防雷基礎知識課件

防雷基礎知識防雷基礎知識1一.概述二.雷電災害回放三.雷電的形成四.雷電的分類五.雷電危害形式

六.雷電的描述七.現代防雷技術的特點八.相關防雷規(guī)范介紹九.防止遭受雷擊的方法

主要內容一.概述主要內容2

雷電災害是十種最嚴重的自然災害之一。全球每天約發(fā)生800萬次雷電，每年因雷擊造成的人員傷亡、財產損失不計其數。導致火災、爆炸、信息系統癱瘓等事故頻繁發(fā)生。從衛(wèi)星、通信、導航、計算機網絡系統、通信指揮系統和有室外天饋設備的系統更是雷電的重災區(qū)。從某種意義上說，科技越發(fā)達，雷擊對人類的危害就大。

一.概述

雷電災害是十種最嚴重的自然災害之一。全球每天約發(fā)生3我國古籍中，有關雷電理論和避雷實踐的記載十分豐富。

雷神-信仰起源于中國古代先民對于雷電的自然崇拜，因為遠古時代，氣候變化異常，晴朗的天空會突然烏云密布，雷聲隆隆，電光閃閃，雷電有時會擊毀樹木，擊喪人畜。使人們認為天上有神在發(fā)怒，進而產生恐懼之感，對之加以崇拜。神的形象也從單純的自然神逐漸轉變成具有復雜社會職能的神。起初，我們祖先弄不清楚雷電是怎么產生的，相信“雷澤有雷神，龍首人頰，鼓其腹則雷”（《史記·五帝紀》《正義》引《括地志》）的神話，誤以為雷電毀屋擊人是上天發(fā)怒，對人們進行罰誡。

中國古代防雷的相關記載：我國古籍中，有關雷電理論和避雷實踐的記載十分豐富。中國4中國古代防雷的相關記載：

雷神到底是什么樣呢？明清時代，雷神的形象趨于統一，其標準形象概為《集說詮真》中所述：“狀若力士，裸胸袒腹，背插兩翅，額具三目，臉赤如猴，下頦長而銳，足如鷹顫，而爪更厲，左手執(zhí)楔，右手執(zhí)槌，作欲擊狀。自頂至傍，環(huán)懸連鼓五個，左右盤躡一鼓，稱曰雷公江天君?！笨梢娎咨翊藭r最明顯的特征是猴臉、尖嘴，所以民間有之“雷公臉”、“雷公嘴”的說法。中國古代防雷的相關記載：雷神到底是什么樣呢？5

到了漢代，人們開始以陰陽二氣相互作用的理論來解釋雷電現象，提出、“陰陽相薄，感而為雷，激而為霆”（《淮南子·天文訓》）的觀點，也就是說，陰氣和陽氣相接觸，發(fā)生震蕩就形成雷，震蕩劇烈的時候就形成霹靂。這是關于雷電成因的一種直觀的、樸素的猜想。盡管這種猜想還不完全符合現代科學的觀點，但它畢竟是唯物的，它比現代雷電學說要早2000多年。它破除了人們對上天雷神的迷信，使人們的思想獲得了解放。中國古代防雷的相關記載：到了漢代，人們開始以陰陽二氣相互作用的理論來解6

在古籍中關于建筑工程中避雷的記載也十分豐富。南北朝的孟奧《北征記》中有如下記述：“凌云臺南角一百步，有白石室，名避雷室?！北芾资沂亲钤绯霈F的避雷設施。南朝劉宋時人盛弘之撰寫過一部名叫《荊州記》的書。書中記載：“湖陽縣，春秋寥國，樊重之邑也。重母畏雷，為母玄石室，叫避之。悉以文石為階砌，至今猶存。從盛弘之的記載看，樊重為母親建造避雷室所使用的全部材料都是文石，文石很可能就是大理石。大理石具有絕緣作用。大理石建造的屋室在一定的條件下是可以避雷的。中國古代防雷的相關記載：在古籍中關于建筑工程中避雷的記載也十分豐富。南7

磚瓦土木是中國古代建筑的主要材料。宋代以后的建筑師們?yōu)榱耸刮菔矣腥说牡胤奖荛_雷擊，精心構思，巧妙地消除了電學上稱為“跨步電壓”的危險，留下了不少至今令人拍案叫絕的神奇建筑，如四柱不落地的廣西真武閣，四柱不頂天的德慶縣文廟等等。宋、元、明、清代的建筑物多用“雷公柱”（宋代稱棖桿）等措施以避雷。

安文思（葡萄牙傳教士1640年來華，達37年）1668年《中國的十二大奇跡》，1688年譯為英、法文?！熬瞢F（皇宮上）的舌頭指向空中，其腹內穿過金屬條。金屬條一端插入地里。這樣，當閃電落在屋上或皇宮時，閃電就被龍舌引向金屬條通道，并且直奔地下而消散，因而不傷害任何人。中國古代防雷的相關記載：磚瓦土木是中國古代建筑的主要材料。宋代以后的8

