建築物和設施的防雷

大氣中的閃電放電會導致絕緣損壞、電氣裝置事故、人員事故以及建築物和構築物的破壞。

閃電的出現

當太陽加熱地球表面時，會產生飽和水蒸氣的向上氣流。較小的水粒子帶負電，較大的水粒子帶正電。

在風和重力的影響下，帶相反電荷的粒子發生分離。上升到 5 公里以上高度的雲中的水粒子凍結並坍塌。帶正電的晶體位於雲的上部，高度為 5-7 公里，帶負電的晶體位於 2-5 公里的高度。由於雲中電荷的分離，形成了所謂的電荷。空間電荷和雷雲的不同部分具有不同的電荷值和符號。來自云底的電荷會在地面上引起相反符號的電荷。

在雲層和地面之間，以及雲層的不同部分之間或不同的雲層之間，會出現高強度場——每厘米幾萬伏特。在大約 30 kV / cm 的場強下，空氣發生電離，突破開始 - 所謂的先導放電（直徑為 10-20 m 的昏暗發光通道），平均速度為 200- 300 公里/秒。

在場的作用下，地面上的電荷——在電導率增加的區域（潮濕的地方、導電層等）或有高處物體（山丘、煙囪、水塔、電線桿、電線、樹木、獨立建築物等）平原等。) — 向司機移動。

導體指向電場電壓最大的物體，然後發生強大的反向放電，以與光速相當的速度傳播（圖 1）。此外，在不到萬分之一秒的時間內，高達數十萬安培的電流通過受影響的結構，在其影響下，等離子體加熱至數万度並開始發出明亮的光。

噴射的光效被感知為閃電，排氣通道中空氣的爆炸性膨脹產生了聲音效果——雷聲。

米。 1. 雷雲帶電過程和向地面物體放電的示意圖。

測量表明，大約 3/4 的放電來自云的帶負電部分，1/4 的放電來自帶正電的區域。在第一個之後，可能會出現幾個連續的放電。

閃電放電具有以下參數特徵：

• 電流幅度——最常觀察到的電流為10–30 kA，在5–6% 的測量中電流達到100–200 kA；

• 波前長度——雷電電流上升到最大值的持續時間（通常為1.5-2 μs）。

很少有人觀察到球狀閃電，這是一個發光的等離子球，直徑最大為半米，在地球表面的氣流影響下緩慢移動。球狀閃電通過煙囪、窗戶、門穿透建築物。

如果球狀閃電接觸到生物體，則會造成致命傷害，嚴重燒傷，並且在與結構接觸時，會發生物體爆炸和機械破壞。球狀閃電的性質仍未得到很好的了解。

閃電對建築物和構築物的影響

直接雷擊會導致支撐物分裂、結構熔化、著火和爆炸、機械破壞、金屬結構因閃電穿過它們進入地下而產生不可接受的熱量。根據運行數據，閃電會燒穿厚度為 4 毫米的金屬板。

靜電感應表現為在絕緣的金屬結構和電線上產生高電勢，導致接地破壞，進而導致人員觸電、爆炸性混合物著火和爆炸，以及對設備的損壞。電氣裝置的絕緣。

電磁感應表現為在膨脹的金屬結構和通信（橫梁、軌道、管道等）上放電電流時的感應，這些結構和通信相互隔離並且與地面隔離，這會引起火花或電弧。

在閃電放電的情況下，還會沿外部接地結構和通信引入高電位。

建築物和設施，根據其用途和所在區域的雷電活動強度，必須保護其免受雷電損壞或雷電放電引起的二次影響。

烏拉爾至克拉斯諾亞爾斯克以及克拉斯諾亞爾斯克以南、克拉斯諾亞爾斯克至哈巴羅夫斯克地區屬於雷暴活動平均持續時間為40至60小時的地區。在克拉斯諾亞爾斯克北部地區，從克拉斯諾亞爾斯克到阿穆爾河畔尼古拉耶夫斯克，雷暴活動的平均持續時間為 20 至 40 小時。在上阿爾泰地區 (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk) 觀察到雷暴活動從每年 60 小時增加到 80 小時。建築物、構築物的防雷工作必須按照專門機構制定的方案進行。

防止直接雷擊。避雷針覆蓋範圍

防雷裝置的作用在於在被保護對象附近安裝一根高聳在其上的金屬避雷針，並可靠接地。當發生雷電放電時，沖向大地的導體接近電導率增高的最高點（接地避雷針上部為該點），向避雷針放電，繞過被保護物體。

高度為 h 的單桿避雷針的保護區域是一個高 0.92 h 的圓錐體，底部為半徑為 1.5 h 的圓（圖 2）。

所有適合錐體的結構都將受到保護，免受直接雷擊，可靠性至少為 95%（B 區）。在高度為0.85小時、底面半徑為1.1小時的圓錐內，保護可靠性為99.5%。 （A 區）。

米。 2.單桿防雷區。 A——可靠性為99.5%的保護區； B——可靠性為95%的保護區； 1——避雷針； 2——保護對象。

如果場地面積大於保護面積，則需要增加避雷針的高度或安裝多根避雷針。

防止閃電的二次影響

防止大氣放電過程中靜電感應在建築物或構築物中產生高電位的主要措施是將建築物的所有導電元件接地。

消除影響 電磁感應 在細長的金屬元件（管道、金屬結構等）中，後者與金屬橋可靠連接。

為了消除高電位通過空中和地下通信的傳輸，電力、無線電、信號和通信網絡的輸入是通過電纜和閥位限制器（例如，RVN-0.5）和火花隙實現的，當安裝電壓上升。