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1、Topic 1闪电长期吸引着技术人员，研究闪电是电的性质，在两个世纪前和查尔斯斯坦梅茨在 20 世纪 20 年代在他的综合供电实验室产生人工闪电。雷电是可以看见的、发生在云内、云间或者是云地间的静电荷放电。科学家们仍然不完全理解是什么原因导致闪电，但多数专家认为，不同种类的冰晶相互作用。云内的上升运动将云内电荷分离，结果正极性电荷向上移动到云的底部，而负电荷极性电荷则向下运动到云底。当负电荷向下移动时，先导形成了。先导通过 150 离散阶梯到地面，在天空中形成电离通道。最后的击中一般发生对一个高对象，并且闪电放电的大部分然后运载沿被电离的道路流动的回击。闪电可以击中地球上的任何地方甚至是南极和
2、北极。美国任何地理位置,雷暴天气发生少则每年 5 次多则每年 100 次。美国的东北亚最有暴力的国家,因为雷暴的区域地球极高的电阻率。较高土壤电阻率（大地的电阻传导电流）增加了雷击的潜力。如果在没有雷电防护系统的情况下，该地区的建筑物如果被击中，通常会遭受更大的损坏。每年，成千上万的房屋和其他财产损遭雷击毁坏或破坏。在美国每年，它占了 2.5 亿美元的财产损失。闪电导致的死亡和财产损失比起龙卷风，飓风和洪水要负更多的责任，但这些暴力性质的力量，闪电是唯一一个我们可以经济负担。闪电对一些财产有一种更高风险的损害。当考虑避雷系统的设施时，您可以想要估计这种风险。 一个风险评估指南为确定闪电损失为结
3、构的所有类型在全国消防协会的避雷代码， NFPA 780 可以被发现。 这个指南考虑到结构的建筑(木头、砖、混凝土、钢筋混凝土和钢框架建筑的)种类，类型，结构地点、地势、居住(人，动物)，内容和闪电频率。Topic2 闪电与雷暴有关。通常情况下，雷暴的特征与广泛区域（的雷雨）中的降水单体密切相关。这些降水单体在几分钟内的位置是固定的，平均起来，各个方向长达几英里。在美国大陆，雷暴单体沿着飑线自西向东移动。飑线宽约12-30 英里长达 1,250 英里。雷暴单体的移动速度一般为每小时 55 公里。雷暴内部迅速地上升的空气与迅速地下落的空气在雷暴之内相互作用，在云内互动分开地创造正电荷区和负电荷区
4、。 空气作为绝缘体，但，当电荷加强超出它的能力的 3-4km/cm 时，则在云内负电荷区的高度作为绝缘体，结果是我们看见作为闪电的火花。 闪电调平在正电荷和负电荷的区域里。四种类型的闪电是常见： 在云 （或内云） 闪电从云的一个带电区域延伸到另一台、 云-云闪电延伸到两个云之间、 云-空气闪电从云延伸到空气中，不延伸到地面，和云对地闪电从云延伸到地面。闪电的来往可从清除空气的云、云到相邻的云，和地上的云的云内的点。这些闪烁分别被称为云闪、 云-空闪、 云云内闪和云地闪。闪烁云中的电荷一半以上在北半球（乌曼及凯瑞德 1989） ，闪电电荷再分配，云，云和云的空中闪烁不太常见。除了航空，这三种类型
5、的闪烁对人的影响不大。云内对地面(CG)闪光是有共同性和有大量文件证明的。它们在云彩和地面之间交换电荷。这些闪光对人有很大的影响，会造成伤害和死亡、杂乱的能量和通信，和会点燃森林火灾。 由于这些冲击，云内对地面闪光是研究题目。 云彩对地面闪电闪光可能根据闪光的来源降低正面(+CG)或负电荷(- CG)。这可以取决于冲击流的极性。 如表 1 所显示，云内对地面闪光的负极和正极的特征的总结。地面到云闪烁（从地面发起） ，以及发生，如大型建筑物，如帝国大厦的观察，但通常不区分研究中的地闪。在雷击的空气被加热非常迅速扩大，创建一个冲击波，我们所听到的雷声。雷声持续几秒钟，因为我们第一次听到的冲击波闪电