湖南岳陽重建于1252年的慈氏塔，高39m，塔頂有一鐵杵，從鐵杵連下8條鐵鏈垂到地面，可以映證安文思的描述。在古籍中有關雷擊的事故的記述就更多了，例如：《續(xù)晉陽春秋》：“太元五年，霹靂含殿四柱，殺內侍二人。”《晉安帝記》：“義熙三年六月，震太廟鴟尾，徹壁柱，若有文字?！稌x中興書征祥說》：“元興三年，永安王皇后至住巴防，將設威儀入宮，天大雷震，人馬多死。中國古代防雷的相關記載：湖南岳陽重建于1252年的慈氏塔，高39m，塔9中世紀國外雷擊記載在國外，在歐州中世紀也有相當多的人把雷電當作神的意志，認為只能靠祈禱或者敲響教堂里的鐘，才能避免閃電的襲擊。1784年慕尼黑出版的一本書統計：33年內有388個教堂的尖頂遭雷擊，共有103個教堂的司鐘員在鐘樓內敲鐘時死于雷擊。意大利威尼斯城的圣馬可鐘樓從1388～1762年9次被毀于雷擊。1718年4月14日Brittany（布瑞特妮）城一夜之間24個教堂遭雷擊，其中一個被徹底毀了，兩名司鐘斃命。

中世紀國外雷擊記載在國外，在歐州中世10中世紀國外雷擊記載在1750年富蘭克林已指出，用尖端導體來保護房屋。但仍免不了神學的阻礙，有人認為在教堂尖頂上裝鐵棒是褻瀆（xièdú）上帝，不想裝避雷針，而且把上百噸的軍用炸藥內存在有拱頂的教堂大廳里，以求得上帝的保護，認為這是最安全的。1767年閃電擊中了威尼斯一個貯放了幾百噸炸藥的教堂的拱頂，引起大爆炸，3000人喪生，威尼斯城大半被毀。1856年Rhodes（希臘羅德島）一個教堂發(fā)生類似災禍，4000人喪生。還有另一種情況，由于科學上的錯誤認識而拒絕避雷針的，如東印尼的理事會認為避雷針有產生高電位的危險，下令蘇門答蠟島Malaga上（馬拉加）要塞拆去避雷針，1782年閃電點燃了要塞放的400桶炸藥，造成巨災。中世紀國外雷擊記載在1750年富蘭11

近幾年

國外情況據美國國家雷電安全研究所關于雷電所造成的經濟影響的一份調查報告表明，美國每年因雷擊造成的損失約50～60億美元。每年因雷擊造成的火災3萬多起，50%野外火災與雷電有關；30%的電力事故與雷電有關；有4／5石油產品儲存和儲藏罐事故是由雷擊引起的；由于雷電和操作過電壓造成物理裝置的損失約占80%。近幾年國外情況據美國國家雷電安全研究12過電壓

31,68%(雷擊及操作過電壓)盜竊7,01%火災4,88%

水災6,22%

不小心/誤操作22,67%其它

26,76%風暴

0,78%德國電子保險公司對8722件案例損壞原因的分析圖過電壓盜竊火災水災不小心/誤操作其它風暴德國電子保13

我國也是雷暴活動十分頻繁的國家。全國有20幾個省會城市雷暴日都在50天以上，最多可達134天。據不完全統計，每年因雷擊造成人員傷亡達3000～4000人，財產損失50～100億元人民幣。近年來，電子信息系統遭受雷電損失急劇增加，因為電子技術正向高頻率、高速度、微型化、網絡化和智能化方向發(fā)展。電磁干擾，特別是雷電電磁脈沖干擾對設備和系統的影響越來越突出。另外，隨著城市建筑物的增高，收受雷電的幾率也增大。電子信息系統受損后，除直接損失外，間接損失往往很難估量。因此，信息時代的到來，已使雷電電磁脈沖的防護成為當務之急。我國也是雷暴活動十分頻繁的國家。全14

數據線纜TV電話230/400VMCR110kVABCCompany移動基站2km一個雷電的電磁脈沖可影響幾公里范圍的電子設備，這也使電子設備受損的幾率增大.數據線纜TV電話230/400VMCR110kVABC15

由于石化生產裝置及儲罐大部分采用金屬外殼，而且有的特殊裝置為了滿足生產的需要，體積超高，如各種流程塔等設備，因此最易遭受雷擊。石化企業(yè)在生產過程中，常常使用和儲存大量的易燃易爆物品，而且生產區(qū)內許多高大的化工裝置，特別是0區(qū)，1區(qū)場所，可能有爆炸性混合氣體存在，只要遇到雷擊就會發(fā)生燃燒爆炸。雷擊時，產生的強烈的熱效應、機械效應，對化工生產裝置及罐區(qū)內儲存的易燃易爆物品均會產生巨大的破壞作用，給石化生產裝置造成致命的破壞。極易造成易燃易爆物品的燃燒和爆炸。

由于石化生產裝置及儲罐大部分采用金屬外殼16

在雷雨季節(jié)，雷擊的危險性加大，這就需我們石化企業(yè)要加強現場設備的防雷電管理，不斷完善設備防雷系統，由于有些設備已經使用多年，防雷設施腐蝕情況較為嚴重，有的接地線腐蝕銹斷，還有設備的改造、建構筑物的變動等改變了廠區(qū)的雷電保護環(huán)境造成了安全生產的隱患。電氣儀表是弱電系統極易造成雷電的破壞，要定期請專業(yè)防雷檢測隊伍開展防雷防靜電設備安全檢查，特別要重點加大對電氣儀表防雷隱患的排查，及時進行整改，才能真正確保各個生產過程中的裝置電氣、儀表等系統正常運行。在雷雨季節(jié)，雷擊的危險性加大，這就需17二.雷電災害回放二.雷電災害回放18雷擊配電線路

