关于防雷的物理论文

每年的4月至9月是华南地区雷电灾害的多发季节，给人们带来生命安全和财产损失。介绍了雷电的成因、对工程机械的危害以及雷电灾害的预防方法和技术。这些方法和技术对同行在施工过程中预防雷电灾害具有普遍的借鉴意义。关键词:雷电施工机械危害的预防1雷电是自然界中常见的放电现象。有许多理论来解释雷电的产生。一般我们认为大气中的热空气上升，与高空冷空气摩擦，从而形成带正负电荷的小水滴。当正负电荷积累到一定电荷值时，不同极性的云与云之间、云与地之间就会形成强电场，从而产生云对云、云对地的放电过程，俗称雷电。具体来说，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、雨滴的冻结和云的碰撞，都可以使云粒子带电。一般云的顶部带正电，底部带负电。两种极性不同的电荷会在云层内部或云层与地面之间形成强电场，瞬间爆发出强烈的电火花，也就是我们看到的闪电。在闪电通道中，电流极强，温度可突然上升到20000摄氏度，气压突然增大，空气剧烈膨胀，所以人们会听到爆炸性的声波振荡，这就是打雷。2雷电危害的类型雷电的危害主要有三种:第一种是直击雷。指雷云在地球某一点的强烈放电。可以直接打到设备上，雷电可以打到架空线上，比如电力线，电话线。雷电流沿着电线进入设备，造成损坏。第二种是感应闪电。可分为静电感应和电磁感应。当带电的雷云(一般带负电)出现在导线上时，由于静电感应，导线上束缚了大量相反的电荷。一旦雷云释放某个目标，雷云上的负电荷立即消失。此时导体上的大量正电荷仍然存在，并以雷电波的形式沿导体进入地下，造成设备损坏。当雷电流沿导线流入大地时，由于其频率高、强度大，在导线附近产生强烈的交变电磁场。如果设备在这种情况下，将会感应出高电压并造成损坏。特别注意敏感的电子设备。第三是地电位的增加。当10kA的雷电流通过下导体接地时，我们假设接地电阻为10ω。根据欧姆定律，我们知道接地点A的电压为100kV。因为A点与B点、C点、D点相连，所以这些点的电压都是100kV。而E点接地，其电压值为0。设备的D点和E点之间有100kV的电压差，足以损坏设备。据有关统计，直击雷造成的危害只占15%，感应雷和地电位升高造成的危害占85%。目前，直击雷造成的灾害已经明显减少，但随着城市经济的发展，感应雷和雷电波侵入造成的危害大大增加。一般建筑物上的避雷针只能防止直击雷，但强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压可以潜入室内，危及电视、电话、联网微机等弱电设备。3防雷方法和技术随着科技的发展，虽然人类不可能完全控制猛烈的雷电，但经过长期的探索和实践，积累了大量的防雷知识和经验，形成了一系列行之有效的防雷方法和技术。(1)雷电接法就是让一定范围内的雷电能量按照人们设计的通道排入大地。捕捉一定保护范围内的雷电放电，并纳入预先设计的合理方式对地放电。避雷针是一种主动接收雷电的装置，其作用是将雷电流导入大地。避雷针和避雷带是在避雷针的基础上发展起来的。利用避雷针是最重要和最基本的防雷措施。(2)接地是指已经纳入防雷系统的雷电能量排入大地，良好的接地可以有效降低引下线上的电压，避免反击。以前有些规范要求电子设备单独接地，是为了防止电网中的杂散电流或瞬态电流干扰设备的正常工作。接地是防雷系统中最基本的环节。如果接地不好，所有防雷措施的防雷效果都无法发挥。防雷接地是《防雷设施安装及验收规范》中最基本的安全要求。(3)当均压接闪器捕捉到雷电时，引下线立即上升到高电位，会对仍处于地电位的防雷系统周围的导体造成侧闪络，使其电位上升，从而对人员和设备造成危害。为了降低闪络的风险，最简单的方法是使用均压环将处于地电位的导体连接到接地装置。