雷电的形成及防护

摘要：雷击导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生，而卫星、通信、导航、计算机网络系统、通信指挥系统和有室外天馈设备的系统更是雷电的重灾区。日常生活中，我们必须掌握一定的雷电知识，必须懂得一些防雷的措施。

关键词：雷电危害；雷电形成；防雷装置

中图分类号：TU-0 文献标识码：A

一、雷电的形成

雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25-30KV/cm），开始游离放电，我们称之为“先导放电”。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时（地面上的建筑物，架空输电线等），便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流（一般为几十千安至几百千安），并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成雷电。

二、雷电防护措施

（一）拦截：信息防雷的第一道防线是拦截直击雷。最经济、最有效的方法仍然是接闪杆（接闪带、接闪网）法。尽管接闪杆对于电子信息设备有很多负作用，对其应抱趋利避害、积极、稳妥的态度，采取有效的技术措施予以抑制。

（二）屏蔽：屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。屏蔽的目的，一是限制某一区域内部的电磁能量向外传播，二是防止或降低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。屏蔽一般分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽几种。

（三）均压：均压也称电位均衡连接（简称等电位连接）。就是把所有导体相互作良好的导电性连接，并与接地系统连通。其中非带电导体直接用导线连接，带电导体通过电涌保护器连接。其本质是由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线、等电位连接器（即电涌保护器、地线隔离器）和所有导体组成一个电位补偿系统。

（四）分流：分流是将雷电流能量向大地泄放过程中应符合层次性原则。层次性就是按照所划分的防雷保护区对雷电能量分级泻放。尽可能多、尽可能将多余能量在引入信息系统之前泄放入地。

（五）接地：接地是分流和泻放直击雷和雷电电磁干扰能量的最有效的手段之一，也是电位均衡补偿系统基础。目的是使雷电流通过低阻抗接地系统向大地泄放，从而保护建筑物、人员和设备的安全。

三、防雷技术

目前我国虽然有多种，但原理不外乎三种方法避雷。

第一、分合式电涌保护器采用断开法，在雷击时快速将电源断开，保护设备。

第二、接地式电涌保护器是利用地泄法，原理：把雷击电流直接引入大地，避免电器受到雷击，但是需要有完善的埋地线工程

第三、等电位电涌保护器

等电位电涌保护器的主要优点：

1、避雷效果与接地无关，电涌保护器由于采用“等电位”处理技术，它的避雷效果与设备有否接地无关，从而免去安装传统的电涌保护器必须接地的麻烦。因此安装简单，使用方便。

2、延长电器高设备的使用寿命

3、体形虽小，但保护设备本事很大

4、电源。信号通道同时避雷，一举两得，免维护，既阻燃又防爆。

5、具有自动诊断和修改和修复内部故障功能。

6、安全警示功能.

四、雷电的保护设施

（一）直击雷设施 ：各种规格的接闪杆、接闪线、接闪带、接闪网等

1、接闪杆：对于直击雷可以采用接闪杆，接闪杆由三部份组成：最上部份叫受电端，中间是导电线，下部份是接地体。当雷雨云接近接闪杆时，它会感应出大量的异性电荷，通过导电线和受电端向空中放电与雷雨云中的电荷中和减弱雷雨云的电场强度，达到防雷目的。如受电端果是直击雷，接闪杆可以把雷电流引入大地，从而起到保护作用。

2、接闪线：也称架空地线，它是悬在高空的接地导线，其作用和接闪杆一样，当雷云放电时，接闪线将雷电引向自己，并安全地将雷电流导入大地。保护线路及电气设备免受直击雷害。

3、接闪带网：与接闪线相似，用于建筑物防雷，敷设在建筑物顶上。接闪带网多采用为35～70mm2的镀锌钢铰线或元钢设制，引下线应有足够的截面，其接地装置的接地电阻一般保持在10Ω以下。

