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雷电与国民经济的发展

本主题由 daisy 于 2008-10-29 13:45 推荐主题

Re:楼主

3.2对雷电的防护
对雷电的防护是随着人们对雷电认识的不断深化和完善的,其中最伟大的发明莫过于避雷针,直到航天飞机和网络广泛应用的今天,避雷针还是一些地面设施的主要防雷设备,例如,电力系统中变电站的直击雷防护主要用避雷针,而且效果明显,我国尚无雷直击变电站而导致设备损坏造成事故的记录就证明了这一点。与之有相同防护机理的还有避雷线带等。
雷电防护的另一类就是选用避雷器,其工作原理是将雷电的能量(电流)引到自身减少被保护设备上流过的电流,这是目前雷电防护的主要设备,在电工学领域属于分流的范畴。连接雷的防护方法还有隔离雷电的波形变缓等方法。
为了保护位于雷电通道附近电磁场中的设备,主要的措施是减少感应电压、电流和减少设备所在区的电磁场,有时也可以采用避雷器、隔离和等电位联结等办法。
当然,上述防护方法来源于人类对雷击中物体、雷电在物体中的传播过程,其幅值、波形的变化,雷击后通道周围的电磁场分布规律的研究与掌握。
这种规律的掌握不再是定性分析,有的已经可以计算出定量的数值,比如,可以计算出一个建筑物每年的遭雷数,一个输电线一年遭几次雷,由此引起多少次跳闸,经过技术经济比较对某些设备保留一定的雷电引起故障的概率(这不是指因为防护失误而带的故障)。
4 雷电防护的新任务
近15年来,人类的社会生活发生了很大变化,主要特征是计算机和网络进入人们的日常生活,电脑芯片取代了很大一部分人的脑力劳动。一些传统工业如铁路、电力也在进行计算机和网络改造。从一定角度看,人类社会活动、国民经济生产越来越受到计算机和网络的安全运行程度的影响。
雷电通道的电磁场能对计算机和网络的安全运行造成破坏。尽管以前也有类似的弱电设备防雷问题,但当时对可靠性的要求不高,计算机和网络对社会公众和国民经济生产的影响也不大。应该说,有关机理和防护措施的研究是不够好的。
对弱电设备的雷电防护是雷电防护的一个新任务。在对弱电设备的雷电防护中,特别要加强对绝缘配合的研究,掌握侵入电压和电流的大小及通过防护设备后还有多大电压和电流侵入被保护的设备,被保护的设备耐受能力有多大,有多大的安全力度,只有这样做才能“有的放矢”。
5 做好雷电防护工作
国家对雷电防护工作是非常重视的。新中国成立的50多年来,在各级政府的组织下,广大工程技术人员和科学家做出大量努力,基本解决了各行各业的防雷问题。1999年,中华人民共和国气象法的实施使我国的防雷工作进入了法制化的新阶段,成立了全国雷电防护标准化技术委员会,各省也相继成立了防雷中心,以加强雷电防护技术标准的建设,对防雷工程设计、施工的规范管理和对防雷产品的检测工作,扩大了雷电防护工作者了队伍,提高了雷电防护的水平和效果。另外,还加强了与国际防雷界的联系和交流,我国的防雷产品企业迅速发展并逐步与国际接轨。社会各界和广大群众对雷电防护的重要性的认识得到了加强。
但是,正如本文所述,雷害不断发生,虽然没有发生像2003年8月美国、加拿大大停电那样的事故,但也足以说明其对国民经济的危害了。因此雷电防护应该列入国民经济发展计划,加强国家和各行各业对雷电防护的投入。广大雷电防护工作者应该团结一致、埋头苦干,以国家和民族的利益为重,做好雷电防护工作。

