2003/08/05
經濟部能源局
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▓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。