1979年7月13日因雷電擊中電線，導致紐約900萬人斷電25小時，財產損失高達1.5億美元。

雷擊配電線路1979年7月13日因雷電擊中電線，導19雷擊女兒墻外沿雷擊女兒墻外沿20法航客機在加拿大機場遭雷擊起火22人輕傷飛機冒出滾滾濃煙

加拿大多倫多皮爾遜國際機場一架法國航空公司客機在著陸時沖出機場跑道并起火燃燒。在這起事故中有22人輕傷，但沒有人在事故中喪生。根據現場調查的結果顯示，客機在著陸時很明顯遭到雷電襲擊，著陸后沖出跑道，并栽進了加拿大401高速公路邊的溝里。法航客機在加拿大機場遭雷擊起火22人輕傷飛機冒出滾滾濃煙21廣州市某棉廠遭受雷擊起火損失慘重。

廣州市某棉廠遭受雷擊起火損失慘重。22森林曠野植被雷擊起火4．2002年7月28日內蒙古大興安嶺北部原始林區(qū)因雷擊引發(fā)建國以來最為嚴重的雷擊森林火災，火災涉及19個貨場，過火面積達4萬公頃。

森林曠野植被雷擊起火4．2002年7月28日內蒙古大興安嶺北23渦輪發(fā)電機受到雷擊的損渦輪發(fā)電機受到雷擊的損24過電壓產生的后果過電壓產生的后果25某化工廠儲罐燒毀

某化工廠儲罐燒毀

26幾起雷擊事故（1）2004年6月26日下午14時左右浙江臨海市杜橋鎮(zhèn)杜前村30位農民在一塊約100m2閑置的宅基地上臨時搭建屋內避雨，不幸慘遭雷擊，全部被擊倒在地，當場擊死11人，死者被強大的氣流推出3米多遠。受傷者被送往附近醫(yī)院搶救，截至27日傍晚，死亡人數達17人，其他13位已脫離危險在繼續(xù)治療。同時在雷擊點附近民宅內的家用電器也遭到不同程度的損壞，不完全統計直接經濟損失達上百萬元。這是臺州建國以來最嚴重的一次雷擊傷亡人員事件。幾起雷擊事故（1）2004年6月26日下午14時左右浙江臨海27嚴重的一次雷擊傷亡人員事件嚴重的一次雷擊傷亡人員事件28（2）2001年5月8日16時30分，惠陽市秋長鎮(zhèn)元翔制品廠遭雷擊，引發(fā)化學物品爆炸，造成7死6人重傷11人輕傷，直接損失1000多萬元，原因是不符合防雷設計規(guī)范。該廠負責人被刑事拘留，鎮(zhèn)政府、市工商局消防大隊被通報評。（2）2001年5月8日29惠州秋長鎮(zhèn)元翔制品廠雷擊爆炸現場

惠州秋長鎮(zhèn)元翔制品廠雷擊爆炸現場

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（3）

2000年8月26日04時15分，高州根子鎮(zhèn)和豐加油站遭雷擊發(fā)生大火，燒毀油庫、油罐、油機及附屬設施一大批，經濟損失20多萬元，原因是不及時整改。（3）2000年8月26日04時15分，高州根子鎮(zhèn)和豐31（4）

1998年7月13日下午4時10分武漢市黃陂縣石油總公司橫店石油儲庫遭直擊雷擊，造成庫區(qū)4號儲罐起火爆炸，燒毀0號柴油125t及1000m3柴油罐一座，死傷140多人，造成直接經濟損失3400多萬元。

廣州吉山化工倉庫起火爆炸

廣州吉山化工倉庫起火爆炸（4）1998年7月13日下午4時10分武漢市黃陂縣石油總32（5）1989年8月12日，我國黃島油庫遭雷擊起火爆炸，大火燃燒了104小時，燒掉原油4萬立方米，燒毀了占地250畝的罐區(qū)和設備，燒掉10輛消防車，造成19人死亡，78人受傷，經濟損失達到到8500萬元（直接損失3500萬元）。（5）1989年8月12日，我國黃島油庫遭雷擊起火爆炸，大火33黃島事件圖片資料黃島事件圖片資料34

（6）1984年，重慶市渝中區(qū)上清寺紅球壩附近發(fā)生埋地燃氣管道被雷擊穿的雷災事故；

（7）1999年4月23日，永川市跳蹬河農貿市場商住樓由于天然氣管道敷設在屋面成為接閃器，造成了雷擊導致天然氣調壓箱爆炸燃燒，封鎖通道，引起住戶恐慌，72家住戶聯名向永川市人民政府、永川市人大上告的社會事件發(fā)生；（6）1984年，重慶市渝中區(qū)上清寺紅球壩附近發(fā)生埋地燃35

（8）2001年7月和8月，重慶大學水電中心A區(qū)配氣站2次遭雷擊，擊壞計量設備，直接經濟損失3萬元，間接經濟損失10萬元。（9）2001年7月11日下午，北京市工體東路一號樓遭雷擊，造成整座樓掉閘停電，擊壞十余戶電視機高頻頭，有幾人看到了一火球從樓頂晃過，其中有一住戶由于雷擊使煤氣表底冒出有一、二尺長的火苗，把閘門關了，火才熄滅，由于及時發(fā)現，未造成更大的損失?！独纂姙暮Φ湫桶咐治觥?/p>

36（10）2002年7月21日，重慶市巴南區(qū)大雨傾盆，突然“咔嚓”一聲閃電后，位于巴南區(qū)李家沱的重慶市電信局宿舍樓的調壓箱發(fā)生火花，據分析是由于調壓箱與供氣管道未形成等電位，雷擊感應產生火花放電。

（11）2002年10月16日，開縣采輸氣作業(yè)區(qū)東64#井遭雷擊，損壞電子設備29臺。（10）2002年7月21日，重慶市巴南區(qū)大雨傾盆，突然“咔37（12）

