二、雷电的破坏原理
雷电流的机械力作用能使被击物体遭受破坏,雷电的破坏原理主要表现在下述几个方面:
1、雷电流热效应破坏原理:闪电击中地面物体,闪电电流产生焦耳-楞次热效应,虽然电流峰值很高,但作用的时间却很短,只能产生局部瞬时高温,强大的雷电流通过被雷击的物体时会产生很高的温度而发生溶化、汽化或燃烧的现象,可以使较小体积的金属溶化。在回击阶段,雷云对地放电的峰值可达数倍105A以上,瞬间功率可达1011W以上,在这瞬间,它将在其通道上造成强加热效应,放电通道中空气温度瞬间可升到30000度以上,因此在通道上遇到可燃物质时,便会产生火灾。
2、雷电流冲击波的破坏原理:由于雷电通道中空气受热急剧膨胀,并以超声速度向四周扩散,其外围附近的冷空气被强烈压缩形成“激波”。被压缩空气的外界称为“激波波前”。“激波波前”到达的地方,空气密度、压力和温度都会突然增加。“激波波前”过后,该区域内空气压力下降,直到低于大气压力。这种“激波”在空气中传播,会使附近的建筑物受到破坏,人和牲畜受到伤害,如同炸药在爆炸时对附近建筑物、人和牲畜受到伤害一样。雷云在放电后收缩的过程中,由于雷电的突然收缩,还会产生次声波,它同样对人、牲畜有伤害作用。
3、雷电流的电动力效应的破坏原理:由于雷电流的峰值很大,作用时间很短,其产生的电动力具有冲力特性。这种
电动力的冲力对金属导体有较大的破坏性。
4、雷电的静电感应和电磁感应的破坏原理:闪电在回击通道及其贴近处产生强大的机械效应、加热效应外,同时也产生可波及较远处的电磁效应,这种电磁波的危害性导致了大量的电子设备的损坏和中断工作。
(1)静电感应:当空间有带电的雷云出现时,雷云下的地面及建筑物等,都由于静电感应的作用而带上相反的电荷。在雷击发生时,雷云上所带的电荷,通过闪击与地面的异种电荷迅速中和,而有些局部如架空导线上的感应电流,由于和大地间电阻比较大,不能在同样短的时间内消失,这就形成了局部的感应高电压。这种感应高电压在高压架空线路上可达300-400KV,在低压架空线路上可达100KA,在电信线路上可达4-60KV,在有线电视线路上可达20-40KV,在建筑物上也可以产生相当高的有危险的电压。这种由于静电感应感应产生的过电压,不仅对接地不良的电气系统有破坏作用,而且对于对于金属构架与接地不良的金属器件之间容易发生火花,对存放易燃易爆物品的地方或生产场所,引起火灾或爆炸事故。
(2)电磁感应:由于雷电流有极大峰值和陡度,在它周围的空间有强大的变化的电磁场,处在这电磁场中的导体会感应出较大的电动势。这种电磁感应也会引起易燃物的火灾和易爆物的爆炸。
5、雷电反击和引入高电位
(1)、雷电反击,直击雷击中的金属体(包括接闪器、接地引线和接地体)时,该金属体在接闪瞬间与大地存在很高的电压,这电压对与大地连接的其他金属物品会发生闪击。
(2)、雷电引入高电位,当直击雷或感应雷从输电线、通信电缆、无线电天线等金属的引入线引入建筑物内时,会发生闪击而造成雷击事故。