雷電是自然界中雷云之間或是雷云與大地之間的一種放電現(xiàn)象。其特點是電壓很高、電流很大、能量釋放時間短,具有很大的危害性。雷電會造成電力系統(tǒng)大面積停電、森林大面積燒毀、建筑物毀壞、油庫爆炸起火、通訊系統(tǒng)癱瘓以及家電設備損壞等等。
1 雷電理論
1.1 雷云結(jié)構(gòu)和雷電的放電機理
雷云的典型結(jié)構(gòu)是中部有強烈的上升氣流,在這種氣流的作用下,帶正電的冰晶與帶負電的水滴開始分離,形成一部分帶正電荷,一部分帶負電荷的雷云。由于異性電荷的不斷積累,不同極性的云塊之間電場強度不斷增大,當某處的電場強度超過空氣可能承受的擊穿強度時,就形成了云間放電。不同級性的電荷通過一定的電離通道互相中和,產(chǎn)生強烈的光和熱,并發(fā)出一種強光,稱之為“閃”,所發(fā)出的熱,使附近的空氣突然膨脹,發(fā)出霹靂的轟鳴,稱之為“雷”。
由于雷云負電的感應、使附近地面積聚正電荷,從而使地面與雷云之間形成強大的電場。當某處積聚的電荷密度很大,造成電場強度達到雷云與地面之間空氣游離的臨界值時,就為雷云對地放電打到地面上的閃電即為“落雷”。如果落雷擊中人員、建筑物、機電設備和森林樹木而造成的危害,這種現(xiàn)象為“雷擊事故”。
1.2 雷電活動強度
雷電活動的強度是因地區(qū)而異的,有的地區(qū)強,有的地區(qū)弱,某一地區(qū)的雷電活動強度通常用“年平均雷電日”這一數(shù)字表示。我國年平均雷電日分布大致可劃分4個區(qū)域,其中長江以北大部分地區(qū)年平均雷電日在15~40d。年平均雷電日這一數(shù)字只能給人們提供某一地區(qū)雷電活動的概括情況,雷電活動的強弱程度與落雷概率是兩個不同的概念。事實上,即使是在同一地區(qū),雷電活動也是有所不同的,有些地方受局部氣象條件的影響,雷電活動可能比鄰近地區(qū)強得多。
1.3 雷擊的選擇性
雷害事故的統(tǒng)計資料說明,雷擊的地點和建筑物遭受雷擊的部位是有一定規(guī)律的,這個規(guī)律稱為雷擊的選擇性。
地面上建筑物的性質(zhì)和形狀對雷電的發(fā)展是有影響的,當?shù)孛嫔想妶霾粩嘣鰪姇r,在高大建筑物的尖頂和邊緣上電場強度最大,構(gòu)成雷電發(fā)展的良好條件。在曠野中,即使建筑物并不很高,但是由于它比較孤立、突出,因而較容易遭受雷擊。金屬結(jié)構(gòu)的建筑物或內(nèi)部有大型或大量金屬物體的廠房,由于具有良好的導電性能,也較易遭受雷擊。