2004年5月29日晚7時45分,四川瀘州市納溪區(qū)一居民樓下發(fā)生一起因天然氣沿管道裂隙泄漏，遇雷擊后點燃氣體產生爆炸事故，造成5人死亡,1人重傷,34人輕傷。此次爆炸事故造成永寧路社區(qū)數千居民停水停電、河西片區(qū)上萬居民停氣。新華網，2004年5月30日

（13）2005年6月26日晚，北京市昌平區(qū)某賓館遭雷擊，造成鍋爐房燃氣自控系統、泵房自控系統及安防監(jiān)控紅外探頭多支損壞，直接經濟損失約5萬元?！?005年全國雷電災害典型案例選編》（12）2004年5月29日晚7時45分,四川瀘州市納溪38（14）2007年4月1日，合肥市大雨滂沱、雷電交加，位于肥東的合肥天然氣總站電路被雷電擊中，造成生產癱瘓，無法生產壓縮天然氣?！不招侣劸W（15）2008年7月，南寧市某燃氣公司遭受雷擊，主控室的PLC控制系統、空混系統（液化氣）、儀表控制盤、現場泄漏報警系統失靈；熱值儀、原力變送器、儀表盤、報警器損壞，此次雷災造成的直接經濟損失約20萬元。

——南國早報網2009年6月11日（14）2007年4月1日，合肥市大雨滂沱、雷電交加，位于肥39

（16）2010年05月05日在秦皇島撫寧縣榆關鎮(zhèn)龍口店村村邊，一天然氣管道中轉點遭雷擊爆炸起火。經消防、燃氣公司等多部門聯合搶險，經近三個小時的努力，著火點熄滅，未造成人員傷亡。據介紹，遭雷擊著火的中轉點為永唐秦天然氣管道秦皇島市撫寧縣段15號閥室。險情發(fā)生后，公司配合當地政府緊急疏散周邊人員，截斷上下游閥室，放空管道天然氣，并暫停秦皇島站向下游供氣。同時，全力組織現場搶修。

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2010年05月05日

燕趙晚報

（16）2010年05月05日在秦皇島撫寧縣榆關鎮(zhèn)龍40秦皇島天然氣管道中轉點遭雷擊起火

大火映紅了天空

秦皇島天然氣管道中轉點遭雷擊起火大火映紅了天空41造成雷災的多樣性和復雜性

由于雷電具有隨機性、瞬時性和危險性三大特點，因此，雷電災害的發(fā)生同時具有以下三個特點：雷電災害影響的范圍不是百分之百雷電災害發(fā)生的時間不是百分之百雷電災害的防治措施不是百分之百目前人類是無法制止雷電的。人們力所能及——預防和限制造成雷災的多樣性和復雜性由于雷電42三.雷電的形成

當天空烏云密布，雷雨云迅猛發(fā)展時，突然一道奪目的閃光劃破長空，接著傳來震耳欲聾的巨響，這就是閃電和打雷，亦稱為雷電。雷屬于大氣聲學現象，是大氣中小區(qū)域強烈爆炸產生的沖擊波形成的聲波，而閃電則是大氣中發(fā)生的火花放電現象。閃電和雷聲是同時發(fā)生的，但它們在大氣中傳播的速度相差很大，因此人們總是先看到閃電然后才聽到雷聲。光每秒能走30公里，而聲音只能走340米。根據這個現象，我們可以從看到閃電起到聽到雷聲止，這一段時間的長短，來計算閃電發(fā)生處離開我們的距離。假如閃電在西北方，隔10秒聽到了雷聲，說明這塊雷雨云距離我們約有3400米遠。三.雷電的形成當天空烏云密布，雷雨云迅猛43

雷電的形成

雷電的形成機理:

大氣物理學的一個分支。主要研究電離層以下大氣中發(fā)生的各種電現象和它們的產生與相互作用過程的規(guī)律及應用。遠古人類對雷電現象充滿恐懼，18世紀中葉(1752年6月)美國B.富蘭克林的第一次風箏探測雷電試驗以后，雷電的本質逐漸被人類認識，20世紀20~30年代以后，人們逐步對云中起電，閃電和雷的物理特性、形成機制等進行研究產生了大氣電學。作為電學先驅者，富蘭克林在電學史上第一次明確提出了前后一致的電學學說，即有名的「一流論」（或稱「單流體說」），認為電可用正負符號區(qū)別，但不能把它們視作兩種截然不同的流體。

雷電的形成雷電的形成機理44

在大氣電學方面，他第一個發(fā)現雷是由電造成的。他發(fā)現閃電是一種電荷，這有很大的實際用途。他知道電流可被針尖吸引，但不知道閃電是否也會被吸引。一七五二年，他進行了有名的、但也是危險的實驗。實驗在費城郊野進行，在一個行雷閃電的日子，他把一只鑲有金屬在頂部的風箏放入云層去，連接風箏下端的線上則系著鑰匙，當行雷閃電之際，他即用手緊握鑰匙，當即感覺一種輕微的震動，流經拳頭，然后通過身體，進入地面。他這次實驗，除了證明天電是一種放電現象，破除了人們對雷電的迷信外，還發(fā)明了避雷針，使高樓大廈免被雷轟。