6、是最接近我们的部分，然后我们继续听到闪电冲击波离我们越来越远，在稍后的时间就到达。雷电可被定义为和闪电放电相关的声波释放。包括 M 组件型过程在内，不管云地闪电还是云内闪电，几乎所有的冲击过程都会产生雷声。雷声波普的主要成分从几赫兹扩展到几千赫兹。一般认为可闻声波（约 20 赫兹以上）是一系列衰减震动波，衰减震荡波是由一些快速加热的闪电通道空气动态膨胀产生的，而当闪电快速转移大量电荷时，雷声的次声波（约 20 赫兹以下）是与大量的雷雨云快速收缩有关。闪电到可闻雷声的时间，在闪电通道最近可闻地点，每 1 千米约为 3 秒。雷电测距是广泛用于普通人员和研究人员所采用的技术名称，由以光速或无线电波速
7、度传播的电磁波与首闻雷声的时间间隔决定闪电距离。电磁(包括可选)辐射的传播渠道的在约 300m us(-1),到达一个观察员的 光的速度,可以说,3 至 4 公里,约 10us。相应可听到的雷声在 20 摄氏度空气温度和大气压力下约 340m.s(-1),从而抵达时间约 10s。 因此，电磁信号和雷声的到达之间的时间的间隔基本上被对于渠道的距离被声音的速度分割来确定。这个“闪光到反击的”时期是每到有关闪电渠道的最接近听得见的点的公里的距离的大约 3 秒。 “雷声测距”是给予技术，外行和研究员广泛使用通过的名字，从电磁信号之间的时间的间隔使闪电距离决定 ，在也光学或无线电频率，以及雷声的第一声音
8、。电磁信号和雷声到达同一目标物的时间间隔本质上是由电离通道与该目标物的距离所决定。Topic3雷电对高大建筑物的破坏有着长期的记录，尤其是对教堂，从中世纪一直延续到现代。例如， St.钟楼 标记在威尼斯，是大约 100 m 高，被闪电损坏或毁坏的年份 1388 年， 1417 年， 1489 年， 1548 年， 1565 年， 1653 年， 1745 年， 1761 年和 1762 年。1766，在 1752 由本杰明 富兰克林发明的雷电防护系统，和通常指以作为富兰克林杆，安装了系统，和没有进一步来发生了雷电损伤。在 1718 年，法国布列塔尼海岸沿线的 24 教堂塔被雷击损坏，显然是在相
9、同的一场风暴。1769，在意大利布雷西亚圣纳泽尔的教会遭雷击。约有 100 吨火药在教会的仓库中保管，当闪电引起爆炸，约六分之一的城市被摧毁，三千多人被杀害。但是，有许多的历史建筑，有永远不会受到严重破坏闪电，显然是因为他们有安装避雷系统，实际上，相当于富兰克林稍后提出的雷电保护系统。例如，最初由所罗门建造的在耶路撒冷的圣殿，经历了闪电超过了一千多年的时间没有明显损坏。其他的例子，是在 1677 年 62 米高的纪念碑纪念伦敦大火灾和日内瓦大教堂，是在城市中最突出的建筑。这座大教堂是免受雷击损坏，是在300 年前是配备一个富兰克林避雷系统。在 1773 年，富兰克林指出“从未闪电伤害的建筑物他
10、们的屋顶覆盖着铅或其他金属，金属嘴继续从屋顶到地面的建筑物，因为每当它属于这类建筑物，它通过在金属而不是在墙上。在雷暴到来时敲响教堂里的钟以试图赶走雷电的做法在欧洲已经有很多世纪。因为钟楼较高，更容易成为雷击的目标，这种做法引起许多拉动绳索的人的死亡。事实上，超过 33 年间，雷电击中 386 教堂塔楼和杀害了 103 钟的铃声，这是菲舍尔于 1784 年在慕尼黑出版的书报告。Topic4遗憾的是，生活的事实在数据通信环境当中使用的计算机、计算机相关产品和过程控制设备能够被高的浪涌电压和尖峰电压毁坏。强大的浪涌电压和尖峰电压常常是由雷击所引起的。然而，有些场合出现浪涌电压和尖峰由很多其他原因产
11、生。这些原因包括与供电线路/照明线路直接接触，在电缆和器件上静电起雷，从附近的电缆当中高能的瞬时脉冲耦合到设备中，不同设备相连时地之间的电势差，无线系统和设备使用者，人体也会产生静电，堆积在他们的衣服上。人体的静电放电可在10s 内产生 15Kv 以上的峰值电压，并伴随数十安培的电流。生产坏境尤其易受人为产生的浪涌的影响，因为那里存在着马达和其他高压设备。最重要的一点要记住，由于其他原因引起的浪涌电压与雷电产生的浪涌电压没什么区别。同时，防护一种原因产生的浪涌同样也能防护其他原因产生的浪涌。Topic5浪涌电压往往破坏电子设备和系统在很大的程度上。 损害不仅仅是限于工业和商业系统。 楼宇自动化
