感应起电机制
E 软雹
过冷水滴
冰晶
非感应起电机制： 基于冰的热电效应。当冰雹(霰) 与云滴(冰晶或雪)相碰时，由于碰撞界 面的温差引起的表面接触电位差使大小 粒子间发生电荷转移(约10－14－10－ 15℃)。电荷极性取决于环境温度、液 体含水量和极性反转温度，而极性反转 温度是液体含水量的函数。当温度高于 极性反转温度时，非感应起电机制使冰 雹(霰)带正电荷，云滴、冰晶或雪片带 负电荷；当温度低于极性反转温度时， 非感应起电机制使冰雹(霰)带负电荷， 云滴、冰晶或雪片带正电荷。但当液体 含水量很高(>4g/m3)或很低(<0.1g/m3) 时，上述各粒子所带电荷极性则相反。 实验室得到的极性反转温度一般为10℃－-20℃。
电离层
大气带净正电荷 ，晴天区平均电 流 密 度 在 3×1012A/m2左右。
电离层
300kV
全 球 大 气 电 路
地球面电荷密度约为10-9Cm-2，晴天区地表 总电荷量约为5×105C。
雷暴云的起电和放电
水滴、冰晶、软雹
雷暴云中正负不同极性 电荷区的形成过程，称为 雷暴云的起电过程。雷暴 云中存在着强烈的上升气 流和各种尺度及不同相态 的水成物粒子，通过扩散 、离子捕获、粒子间的碰 撞分离等过程，使不同尺 度的粒子携带上不同极性 的电荷，在气流和重力作 用下不同极性电荷发生分 离，形成正负不同极性的 电荷区。当雷暴云中局地 电场超过约400（100） kV/m时，就可以产生闪电 放电。
由于我国雷电 灾害调查制度还 不够健全
近年我国雷电灾害发生宗数呈上升趋势
近年我国雷击人员伤亡事故十分严重
从1997年至2006 年，据不完全统计 全国因雷击造成人 员伤亡达：8527人 ，平均每年达865 人，其中死亡4354 人。 2004年最为 严重，总伤亡人数 1527人。 其中雷 击死亡人数高达： 710人，单月死亡 人数最多的是2004 年7月的225人。
旁侧闪络
跨步电压
2. 球形雷
• 球形雷是一种球形，发红光或极亮白光的火球。球形雷能从门、 窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。
3.雷电感应
• 雷电感应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，造成对人体的二次放电，从而损坏电气设备。
农村防雷应引起特别关注，雷击 造成人员伤亡事故十分严重
雷电灾害造成的学生和儿童伤亡事故不容忽视
重大雷电灾害事例
1989年黄岛油库因雷击爆炸

2005年重庆市綦江县东溪化工有限公司乳酸车间被雷击引发爆炸，厂房在顷 刻间被夷为平地。事故造成19名工人死亡，13人受伤。
97 年 8 月 22 日 10 时 30 分，广东省高明市合水镇烟花炮竹厂遭雷击
起火爆炸，造成2人死亡，2人重伤，21人轻伤，毁坏车间 16间， 部分损坏车间18间。
• 2007年5月23日下午四时许，重庆开县义和镇兴业村一小学四、 六年级共46名学生被雷电击中，导致该校学生7死39伤，其中19 人为重伤。
3
雷电防护的基本原理
• 从闪电过程的观测结果得知，闪电电源不是一个电压源而是一个 电流源。更严格的说，它是一个电流波，犹如洪水暴发。因此就 防雷保护而言，必须给闪电放电电流提供一条低阻抗的通道，就 好像开一条河道泄放洪水一样，把洪水疏导到大海而不能采取筑 坝堵塞洪水的办法。弗兰克林200多年前发明的避雷针，其功能 正是通过低阻抗的导电通道，把闪电放电电流传导到大地中去， 从而保护地面的建筑物和居住在内的人们。
每天15时~17时是我国 雷电事故高发时段
6-8月是我国雷电灾害 事故高发时期
城市雷电灾害的特征
• 建筑物遭雷击的几率是随着高大建筑物的日益增多而增加。 • 感应雷击和雷电电磁脉冲产生的二次雷击使的大量微电子设备遭 雷击损失十分严重。 • 由于城市不断扩展有源线路架空敷设有增无减，雷电造成火灾、 损坏电器设备的现象日趋严重。 • 新建建筑物土建的设计、施工与后续进入建筑物设备安装未能很 好地有机连接。 • 防雷产品民用化程度不够，民用设备、电器的防雷设施欠缺，全 国民用防雷产品的技术规范、设计规范、安装使用规范不健全。 • 由于防雷法律法规不健全、防雷减灾组织管理体系不完善，人为 造成雷击隐患的现象普遍存在。
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０℃
感应起电机制
• 在垂直向下的环境电场作用下，各种不同尺度的降水粒子被 极化，使其上部感应出正电荷，下部感应出负电荷。极化的大粒 子在其下落过程中会追上冰晶和云滴等小粒子，当大小粒子相碰 后，小粒子又弹离降水粒子时，如果它们相碰时的接触时间大于 两粒子间电荷转移所需弛豫时间，则弹离的小粒子将带走正电荷 ，而使大降水粒子携带静负电荷。在重力分离过程中，较轻的带 正电荷的云粒子所上升气流到达云体上部，并逐渐形成正电荷区 ，而携带负电荷的降水粒子在重力的作用下集聚在云体中下部形 成负电荷区。这种自上而下的空间电荷结构又加强了环境电场形 成正反馈。
• （时间短，位置不固定）
• 特例：四川西部高原地闪正地闪比例较高
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雷电的危害及途径