圖：富蘭克林放風箏進行雷電實驗

在大氣電學方面，他第一個發(fā)現雷是由電造成的。他45

雷云形成的物理過程

閃電，俗稱雷電，是自然大氣中的超強（能量）、超長（距離）放電現象。一般產自雷雨云（即雷暴、雷暴云或積雨云），其中最重要的就是積雨云。

積雨云生成發(fā)展的三個基本條件空氣中必須有足夠的水汽有使潮濕水氣強烈上升的氣流有使潮濕空氣上升凝結成水珠或冰晶的氣象條件

雷電的形成：雷電的形成：46

雷電是一種大氣中放電現象，產生于積雨云中，積雨云在形成過程中，某些云團帶正電荷，某些云團帶負電荷。它們對大地的靜電感應，使地面或建（構）筑物表面產生異性電荷，當電荷積聚到一定程度時，不同電荷云團之間，或云與大地之間的電場強度可以擊穿空氣（一般為25-30KV/cm），開始游離放電，我們稱之為"先導放電"。云對地的先導放電是云向地面跳躍式逐漸發(fā)展的，當到達地面時（地面上的建筑物，架空輸電線等），便會產生由地面向云團的逆導主放電。

雷電是一種大氣中放電現象，產生于積雨云中，積雨云在形47雷電發(fā)展的先導放電1先導放電通道；2強游離區(qū)；3主放電通道雷電發(fā)展的先導放電1先導放電通道；2強游離區(qū)；348在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會出現很大的電流（一般為幾十kA至百kA），隨之發(fā)生強烈放電閃光，這就是閃電；強大的電流把閃電通道內的空氣急劇加熱到一萬度以上使空氣驟然膨脹而發(fā)出巨大響聲，這就是雷，這一過程就形成了雷電。在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會出現49負極性CG負極性CG50圖為一次正性回擊過程圖為一次正性回擊過程51雷屬于大氣聲學現象，是大氣中小區(qū)域強烈爆炸產生的沖擊波形成的聲波，而閃電則是大氣中發(fā)生的火花放電現象。閃電和雷聲是同時發(fā)生的，但它們在大氣中傳播的速度相差很大，因此人們總是先看到閃電然后才聽到雷聲。光每秒能走30公里，而聲音只能走340米。根據這個現象，我們可以從看到閃電起到聽到雷聲止，這一段時間的長短，來計算閃電發(fā)生處離開我們的距離。假如閃電在西北方，隔10秒聽到了雷聲，說明這塊雷雨云距離我們約有3400米遠。雷屬于大氣聲學現象，是大氣中小區(qū)域強烈52

閃電通常是在有雷雨云時出現，偶爾也在雷暴、雨層云、塵暴、火山爆發(fā)時出現。閃電的最常見形式按形狀分類是線狀閃電，偶爾也可出現帶狀、球狀、串球狀、枝狀、箭狀閃電等等。按空間位置分類線狀閃電可在云內閃、云與云間閃、云與地面間產生，其中云內、云與云間閃電占大部分，而云與地面間的閃電僅占六分之一，但其對人類的危害最大。四.雷電的分類（基本分類）：

閃電通常是在有雷雨云時出現，偶爾也在雷暴、雨層云53空間位置

晴天放電雷云閃電[云內閃電云際閃電云地閃電形狀[線狀閃電（鏈狀）帶狀閃電（球狀）片狀閃電（球）[聲音有聲閃電無聲閃電[相對建筑物直擊雷側擊雷雷擊電磁脈沖（LEMP）根據閃電出現位置、形狀、聲音和危害分類空間位置晴天放電雷云閃電[云內閃電云際閃電云地閃電形狀[線54打雷和閃電打雷和閃電55線狀閃電線狀閃電56枝狀閃電枝狀閃電57株狀閃電株狀閃電58

比較罕見，是一條發(fā)光的虛線，一條鏈子一樣在云與大地間放電或云與云間放電時均可能出現。似乎是介于線狀閃電與球形閃電之間的一種過渡形式。

鏈形閃電：比較罕見，是一條發(fā)光的虛線，一條鏈子一樣在云與59片狀閃電片狀閃電60球狀閃電球狀閃電61云內放電：

在同一塊云中，不同云區(qū)帶有正負不同的電荷，在正負荷電區(qū)之間的電場達到可擊穿強度時，在同一塊云中同樣可發(fā)生放電現象，此現象稱之為云內放電。云內放電：62云際閃電當帶有正負不同電荷的兩塊云之間的電場達到可擊穿強度時，在兩塊云之間發(fā)生的放電現象。云際閃電當帶有正負不同電荷的兩塊云之間的電場達到可擊穿強度時63云地放電

云地放電64最常出現的一種無聲放電是被稱為“愛爾馬圣火”。由于暴風雨等原因，大氣中的電場強度大大地增長起來，在地球面的突出物體附近，電場強度很容易達到30kV/cm的強度，導致在突出部分發(fā)生靜寂放電。這是一種非雷云與大地間放電和沒有雷聲的閃電現象，實際上就是尖端電暈放電。放電時，突出物周圍會呈現出冒煙狀或光膜狀。當電場強度很強時，就會形成單獨束狀放電，由物體周圍放射出來。這種放電現象對電訊系統有干擾。無聲放電：最常出現的一種無聲放電是被稱為“愛爾馬圣火”。由于暴65四種類型閃電四種類型閃電66雷電的產生小結物理特征雷電的產生小結物理特征67物理特征：雷電放電過程雷電放電由帶電荷的雷云引起大多數的放電發(fā)生在雷云之間－不危險！少數的放電發(fā)生在雷云和大地之間－危險??！對地放電的雷云大多數帶負電荷，實測75～90％理解以下幾點：雷云對地放電的實質是雷云電荷向大地的突然釋放被擊物體的電位取決于雷電流和被擊物體阻抗的乘積從電源性質看，相當于一個電流源的作用過程，人們能夠測知的電量，重要是流過被擊物體的電流。物理特征：雷電放電過程雷電放電由帶電荷68物理特征：雷電放電基本參數先導放電平均速度：1.5x105m/s，數百安主放電：2x107~1.5x108m/s，幾十~幾百kA正性回擊過程負極性CG物理特征：雷電放電基本參數先導放電平均速度：1.5x105m69閃電的平均功率

P=Imax

U=104A108V=1012W10億千瓦,遠遠超過世界上任何發(fā)電廠的輸出功率!