如果金属设施、电气装置和电子设备与防雷系统的导体，特别是避雷器之间的距离不能满足规定的安全要求，则应用粗导线与防雷系统进行等电位连接。这样，当雷电流通过时，所有设施立即形成“等电位岛”，保证导电部分之间不产生有害电位差，不发生侧向闪络放电。完善的等电位联结还可以防止雷电流进入地面引起地电位上升引起的反击。(4)分流分流就是在室外引出的所有导线与接地线之间并联一个合适的避雷器。当线路上的直击雷或感应雷产生的过电压波沿着这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然下降到一个低值，接近于短路状态，雷电流被分入大地。分流是现代防雷技术快速发展的重点，也是保护各种电气和电子设备的关键措施。因为分流后仍有一小部分雷电流会沿着导体进入设备，对于不耐高压的微电子设备来说还是很危险的，所以在导体进入套管前，要对这类设备进行多级分流。采用分流防雷措施时，应特别注意避雷器性能参数的选择，因为附加设施的安装或多或少会影响系统的性能。(5)屏蔽是用金属网、箔、壳、管等导体将被保护的物体包围起来，阻断雷电脉冲电磁场从空间侵入的通道。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。4雷电对工程机械的危害及其预防。公路建设工作是在露天进行的。工程机械的电气控制系统，尤其是微电子控制装置，很可能受到雷电直击或雷电感应过电压的损坏。京珠高速公路清远段位于石灰岩山区，是雷雨季节雷击的高发区。每当天空阴云密布，大雨滂沱之时，雷电往往会迎面袭击工程机械。有时，即使天空没有雨云或雨水，感应雷电也会时有发生，其产生的浪涌电压会侵入损坏路面摊铺机的微电控制装置。因此，防雷保护势在必行。(1)沥青混合料拌和厂安装避雷针装置由于沥青混合料拌和设备及其配套机械共用一个生产厂房，更容易进行集中防雷。因此，搅拌站安装了避雷针。避雷针的高度高于搅拌楼的最高点，以达到有效的保护半径，防止雷电直接击中任何工作的机器。避雷针接地应可靠。由于石灰岩山区地质土壤干燥坚硬，土壤电阻值过大，接地网埋设做法与广珠东线不同。要求将土坑埋在接地网角钢桩点处，深度约1.0m，角钢应露出土坑约20cm。土坑应按比例填充木炭和颗粒状原盐作为减阻介质，原盐与木炭的重量比为1:10，即1kg原盐与10kg木炭混合，然后填充覆盖。这样可以保证接地电阻值在4以下。雷击时，避雷针及其引线通过接地网迅速将强大的雷电流引入大地，防止雷电直击机电系统。此外，沥青混合料搅拌操作控制室通过导体将操作室内微电子控制系统的工作接地和保护接地与金属结构的控制室外壳连接，然后通过接地线引入地下接地网，使其保持等电位，以防止静电和雷电。(2)路面摊铺机械电气控制装置安装过电压保护器由于路面摊铺机械随时移动，无法集中防雷，露天环境下移动机械的电气控制装置最容易受到感应雷电浪涌电压的侵入，如沥青摊铺机控制路面平整度和机械定位的压力传感器。为了保护这些控制灵敏度高的机械微电子控制装置免受感应雷电浪涌电压的侵入和破坏，根据各机械控制装置的不同结构特点，安装了过电压保护器。5结论雷电对机电控制装置特别是微电子装置的破坏是一种常见的自然灾害。为了避免雷击损坏，应根据机电控制装置的不同结构特点，采用不同的防雷方法。只要合理选择防雷设备，专业防雷公司应定期对防雷设施进行检测，以评估防雷设施是否符合国家标准的要求。建设项目应当设立雷电灾害防御责任人，负责防雷安全，建立各项防雷安全工作制度，建立防雷设施定期检查、雷雨后检查和日常维护制度。建设单位在防雷设施的设计和施工中，应当综合考虑地质、土壤、气象、环境、被保护对象特性、雷电活动规律等因素，采用安全可靠、技术先进、经济适用的设计和施工。它将大大减少雷电灾害造成的损失。