雷击-极端恶劣气候相关灾难


    自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自 然灾害之一。雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展,带来的负 效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通 信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗 以及其他现代生活的各个领域,以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态 过电压、过电流耐受能力较弱的缺点,暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作,也会造成更 大的直接经济损失和广泛的社会影响。最新统计资料表明,雷电造成的损失巳经上升到自然灾 害的第三位。每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。据不完全统计,我国每年因雷击以 及雷击负效应造成的人员伤亡达3 000~4 000人,财产损失在50亿元到100亿元人民币。
 
    (一)灾害类型
 
    1.直击雷
 
    带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象,称为直击雷。它的破坏力十分巨大,若 不能迅速将其泻放人大地,将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损 害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁,甚至危及人畜的生命安全。
 
    2.雷电波侵入
 
    雷电不直接放电在建筑和设备本身,而是对布放在建筑物外部的线缆放电。线缆上的雷电 波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散,侵人并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。 因此,往往在听到雷声之前,我们的电子设备、控制系统等可能巳经损坏。
 
    3.感应过电压
 
    雷击在设备设施或线路的附近发生,或闪电不直接对地放电,只在云层与云层之间发生放电 现象。闪电释放电荷,并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。雷击放电于具有避雷设施的建筑物时,雷电波沿着建筑物顶部接闪器(避雷带、避雷线、避雷网或避雷针)、 引下线泄放到大地的过程中,会在引下线周围形成强大的瞬变磁场,轻则造成电子设备受到干扰,数据丢失,产生误动作或暂时瘫痪;严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁,使整个系统陷于瘫痪。
 
    4.系统内部操作过电压
 
    因断路器的操作、电力重负荷以及感性负荷的投人和切除、系统短路故障等系统内部状态的 变化而使系统参数发生改变,引起的电力系统内部电磁能量转化,从而产生内部过电压,即操作 过电压。操作过电压的幅值虽小,但发生的概率却远远大于雷电感应过电压。实验证明,无论是 感应过电压还是内部操作过电压,均为暂态过电压(或称瞬时过电压),最终以电气浪涌的方式危 及电子设备,包括破坏印刷电路印制线、元件和绝缘过早老化寿命缩短、破坏数据库或使软件误 操作,使一些控制元件失控。
 
    5.地电位反击
 
    如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施,接地网的地电位会在数微秒之内被抬高 数万或数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分,流向供电系统或各种网络信 号系统,或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统,从而反击破坏或损 害电子设备。同时,在未实行等电位连接的导线回路中,可能诱发高电位而产生火花放电的危险。
 
    二) 灾害特点
 
    (1)时间短 大多数雷电灾害是放电瞬间产生的,而放电现象本身不超过1秒,因此雷击十 分短促,并没有先兆,被击物瞬间毁坏,造成不可预料之损失,并可丧失生命。
 
    (2)雷击范围广 但受灾现象大多为局限的或孤立的。雷电灾害分布的范围比其他任何自 然灾害都广,但就其造成的灾害来看,除雷电引发的森林大火外,绝大部分灾难是孤立和局限 性的。
 
    (3)雷击的频率高 据统计,每年地球上空会出现31亿多次闪电,平均每秒钟100次。
 
    (4)三维空间入侵 从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空 间人侵到任何角落,无孔不人地造成灾害。
 
    (5)带有神秘色彩 雷电是一种非接触性危害源,带有极强的偶然性。其产生突然且威力 巨大,富有神秘色彩。古代有雷击即“天罚”之说。
 
    (三)预防控制措施
 
    1.宣传教育
 
    (1)科普教育 加强雷电知识的科普教育,使人们认识到雷电时大自然中普通的物理现象, 不是上天的惩罚或神奇怪物。并使人们了解其发生机制以及灾难特点,并采取适当措施防灾减灾。
 
    (2)个人防护措施
 
    1)雷雨天不在室外走动或大树下避雨,拿掉身上的金属,蹲下防雷击。关闭电视、收音机, 拔掉天线。
 
    2)打雷时远离电灯、电源,不靠近柱和墙壁,以防引起感应电。
 
    3)在高楼须快人室,在高山快下来,在游泳快上岸。
 
    4)关好门窗、家电、电视机及关电门。
 
    5)在室外者感到头发竖立,皮肤刺痛,肌肉发抖,即有将被闪电击中的危险,应立即卧倒或 原地,可避免雷击。
 
    2.加强雷电天气的预测和预报
 
    3.安装防雷电设施
 
    安装避雷针、避雷线、避雷带、避雷器是对高大建筑防雷电最好防护,并应时常检修。
 
    4.人工防雷
 
    1)撒播碘化银等催化剂,使云中的起电过程受抑制。
 
    2)人工减弱云内电场。
 
    3)人工诱发闪电。