12、和日常家用电器也会受到影响。 如果不采取有效保护措施,防止浪涌电压,一个必须的维修或更换费用高的设施受到影响。在表中列出的是敏感电子线路与设备常常被浪涌电压所摧毁的。这就是强调了一个事实，避免浪涌电压的损毁的有效措施是对于家用设备有益限度与工业领域一样。楼宇自动化有效浪涌电压概念包括电源、 电话系统、 天线的字段，并接收站、 数据处理和控制技术。这是特别重要的连接到设备的所有导体与合适的避雷器电压都相连。几乎所有的设备都有一个电源设备。例如，一台电视机，还需要一个天线电缆，它是小天线信号是否采取从天线或备用宽带的重要性。电视机的天线输入和电源线都应该受到保护。对这些线路全面恒久保护，可以同样适
13、用于所有其他设备和系统。如果我们认为设备的总价值被保护，合适防护设备的安装通常得到好结果如果它曾经甚至仅仅防止一个电技术系统或设备的破坏。只要输出容量没有被不超过额定值，过电压保护装置就能多次有效。浪涌电压大大危害或破坏电气和电子装置。 因此, 在过去几年设备的损坏或损毁时常发生在人们需要依赖于该设备持续有效工作的时刻大幅上涨。 统计中数字清楚的承保。损害赔偿金到或设备的破坏经常发生在精确一个依赖于永久可用性的时刻。除了费用为更换货物或维修，更远的费用由于系统部分的停工导致或甚至由于软件和数据的损失。损坏一般表现在导线、印刷电路板或者开关柜的损坏，甚至是看得见的建筑设施的机械破坏。冲击电压保护
14、是被授权单位的综合概念，可以避免这种损害。Topic6闪电和雷声是自然条件中雄伟壮观的现象。古人虚构了许多传说试图来解释雷电。最早的著作和象形文字包含闪电。最著名的传说就是宙斯，他可以发出雷声用来惩罚人们。雷电是源于云中静电荷的巨大电火花。在雷云中，复杂过程导致云内电荷的分离。通常，负电荷（电子或负离子）积聚在云的底部，而正电荷正离子则上升到顶部。云层之间的大气，是绝缘体，不允许电荷的释放。然而有足够的电荷就可以克服介质绝缘能力，就像电弧一样跳动，巨大的电弧就是闪电。当火花跳跃时，沿道路突然加热空气。 空气的突然的热化由电弧弄出声响我们叫雷。图一当中有三种类型的闪电。在右边，云内闪只是单一的存
15、在于云内部。闪电也可发生在两云层之间。在这张图像当中，闪电是由飞机引起的，闪电大部分电流是流过飞机。这种情况常常发生，飞机也会存活下来，因为飞机被设计成能够承受严重雷击。左边的就是云地闪，这种闪电最为常见而且与我们的关系最密切的。雷电向地面物体放电时具有相当的破坏力。因为它的电压和电流非常高。在云的底端和地之间的电压可以大于 100 万伏特（可用的交流电压一般在120220v） ，电弧放电时电流可达到 2 万-10 万安培。 （可用的电流时小于等于15 安培） 。一个简单的导电环路就可以防护直接雷击。闪电的过程中就是呆在车里面就是一个很好的建议。如果闪电击中汽车的顶部，那么雷电流就会通过汽车的
16、金属外壳，然后传到地面。这声音可能很大，但人可以避免受到雷电流的电击。一万分之一秒雷电流就可以达到峰值电流（高速的汽车在这时间仅仅移动了三米） 。大型的金属物体（供电系统、金属桥梁和铁路等）没有损坏时因为冲击时间如此的短。然而，绝缘体和细线将被雷电流燃烧起来。大约 100 年前，如果你在雷电风暴中幸存，这是一件很幸运的事情。然而，从 19 世纪下半叶，人们开始意识到雷电能毁坏电子设备。1950 年以来，随着半导体器件的出现，电子设备变得复杂和精密，也很容易遭到雷击损坏。在如今，第一段可以以及吸烟废墟留下了我的计算机、 电话系统和电视机。晶体管和集成电路常常被只有 5-10 伏特的电压所损坏，它们通常是电子设备中最敏感的部位。电源线被设计为高效地数百公里的电力线。当闪电一打上或附近电源或电话的线，将由电缆进行闪电电流。因为闪电火花中有这么多的电力，甚至 10 公里的闪电，可能有足够当前左损坏设备电缆中。电缆充当了引雷器，能捕捉住几公里远的闪电。这大大提高了设备的危险，因为即使是遥远的闪电能产生损害保护电子设备可以非常困难，因为它
