火灾和爆炸事故。
（1）静电感应 当雷云出现在导体的上空时，由于感应作用，使导体上感应产生而带有与雷云 符合相反的电荷，雷云放电时，在导体上的感应电荷得不到释放，会使导体与地之间形成很高的电 位差。这些现象叫做静电感应，如图 7—3。在电力线路上同样会发生这种现象，而且这种电压很高， 并能形成向线路两端前进的雷电波。因为它是被雷云感应出来的，所以称为感应过电压(感应雷)，感 应过电压一般为 20～30 万伏，最高可达 40～50 万伏。
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图 7－2 雷云对烟筒放电
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波动的形式迅速地向变电所、发电厂或建筑物内传播，使沿线安装的电气设备绝缘受到严重威胁， 往往引起绝缘击穿起火等严重后果。
（二）感应雷(雷电感应)
雷电感应是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的。它能造成金 属部件之间产生火花放电，引起建筑物内的爆炸危险物品爆炸或易燃物品燃烧。
就其破坏因素来看，雷电有以下五方面的破坏作用。 （一）电效应 数十万至数百万伏的冲击电压可击毁电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造成大规模的停 电；绝缘损坏还可能引起短路，导致火灾或爆炸事故，巨大的雷电流流经防雷装置时会造成防雷装 置的电位升高，这样的高电位同样可以作用在电气线路、电气设备或其它金属管道上，它们之间产 生放电。这种接地导体由于电位升高，而向带电导体或与地绝缘的其它金属物放电的现象，叫做反 击。反击能引起电气设备绝缘破坏、造成高压窜入低压系统，可能直接导致接触电压和跨步电压造 成的严重事故，可使金属管道烧穿，甚至造成易燃易爆物品着火和爆炸。 （二）热效应 巨大的雷电流(几十至几百千安)通过导体，在极短的时间内转换成大量的热能。雷击点的发热量 约为 500～2000 J，造成易爆品燃烧或造成金属熔化、飞溅而引起火灾或爆炸事故。 （三）机械效应 被击物遭到严重破坏，这是由于巨大的雷电流通过被击物时，使被击物缝隙中的气体剧烈膨胀， 缝隙中的水分也急剧蒸发为大量气体，因而在被击物体内部出现强大的机械压力，致使被击物体遭 受严重破坏或发生爆炸。 （四）电磁效应 由于雷电流的迅速变化(极大的幅值和陡度)在它周围的空间里，会产生强大的变化的电磁场。处 于这一电磁场中的导体会感应产生强大的电动势，这种情况称为电磁感应。电磁感应现象可以使构 成回路的金属物体上产生感应电流。如果回路中有些地方接触不良，就会产生局部发热，这对存放 的易燃、易爆物是极其危险的。 另外现代电子技术日益向高精度、高灵敏度、高频率和高可靠性方向发展。这些电子设备非常 灵敏，但耐压很低，一般电子设备都承受不了正负 5 伏的电压波动。以各种微机为例，当雷电电磁 脉冲的磁场强度超过 0.07 高斯时，就会引起微机的误动作，当磁场强度超过 2.4 高斯时，就会造成 微机的永久性损坏。因此，必须对雷电电磁脉冲采取必要的防护措施，以便在先进的建筑物内实现 良好的电磁兼容性。