跳到主要內容區塊 ::: 網站導覽 最新上線 熱門點閱 經濟部圖文懶人包 近期報導
:::

天打雷劈——談能源設備防雷擊

2003/08/05 經濟部能源局 點閱人次: 728

字型:


▓撰文:陳 芃

打雷閃電是普遍的自然現象,但是如果不注意,未能做好防範措施,對於生命財產的威脅不可輕忽。在能源設備方面,由於事關大眾的民生需求以及公共安全,更不能輕忽這項大自然產生的巨大能量。

在台灣,典型夏季氣候常伴隨著突如其來的雷陣雨,在日前的新聞中,已經發生多人遭到雷擊的不幸事件。本文中將簡單介紹閃電打雷的形成,以及在頻繁的雷擊下,如何保護能源設備的安全,希望各位讀友能對這項自然界電力能量之形成、釋放以及防範措施,有更進一步的認識。

自然界的電力

一般來說,雷電的產生與溫度有很大的關係,居處亞熱帶,屬於海島型氣候的台灣,正是閃電打雷頻繁的地區,尤其在春夏交替與夏季時,更是落雷的高峰時期。一次雷擊的電壓可高達數百萬伏特,其能量足夠供給一個小城鎮的使用,然而很不幸的,雷電很少能為人類所用,卻常造成難以數計的災害,故自古以來都是人類敬畏的對象。

雷電形成的原因,目前仍幪著一層神秘的面紗,大致上的認知是由於熱空氣上升、冷空氣下降的氣流所形成,在上升氣流中的水滴與冰晶,因為摩擦而使正負電荷分離,造成不同的雲塊間分別帶著正電與負電,並且相互吸引,但為中間的空氣所阻隔。然而當電壓升高至足以衝破空氣這個自然絕緣體時,空氣轉變為導電體,正負電匯集後相互中和,產生巨大的電流,並且放出光和熱,閃電因此而發生。

曠野中的顯眼目標

如此大能量的雷電一擊而下,產生的威力不可小覷。根據上文所述,帶負電的雲層會吸引地表帶正電。以物體來說,曲率半徑越小的地方,單位面積所累積的電荷越多,簡單來說,也就是越高聳的地方,此時所帶正電量越大,所以在地面上相對較高的樹木、建築物等,比較容易被雷電所擊中。

以能源設備來說,聳立的電塔就是雷電常常找上的目標。如果沒有防範措施,當高能量的雷電擊中電塔,並且沿著線路分散,所造成的損害是無法想像的嚴重,故在電塔、電線桿等,都具有非常高規格的避雷措施,利用避雷針線路以及接地棒、電阻低減劑等,共同建構低接地電阻網路,將雷擊瞬間產生能量導入地下,由大地吸收,維持電力線路正常的工作。

雖說有完善的防護措施,但是大自然的力量仍然是不可捉摸的,電力設備有時仍然會因為雷擊的原因而造成損傷,此時,電力線路上的保護開關就發揮第二層的保護作用,當遇到異常的情況時,在區域內的線路會自動跳脫,以阻斷意外情況對整個電網造成傷害。

防護脆弱的電子設備

除了暴露在外的電力線路外,雷擊對於能源設施還有許多其他的潛在威脅,例如可能引發火災、損壞電子器材等。幾年前,中國大陸曾有油槽被雷電擊中引發大火,並且產生連鎖反應,使得災害一發不可收拾,除了生命財產損失、能源的浪費外,生態環境也付出極大的代價。

隨著科技進步,電子設備對生活已是不可或缺之物,在各式能源設備中,均需倚賴各式電子器材,執行運轉、控制、管理等工作。由於電子設備的特性,只要電壓不穩定,就可能造成機件的問題,更何況雷擊帶來的高電壓。例如兩年前的此時,永安天然氣廠控制設備即遭雷擊損壞,後經緊急修復,並無造成民生、工業用戶的巨幅損失,但已然見證雷電的威力!

由此可見,良好的避雷設施是建築物非常重要的配備。避雷工作的第一步,是在建築物設立位置正確、防護周密的避雷針,配合良好的接地系統,將雷擊的能量有效的導入地下,防範建築物本身受損,以及在自身遭受雷擊後波及內部的電子設備;另一方面,再加裝電子設備的防雷擊裝置,或以並聯電路引開雷擊電流,或以並聯電容器吸收能量,以雙重保障避免設備受損。在上述工作完備後,才能防範雷擊可能帶來的損害。

值得探究的自然奧妙

1752年,富蘭克林在雷雨中冒著生命危險實驗,進而發明了避雷針,造福人群,但是雷擊所造成的損失,每年仍發生在我們的四周,例如代表台灣精神的阿里山神木遭受雷擊枯死,就是令人愕惋的憾事;在國外,雷擊更是森林大火的主要原因之一,對於自然資源亦產生一定程度的威脅。

閃電這個自然界的物理現象,雖然有著強大的能量,但卻難以為我們所運用,倘若有朝一日,人類能取得並自由運用這項自然界賦予的電能,那麼今日避之不及的天打雷劈,或許能搖身一變,成為日常生活中的能源使用。


文章分類 焦點精選
活動快訊
能源FAQ
能源E觀點

網站選單 關於能源報導 全文搜尋 聯絡我們 友站連結 FB粉絲專頁 網站導覽 經濟部圖文懶人包