4、电涌保护器：电涌保护器是用来限制作用于线路绝缘和电站绝缘上的大气过电压的，这种过电压波浸入变电所，将给变电所电气设备带来严重危害，在导线上装设电涌保护器、使之保护电气设备免遭雷电侵入波的危害。电涌保护器的型式主要有阀型电涌保护器、管型电涌保护器、金属氧化物电涌保护器等。

5、保护间隙：保护间隙是较简单的防雷设备。在架空线路正常运行的情况下，间隙对地是绝缘的，而当线路遭受雷击时，间隙的空气被击穿，将雷电流泄入大地，使线路绝缘子或其它电气设备的绝缘上不致发生闪络，起到了保护作用。

（二）对感应雷的防护

为了防护感应雷对供电线路，传输电缆和架空天线及高层导电线建筑的破坏，可以在线路上安装碳化硅阀型电涌保护器或金属氧化物（如氧化锌）电涌保护器；对于高层建筑，可将建筑物内的金属设施联合接地；对于非金属屋顶，可加装金属防护网并可靠接地。这些措施虽然有效，但有时也难免遭受雷击，究其原因关键在于存在接地电阻，流经接地电阻产生很高电压，仍可将设备击坏，故避雷效果不理想。现在随着社会的进步，特别是电子技术迅速发展，防雷技术也在不断完善和提高。生产电涌保护器的厂家有增无减，各种类型用途的新型电涌保护器不断问世。等电位电涌保护器就是其中之一。

（三）各种电源信号浪涌保护器的核心元器件

阀片电阻、放电间隙、放电管、雪崩二极管、齐纳二极管、暂态抑制二极管、氧化锌电阻等。

五、建筑物综合防雷的设计

现代建筑物的综合防雷包括了直击雷、侧击雷、感应雷防护三大部分。建筑物防雷设施三大部分是从其对雷电的不同危害形式的防护功能上来区分的。一套完善的防雷设施，为了实现其对不同雷害的防护目的，必须采取接闪、分流、屏蔽、均压、接地等技术措施。因此，建筑物防雷设施应包括接地体、引下线、接闪网格、接闪带、接闪杆、均压环、等电位、电涌保护器等八个技术环节。

从设计到施工应分为两个阶段进行，第一阶段是随建筑物一体化施工的直（侧）击雷防护设施，其设计的目的是保护建筑物本身不受雷电损害以及尽最大可能去减弱雷击时对建筑物内的电磁效应，同时为建筑物内部设备的感应雷防护提供必要的基础条件，它的特点是与建筑工程的土建部分同步进行。第二阶段设计的目的是保护建筑物内的弱电设备安全，如通信系统、计算机系统、家用电气等，即建筑物防雷设施的感应雷防护部分，它的特点是与建筑工程设备安装同步进行。

六、防雷的注意事项

（一）不要成为至高点。在旷野、屋顶、水面时，尽量降低高度。不要躲在高大的树和铁塔旁边，可躲在低洼地带，也可以躲在车内、船内。

（二）躲雨不要选择易燃的工棚、茅房。这些地方一旦遭雷击，很可能起火，造成二次伤害。

（三）雷雨天，如果要拔插头，一定要在打雷前拔。如果听到雷声很大、很近，不要去拔插头，因为不少民房上面都有架空线路，遭雷击后很容易感应过电压。

（四）不要在打雷时使用热水器，特别是太阳能热水器。不少住户喜欢在屋顶上安装太阳能热水器，这些热水器很容易超过接闪带，很容易遭电击。

七、总结

面对越来越多的雷电灾害，人们提高防雷及自救常识至关重要。雷电的形成完全是一种自然现象，当高空有冷空气入侵，形成较强热力对流时，便容易产生较为强烈的雷电、冰雹、强降水等对流天气。雷电击中人，与被击者所处的位置、靠近的物体有很大关系。希望大家能以科学为依据正确的做好防雷措施，保护自己的人身安全。

参考文献[1] 《现代防雷技术》电子科技大学出版社 潘忠林

作者简介：车征，（1984--），男，满族，河北省遵化市人，本科学历，助理工程师，从事地面观测工作。