瞬時值,作用時間非常短!不產生太大破壞力!閃電的平均能量

W=0.5Qg

U=0.520C108V=109J300kWh,僅相當于100W燈泡連續(xù)照明100多天!

能量小,利用價值不大!物理特征：雷電放電基本參數物理特征：雷電放電基本參數70物理現象-宏觀從積雨云密布到閃電發(fā)生，會出現三種物理現象：首先是云中靜止電荷產生靜電場，出現靜電感應現象。地面及各種導體會產生感應電荷，呈顯靜電場的作用。這種作用隨距離的增大而迅速減小，與距離的三次方成反比。積雨云中電荷移動（包括閃電）會產生磁場，磁場強度變化會出現電磁感應現象。感應場產生的作用隨距離的增大而減小較快，與距離的二次方成反比。閃電發(fā)生時，會出現電磁波輻射。輻射場也隨距離的增大而減小，但比較平緩，與距離的一次方成反比。物理現象-宏觀從積雨云密布到閃電發(fā)生，會出現三種物71物理現象-微觀

微觀的雷電流變化特性（峰值、波形）與雷電的破壞作用密切相關?，F代防雷裝置正是根據雷電流的物理特性設計的。1975年Berger等人長期觀測統計結果。峰值電流：決定閃電的機械力和電動力作用大小及雷災的危害程度。到達峰值的時間：值越小，沖擊力越大，選用防雷元件時需要考慮響應時間。最大電流變化率：決定閃電的電磁感應強弱，電子設備防雷技術需特別重視這個參量。半峰值時間或到達波尾中值時間：這個時間越長，熱效應越大，元器件越容易損壞，也易于引起火災。超過100μs則屬于“熱閃電”。物理現象-微觀微觀的雷電流變化特性（72五.雷電的危害形式五.雷電的危害形式73

雷電具有電流很大、電壓很高、沖擊性很強等特點，有很強的破壞作用，其破壞因素有：

雷電流的熱效應的破壞作用雷電的沖擊波的破壞作用雷電流的電動力效應的破壞作用雷電的靜電感應的破壞作用雷電流的電磁感應的破壞作用雷電反擊和引入高電位球形雷的破壞作用

雷電具有電流很大、電壓很高、沖擊性很強等741.直擊雷

帶電積云與地面目標之間的強烈放電稱為直擊雷。帶電積云接近地面時，在地面凸出物頂部感應出異性電荷，當積云與地面凸出物之間的電場強度達到25~30KV/cm時，即發(fā)生由帶電積云向大地發(fā)展的跳躍式先導放電，持續(xù)時間約為5~10ms，平均速度100~1000km/s，每次跳躍前進約50m，并停頓30~50μs，并發(fā)生放電現象。1.直擊雷帶電積云與地面目標之間的強烈放電稱75

地面物體在強電場作用下產生尖端放電，形成向雷云方向的先導并逐漸發(fā)展成上行先導放電，兩者會合形成雷電通路，引發(fā)直擊雷。因此，應對處于市區(qū)及其附近的建筑物的直擊雷防護引起特別重視。地面物體在強電場作用下產生尖端放電，76a、雷電流的熱效應在雷云對地放電時，強大的雷電流從雷擊點注入被擊物體，由于雷電流幅值高達數十至數百千安，其熱效應可以在雷擊點局部范圍內產生高達6000~10000C，甚至更高的溫度，能夠使金屬熔化，樹木、草堆引燃；當雷電波侵入建筑物內低壓供配電線路時，可以將線路熔斷。直擊雷峰值幾十KA~~幾百KA，峰值時間只有幾個μs到十幾μs，其能量巨大，可損壞建筑物，中斷通信，傷及人畜。這些由雷電流的巨大能量使被擊物體燃燒或金屬材料熔化的現象都屬于典型的雷電流的熱效應破壞作用，如果防護不當，就會造成災害。a、雷電流的熱效應77當溫升值過高時，就會造成金屬的熔化。由試驗和理論計算，可估計出注入單位電荷作用下幾種常用金屬的熔化體積當量為鋁：12mm3/c；銅：5.4mm3/c；鋼：4.4mm3/c實際上，當雷電流流過建筑體內的金屬物體（如各種結構鋼筋或鋁合金導條等）時，所產生的熱效應溫升常不足以使這些導體熔化，這是因為從雷擊點經過分流后，流過各導體通路的雷電流將減小，而導體通路的尺寸又較大。當溫升值過高時，就會造成金屬的熔化。78但如果雷電流侵入建筑物內電氣或電子線路時，往往會使它們熔斷，因為這些線路的導體截面較小，難以耐受雷電流的熱效應。另外，嚴重的熱效應還會出現在雷電流通路上有較高電阻的地方，特別是那些引流導體之間的接觸不良處，在這些地方?？赡艹霈F金屬熔化，有時甚至出現熔體飛濺。這種飛濺熔體產生的火花對存儲易燃易爆物品的建筑物來說，是極具危害性的。但如果雷電流侵入建筑物內電氣或電子線路時，往往會使它們熔斷，79雷擊電流熱效應使設備燒損的事例

