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雷电常识
自然雷电波形分析
来源: | 作者:山西防雷检测 | 发布时间: 350天前 | 1257 次浏览 | 分享到:

摘要

       针对当前雷电破坏机理尚不明确,不能精准预测雷电闪击地点、发生时间、危害程度的情况,通过对自然雷电波形的研究,分析雷电继后回击存在脉冲衰减谐振过程和雷电破坏的现象。

引言


      雷电的破坏存在神秘的一面,人类现在还不能很好地解释雷电的破坏机理,特别是不能精准地预测雷电闪击的地点、发生的时间、危害的程度。本文通过自然雷电波形分析雷电继后回击存在脉冲衰减谐振过程,供防雷工程设计参考。

01、自然雷击记录波形情况


      如图 1 所示是 2013 年 08 月 16 日 16 时 17 分 42 秒记录到的自然雷电波形,使用 T30 - A1 雷电流波形记录仪 (采样速率 100 MHz、双通道、记录长度1 000 ms),在南京浦口电视塔 (山高 610 m,塔高100 m) 塔顶接闪器上安装罗氏线圈传感器对自然雷电波形进行采集记录。




02、自然雷击波形分析

      雷电是一种常见的自然现象,其物理过程极为复杂。人们通过记录自然雷电闪击、小火箭引雷记录证实:雷电先导 (闪击之前向上或者向下中和异性电荷的先头电荷和游离气体)、继后回击 (除了首次闪击以后的所有闪击都叫作继后回击) 是一个间断性的雷电电弧过程。空间太阳能高能粒子形成强扰动天气区,在重力场及云内垂直气流 (上升 / 下降) 的作用下,不同极性的电荷分离形成电荷区,不同的雷暴云电荷结构影响雷暴云的闪电放电特征 (如图 2 所示)。带电粒子云团的多样性、复杂性,致使电场发生急剧变化。




      电场的急剧变化建立了下行和上行先导条件,先导通道为继后回击建立了基本条件。继后回击是否能够发生,取决于通道温度、通道电场强度梯度、通道气体分子的游离状态。在 100 ~ 500 m 高度范围内,建筑物的高度越高,在其上发生的雷电事件上行闪电所占的比例也越高;高度低于 100 m 的建筑物上较少发生上行闪电;对于 10 ~ 60 m 高度的建筑物来说,发生上行闪电的概率非常低;而对于高度在 500 m 以上的建筑物,发生在其上的雷电事件绝大多数都是上行闪电。

      继后回击的破坏体现在 3 个方面:

      a. 直击雷:造成电动力破坏 (热膨胀) 和热积累损坏甚至起火,主要体现在高压输送线、铁塔、高山气象站、风力发电机、超高层建筑物。