雷击有极大的破坏力，其破坏作用包括电性质、热性质和机械 性质的破坏。根据雷电产生和危害特点的不同，雷电可分为以下 四种： 1、直击雷 直击雷是云层与地面凸出物之间放电形成的。直击雷可在瞬 间击伤击毙人畜。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，可能直接导致旁侧闪络、接触 电压或跨步电压的触电事故。
•
经过200多年的摸索与实践，现在人们已经得到这样一个结论 ，即防雷的基本途径就是提供一条使雷电（包括雷电电磁脉冲辐 射）对地泄放的合理低阻抗路径，而不能让其随机性选择放电通 道。这里面的含义就是要控制雷电能量的泄放与转换，这就是我 们提出的防雷基本原则。
防雷的基本方法
• 接闪 • 等电位连接
• 接地
非感应起电机制
温度, 液态含水ห้องสมุดไป่ตู้ 软雹
过冷水滴
冰晶
闪电的分类
• 闪电是发生于大气中的一种瞬时大电流、高电压、长距离放电 现象。其大多数与雷暴云相联系，偶尔也可在雪暴、沙尘暴、火 山爆发以及核爆炸产生的蘑菇云中观测到。 • 通常情况下，一半以上的闪电放电过程发生在雷暴云内的主 正、负电荷区之间，称作云内放电过程，云内闪电与发生几率相 对较低的云间闪电和云－空气放电一起被称作云闪。 • 另一类闪电则是发生于云体与地面之间的对地放电，称为 地闪。一次完整的地闪过程定义为一次“闪电(flash或 lightning flash)”，其持续时间为几百毫秒到1秒钟不等。一 次闪电包括一次或几次大电流脉冲过程，称为“闪击 (stroke)”,其中最强的快变化部分叫“回击(return stroke)” 。闪击之间的时间间隔一般为几十毫秒。
雷电是如何产生的？
雷电是一种大气中的放电现象，产生于积雨云中，积雨 云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。 它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异 性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或 云与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25-30kV/cm ），开始游离放电，我们称之为"先导放电"。云对地的先导放 电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时（地面上的 建筑物，架空输电线等），便会产生由地面向云团的逆导主 放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现 很大的雷电流（一般为几十千安至几百千安），并随之发生 强烈的闪电和巨响，这就形成雷电。
• 分流
• 屏蔽
• 躲避
接闪
• 接闪就是让一定范围内出现的闪电放电不能任意选择放电通道， 而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道将能量泄放到大 地中去。所以一个防雷工程设计成功与否，在很大程度上取决于 我们能不能利用接闪装置，把一定保护范围的闪电放电捕获到， 纳入须先设计的对地泄放的合理途径之中。
直击雷对生命的危害形式
• 直接雷击： 闪电直接击中人畜体，高达几万到上百万安培的雷电流， 从人畜的头部一直通过肢体，最终流入大地，造成伤亡。 • 接触电压：当雷电流通过高大的物体，强大的雷电流会在高大物体上 产生高大几万到几十万伏的电压。如果不小心触摸到这些物体，就会 被物体上的高电压电击，发生触电事故。 • 旁侧闪络：当雷电击中一个物体时，如果人畜当时就在物体附近，雷 电流就会在人畜头顶高度将空气击穿，再经过人畜身体泄放到地，造 成伤亡。 • 跨步电压：当雷电流泄放到大地时，会在地面产生一个电位场。如果 此时，人畜站立的地点电位不同，就会形成电位差，导致雷电流通过 人畜的肢体。距离越大，产生的跨步电压越大。
• 一般负地闪多于正地闪，大约10:1 • 一般负地闪强度低于正地闪，负地闪平均强度16KA，正地闪曾 经观测到超过300KA的强度 • 闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功 率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。 • 但是我们还不能有效的利用和储存这些免费的电能。
直击雷对低压架空线的危害
全国雷电灾害地区分布统计图表
雷灾事故集中多发的最大三大地区位于中国东南五省(湘、 赣、浙、闽、粤)、环渤海圈的山东、河北和云南省，雷灾 事故相对发生较少的地区为中国西部地区。雷灾事故发生 频次还与中国不同地区的经济发展现况和人口密度有关。
随着科技的发 展，办公自动化 、信息网络等弱 电子设备的大量 普及应用，电子 设备很容易因雷 击受到成片的损 坏
防雷知识讲座
前言
• 防雷是一个需要人人都掌握的基本常识 • 现实中大家对防雷知识了解比较少 • 了解防雷不需要太多的专业知识
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雷电产生的基本原理