雷擊電流熱效應使設備燒損的事例

80b、雷電流的機械效應與沖擊波效應

雷電的直接破壞作用除了熱效應外，還有機械效應和沖擊波。在雷云對地放電時，這兩種效應與熱效應一樣，均能對地面被擊物體造成嚴重損害。但從危害的方式來看，兩者有所不同，前者是產生電動力和內壓力，后者則是產生沖擊波。下面將討論機械效應與沖擊波效應的產生機理及其破壞作用。

b、雷電流的機械效應與沖擊波效應雷電的直接破壞作81

在發(fā)生雷擊時，雷電的機械效應所產生的破壞作用主要表現為兩種形式：一、是雷電流流過金屬物體時產生的電動力；二、是雷電流注入樹木或建筑構件時在它們內部產生的內壓力。由于雷電流的峰值很大，作用時間短，產生的電動力有巨大的沖力。

機械效應在發(fā)生雷擊時，雷電的機械效應所產生的破壞作用82i1i2(a)平行導體間由圖可見，在電動力作用下，兩根導體之間將相互吸引，有靠攏的趨勢。同理，如果i1與i2反向，則兩根導體在電動力的作用下就會相互排斥，有分離的趨勢。因此，在雷電流的作用下載流導體就有可能會變形，甚至會被折斷。i1i2(a)平行導體間由圖可見，在電動力作用83對于同一根載有雷電流的彎曲導體或金屬個構件，如圖所示，其中AP段的電流i所產生的磁場可使PB段受到電動力的作用，同樣PB段電流i所產生的磁場也會使AP段受到電動力的作用，當這種電動力足夠大時，就可能會使導體或構件受到破壞。

(b)彎曲導體中aii成直角時a點受力最大，電動沖力可使a折斷，因此安裝避雷帶角處必須是鈍角。對于同一根載有雷電流的彎曲導體或金屬個構件，如84由安培定律可知，凡含有拐彎部分的載流導體或金屬構件，其拐彎部分都將受到電動力的作用，拐彎處的夾角越小，受到的電動力就越大。所以當拐彎夾角為銳角時，所受到的電動力相對較大；而當拐彎處的夾角為鈍角時，所受到的電動力相對較小。因此，在防雷設計與施工中，避雷引下線的走線方式應盡可能走直線路徑，在必須拐彎的情況下，應采取鈍角并帶圓弧向下走線，而應避免采用銳角或直角向下走線，如圖所示。當避雷引下線非要走銳角路徑不可時，應在線路的銳角拐彎處采取牢固的機械固定措施，以防被電動力拉動。由安培定律可知，凡含有拐彎部分的載流導體或金屬85

圖：載有雷電流的彎曲導體受力示意圖：引下線的走線方式（a）正確（b）不正確圖：載有雷電流的彎曲導圖：引下線的走線86飛機被雷擊壞飛機被雷擊壞87

在被擊物體內部產生內壓力是雷電流機械效應破壞作用的另一種表現形式。由于雷電流幅值很高，且作用時間又很短，當雷擊于樹木或建筑構件時，在它們的內部將瞬時地產生大量熱量。在短時間內熱量來不及散發(fā)出去，以致使這些內部的水分被大量蒸發(fā)成水蒸氣，并迅速膨脹，產生巨大的內壓力。這種內壓力是一種爆炸力，能夠使被擊樹木劈裂和使建筑構件崩塌。這類現象很多，下圖為兩個實例。在被擊物體內部產生內壓力是雷電流機械效應破壞88樹木被雷擊而折斷樹木被雷擊而折斷89遭到雷電襲擊的房屋

遭到雷電襲擊的房屋90

在雷云對地放電過程中的回擊階段，放電通道中既有強烈的空氣游離又有強烈的異性電荷中和，通道中瞬時溫度非常高，這使得通道周圍的空氣急劇膨脹，以超聲波速度向四周擴散，從而形成沖擊波。同時，通道外圍附近的冷空氣被嚴重壓縮，在沖擊波波前到達的地方，空氣的密度、氣壓和溫度都會突然增大，產生劇烈振動，這種沖擊波與爆炸時產生的沖擊波是類似的，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破壞或傷害。沖擊波效應在雷云對地放電過程中的回擊階段，放電通道中既91

在雷電頻繁的雷雨天，有時會有紫色、殷紅色、灰紅色，藍色的“火球”產生。這些火球有時從天空降落，然后在空中或沿地面水平方向移動，有時平移有時滾動。這些“火球”直徑一般為十至幾十厘米，也有直徑超過1米的。生存時間從幾秒到幾分鐘，一般為幾秒到十幾秒居多。這種“火球”能通過煙囪，開著的窗戶、門和其它縫隙進入室內，或者無聲地消失，或者發(fā)出絲絲的聲音，或者發(fā)生劇烈的爆炸。這種“火球”碰到人畜會造成嚴重的燒傷和死亡事故；碰到建筑物會造成嚴重損壞。

球形雷的破壞作用在雷電頻繁的雷雨天，有時會有紫色、殷紅色、灰紅92對電子設備的雷電危害有以下三種：分雷電流：雷電直接擊中物體并沿導線或電纜流過大量的雷電流，持續(xù)時間達若干微秒。電磁感應：通過雷云之間或雷云對地的放電，在附近的架空線路、埋地線路、鋼軌或類似傳導體上產生的感應過電壓。地電位升：雷電流通過接地裝置流入大地所引起的大地電位升高，危害設備對地的絕緣。2.雷擊電磁脈沖的危害對電子設備的雷電危害有以下三種：2.雷擊電磁脈沖的危害93雷擊損壞設備的渠道

