尽管雷电是人类发现并驾驭电能的主要诱因,但是迄今为止雷电依然是危害最大的一种天灾,其危害损失甚至可以超过海啸、地震,而雷电之所以危害如此严重,就在于涉及的地域很广泛,发生的非常普遍。
雷电是森林火灾、飞机失事、电网波动、信号干扰、电子设备失灵的主要原因,危害范围广泛,损失巨大。
雷电的破坏作用表现为数十乃至数百万伏特的冲击电压,可以直接摧毁发电机、电力变压器、断路器等电气设备的绝缘,烧断电线从而造成大面积的停电,产生强烈的热效应引起火灾、爆炸事故。
当巨大的雷电电流流入地下时,会在雷击点及其连接的部分产生极高的对地电压,容易引起电机伤亡事故。
雷电的破坏作用可以分为热效应破坏和机械效应破坏。
热效应的破坏作用表现为巨大的雷电电流通过物体,在极短的时间内会转换为热能,引起燃烧、熔化和碳化,进而造成火灾和爆炸事故。
对人体来说,雷击会造成严重的烧伤,这种烧伤表现为两种形式,一种是电流通过人体产生的热效应形成的烧伤,叫焦身烧伤。尽管作用电流很大,但是作用时间一般都很短,基本维持在几毫秒级,表现出来的外在特性是在皮肤上能够留下一厘米左右的红斑,这个红斑就是雷击电流流过人体的路径。
另一种形式是热雷烧伤,热雷是几百安培的波尾电流持续及时毫秒放电,所放出的热能可使人体遭到纯烧伤。所以热雷烧伤是雷电伤害的主要方面。
雷电伤害的机械效应的破坏作用表现在被击物遭到巨大冲击性损坏,甚至破裂成碎片。这是由于巨大的雷电电流通过被击物时,被击物内含的水分瞬间蒸发为大量气体,缝隙中的气体瞬间剧烈膨胀,致使被击物遭到破坏,此外雷击的气浪也是破坏的一个主要原因。
为了避免雷击伤害,经过多年的经验积累,人们找到了相应的应对措施,那就是避雷,常见的避雷措施有避雷器、避雷针、避雷网、避雷带、避雷线等等,这些措施的主要理念就是通过预设的导体将雷电引入大地,从而避免雷电击中要保护的物体。
常见的避雷器是阀型避雷器,它是利用非线性电阻的特性进行避雷。
阀型避雷器由火花间隙和阀型电阻组成,被密封在陶瓷绝缘管中,在正常工作时,火花间隙能够承受工频工作电压不被击穿,当雷电来袭时,由于雷电的电压等级远高于一般的工作电压,会瞬间击穿火花间隙,阀型电阻值瞬间降低,将雷电电流引入大地,而后阀型电阻值又能恢复到初始值,准备迎接下一次雷击。
避雷针一般都装设在建筑物的最高端,有单根也有多根,防护面积不同,与避雷线相配合,率先将雷电电流引入地面,避免建筑物遭受雷击。
在大型的建筑物顶端一般都铺设避雷网,其原理与避雷针相同,都是通过率先承受雷击电流,并将其导入大地来避免雷击伤害。
避雷带主要是对建筑物侧面的防护,作用和避雷网相同。
尽管雷电的能量很大,但是截止目前为止,人类还没有学会利用雷电,唯一能够做到的就是引导雷击电流,避免雷击伤害的发生。