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雷电与国民经济的发展

雷电是一种自然现象。一般认为雷电是由于大气的相对运动、摩擦而使云带电,一定条件下带正、负电的云层之间和带电的云与大地之间产生放电现象,就形成了雷电。云与云之间的放电除了对飞行物和无线通讯有一定影响外,对地面的建筑物和人畜的安全基本没有影响;而云对地放电(包括对地面建筑物)对人的影响是巨大的。雷电本身是电荷流动,一次雷电过程流动的电荷总量并不大(多的也只有几百库仑),但是,因为时间极短暂所以电流值(特别是高峰值)就非常大。目前,人类测量到的最大的雷电流可达105安培级。
雷云对地的电位高时可达数十万伏,雷电放电时瞬时功率也很大,比世界上任何一个发电站的功率还要大,雷电发生时同时伴有闪光和声音。
1 雷电的危害
先辈们曾经尝试过将雷电的能量储存起来并在雷击时生成氮肥加以利用,后来发现尽管雷电瞬时电压和电流和功率都很大,但是能量很小(只相当于100度电的能量),无利用价值。但是,雷电对地面的建筑物和设施及人畜的危害却很大。
从生成机理上讲,雷电对建筑物和设施的危害主要是电效应和热效应。电效应是将建筑物和设施中的电气设备的绝缘击穿使设备不能正常工作,有时也会产生次生危害,造成设备的严重损坏;热效应主要是雷电流流过时的焦耳热,它可以将物体破坏,也会产生一些次生危害,如雷电流流过树时,树内的水份迅速加热汽化,这就会出现雷可以将大树劈成两半的现象。雷对人的危害是电效应和热效应的综合作用,雷电流流过心脏时致死是电效应,而引起肢体烧伤的往往是热效应。
2 雷害对国民经济的影响
人们对雷电的认识是随着人类文明的进步逐步深化的,雷害对国民经济的影响主要体现在以下几个方面。
(1)雷电击中飞行器,可使飞行器仪表和控制系统损坏而发生事故;
(2)雷电击中架空输电线路,引起绝缘闪络导致线路跳闸而造成大面积停电,雷电传到变电站将损坏变压器等设备,造成大面积停电事故;
(3)雷电击中易燃易爆物,在其附近可能会引起火灾或爆炸,如:油库爆炸、森林火灾和有害物质的泄漏等都属这一类;
(4)雷电产生的电磁波在导体的感应电压和在封闭电圈上的感应电流可导致被控制设备误动。小的可以使汽车防盗蜂鸣器动作,大的将引爆核设施;
(5)雷电击中建筑物可以直接损坏建筑物,曾有清东陵顺治陵前门楼被雷电削去一角的记载,修补痕迹至今清晰;
(6)雷电击中建筑物后产生的谐波将损坏楼内的电子设备、设施。近年来,随着电子设备的增加,关于重要部门计算机网络遭雷而损坏的报道屡见不鲜;
(7)雷电击中人畜和人畜在雷击区附近因为雷电流直接流过人畜或者人畜的肢体部分处于不同电位而被伤害。
3 雷害的防护
对雷害的防护是人类与自然现象斗争的一个重要部分。人类对雷电的认识和对雷电的防护是一个从必然王国向自由王国过渡的过程。
3.1 对雷电的认识
(1)地面落雷密度,指单位面积(一般1km2)每年的落雷数;
(2)雷电的极性分布,即正负雷的概率;
(3)雷电流幅值的分布规律;
(4)雷的多重性,即第一个雷云放电后可能引起有一定时间间隔的多次放电;
(5)雷电流和雷电压的波形;
(6)雷电的速度;
(7)雷电日指一年内在某观察区有多少天发生过雷电;
(8)雷电的形成机理;
(9)雷电的活动规律等。
从人们用肉眼看雷、耳朵听雷,用磁钢棒等仪器来测量雷,到近年来采用气象雷达观察雷,用雷电定位系统来确定落雷点和雷的有关参数,随着科技进步,人类对雷电的认识将会不断深化。


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