雷擊損壞設備的渠道94雷電感應示意圖雷電感應示意圖雷電感應示意圖雷電感應示意圖95雷暴引起感應雷擊及過電壓示意圖雷暴引起感應雷擊及過電壓示意圖96雷電的靜電感應

雷電的靜電感應與電磁感應作用屬于雷電的間接破壞作用。由雷電的靜電感應與電磁感應所產生的暫態(tài)過電壓比以上所述的直接破壞作用具有更大的危害范圍，它能夠損壞建筑物內的信息系統和電氣設備，甚至造成人員傷亡。雷電的靜電感應雷電的靜電感應與電磁97

城鎮(zhèn)的建筑物區(qū)域，?？梢砸姷揭恍╉敳看竺娣e金屬體的建筑物，例如半球形銅殼裝飾成的圓頂樓，用銅材或鐵皮包裝屋頂的建筑物。當這種建筑物上空有雷云生成并向下發(fā)展下行先導時，由于雷云和先導通道中電荷的感應作用，在建筑物頂部的金屬體上將出現反極性的感應電荷，如圖所示。a、在建筑物頂部金屬體上的靜電感應城鎮(zhèn)的建筑物區(qū)域，?？梢砸姷揭恍╉敳看?8

在該圖中示出的是常見的負雷云對地放電，雷云及下行先導通道中的電荷為負，而在建筑物金屬屋頂上感應出的電荷為正。在該圖中示出的是常見的負雷云對地放電，雷云及下行先導99

如果建筑物金屬屋頂或頂部金屬對地絕緣，則在靜電感應所引起的高電壓作用下，金屬體對其下方的某些接地物體將會造成火花放電，導致設備的損壞和人員傷亡，還可能會引發(fā)火災。如果頂部金屬體的接地引下線在某個部位斷開或電阻過大，則在這些部位也將出現高電壓，造成局部火花放電，危及建筑物內設備與人員的安全。很明顯，要減小雷電靜電感應的危害程度，就必須設法減少在建筑物頂部金屬體上的感應電荷，這就需要將金屬體良好地接地，以盡可能快地將感應電荷泄放入地如果建筑物金屬屋頂或頂部金屬對100

如圖（a），當雷云下行負先導向地面發(fā)展時，先導通道攜帶的負電荷將在最靠近其前端的一段導線上感應出正電荷，在先導尚未到達地面，即回擊尚未發(fā)生時，這些正電荷將受到先導通道中負電荷的束縛，成為不能自由運動的束縛電荷。而此時導線上與正電荷相應的負電荷則被排斥向兩側運動，經線路的泄漏電導和電網的中性點進入大地。當先導到達地面時，回擊就發(fā)生，如圖（b），原有先導通道中的負電荷被迅速中和，這就消除了對導線上正電荷的束縛，這些失去束縛的正電荷將向兩側運動，形成過電壓波，其波速接近于光速。如圖（a），當雷云下行負先導向地面發(fā)展101

由于回擊的平均速度很快，導線上正電荷被釋放的時間也很短，所以過電壓波的幅值是很高的。感應過電壓波向導線兩側傳播，當它沿線路進入建筑物內時，將會對建筑物內的信息系統和電氣設備造成損壞。這種沿線路進入建筑物內的感應過電壓波常稱為雷電侵入波，它是一種典型的雷電暫態(tài)過電壓，對信息系統中的電子和微電子設備極具危害性，在防雷設計中需要采取專門的措施加以防護。由于回擊的平均速度很快，導線上正電荷被釋放的時間102電磁感應

雷電流具有很大的幅值和波頭上升陡度，能在所流過的路徑周圍產生很強的暫態(tài)脈沖磁場。根據電磁感應定律，這種快速變化的脈沖磁場交鏈導體回路時，能在回路中感應出電動勢，產生過電壓和過電流。在現代建筑物內，通常布置和鋪設著各種電源線、信號線和金屬管道（如供水管、供熱管和供氣管等），這些線路和管道常常會在建筑物內的不同空間構成導體回路或回環(huán)，如圖所示。電磁感應雷電流具有很大的幅值和波頭上升陡度，能103六.雷電的描述

在氣象學中，常用雷暴日數、年平均雷暴日數、年平均地面落雷密度，來表征某個地方雷電活動的頻繁程度和強度。此外，也使用年雷閃頻數來評價雷電活動,它是指1000平方公里范圍內一年共發(fā)生雷閃擊的次數。

大量觀測統計資料表明，一個地區(qū)的雷閃頻數與雷暴日數成線性關系。通常，建筑行業(yè)的防雷，更多的注重雷暴日的多少；航空、航海、氣象、通信等行業(yè)越來越關心年雷閃頻數的多少六.雷電的描述在氣象學中，常用雷暴日數、104

為了表示不同地區(qū)雷電活動的頻繁程度，通常利用每年平均雷電日為計算單位。雷電日的定義是：在一天內，只要聽到雷聲（一次或一次以上）就算一個雷電日。我國各地年平均雷電日的大小與當地所處的緯度以及距海洋的遠近有關，其詳細分布請查詢《電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程》（SDJ7-79）。為了區(qū)分不同地區(qū)每個雷電日內雷電活動的持續(xù)時間差別，也有的用雷電小時作為計算單位，既在一個小時內只要聽到雷聲（一次或一次以上）就算一個雷電小時，我國大部分地區(qū)一個雷電日大約為3個雷電小時。為了表示不同地區(qū)雷電活動的頻繁程度，通常利用每年平均105

1、雷電強度Ng

定義一個地區(qū)的雷電強度，是以雷暴日Td來計算的。

雷暴日：在一個地區(qū)，在一天內只要聽到一個雷聲，就算一個雷暴日。