一、雷電的基本知識

　　雷電相對于日常生產(chǎn)、生活用電，具有以下特點：一是電壓高、電流強、釋放能量的時間短，破壞性大。二是雷電沖擊性電流幅值。雷電流的幅值一般是幾十千安，最大可達300千安。三是雷電電流陡度大(雷電流上升的速度)。其平均上升速度為30KA/μs，最高可達50KA/μs。四是雷電的沖擊電壓高(雷電壓的最大值)，一般為幾十至幾千千安，能造成嚴重危害。五是雷電放電時間短。通常放電總時間小于500毫秒，主放電時間只有數(shù)十微秒。這樣短的時間釋放巨大能量，其危害性顯而易見。

　　二、雷電的危害

　　由于雷電的上述特性，雷電的危害是非常大的，主要包括電性質(zhì)、熱性質(zhì)和機械性質(zhì)的破壞作用。

　　(一)電性質(zhì)破壞作用

　　雷電電性質(zhì)的破壞作用主要表現(xiàn)在其產(chǎn)生的數(shù)十萬乃至數(shù)百萬伏的沖擊電壓。它能破壞電動機、電力變壓器、開關(guān)、絕緣子等常用電氣設(shè)備的絕緣。燒斷電線或劈裂電桿，導致大規(guī)模停電;絕緣損壞可引起短路，導致火災或爆炸，還可能使高壓竄入低壓，或者使電氣設(shè)備漏電，造成嚴重的觸電事故;雷擊直接對人體放電或?qū)θ梭w的二次放電，都可能使人喪命。巨大的雷電流流入地下，可在雷擊點及其連接的金屬部分產(chǎn)生很高的對地電壓，能直接引起接觸電壓、跨步電壓的觸電事故。

　　(二)熱性質(zhì)的破壞作用

　　雷電熱性質(zhì)的破壞作用，主要是巨大的雷電流通過導體，在很短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)換成大量的熱能，造成易燃易爆物質(zhì)的燃燒、爆炸或由于金屬溶化飛濺而引起火災及爆炸。

　　(三)機械性質(zhì)的破壞作用

　　雷電機械性質(zhì)的破壞作用表現(xiàn)為：被擊物遭到破壞，甚至爆裂成碎片。巨大的雷電流通過被擊物時，被擊物縫隙中的氣體急劇膨脹，縫隙中的水分也迅速蒸發(fā)為大量氣體，導致被擊物的破壞或爆炸。另外，同性電荷之間的靜電斥力和同方向電流或電流拐彎處的電磁推力，都有極強的破壞作用。雷電流的氣浪也有較大的破壞作用。

　　三、常用防雷設(shè)施應用

　　通過無數(shù)科學家的辛勤研究，人類對雷電現(xiàn)象有了深刻的了解和清晰的認識，防雷技術(shù)也在不斷突飛猛進，雷電對我們的危害是可以預防和消除的。目前使用的防雷設(shè)施種類繁多，但主要都是由接閃器、引下線、接地裝置及電涌保護等環(huán)節(jié)組成，每個環(huán)節(jié)對防雷都有重要作用。

　　(一)接閃器的應用

　　接閃器，即直接接受雷擊的避雷針、避雷帶(線)、避雷網(wǎng)，及用做接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等。接閃器一般分為被動式避雷針、主動式避雷針、半導體消雷器三類：1、被動式避雷針，即傳統(tǒng)的富蘭克林避雷針以及常用的避雷帶(線)、避雷網(wǎng)等，目前使用很廣。缺陷點：側(cè)向跳火，保護范圍小，可靠性低，磁場感應影響等。2、主動式避雷針，能提前發(fā)射閃流，控制雷擊點，保護范圍大。3、半導體消雷器，在實際應用中效果不佳，目前已經(jīng)停止應用。

　　傳統(tǒng)避雷針、避雷帶(線)、避雷網(wǎng)等制作、安裝方便、價格低廉，常在工程中首選。但對于第二類及以上防雷建筑，建議最好應用主動式避雷針。目前國內(nèi)已有無放射源、無易損件主動式避雷針，如廣泛應用的ERICO公司生產(chǎn)的S3000避雷針，就是一種世界領(lǐng)先的"主動式"避雷針。它獨特的橢球外形，能增強電場引力。內(nèi)部接地桿與球體之間絕緣，并有3mm間隙，雷電先導靠近時，間隙擊穿，觸發(fā)雪崩，形成向上閃流。這種接閃器相對傳統(tǒng)富蘭克林避雷針提前發(fā)出向上閃流，電流值也大2～3倍，保護范圍明顯增大。

　　(二)引下線的選擇

　　引下線是連接接閃器與接地裝置的金屬導體。除第一類防雷建筑物應裝設(shè)獨立避雷針或者架空避雷線(網(wǎng))外，一般建筑物通常利用鋼筋混凝土屋面、梁、柱、基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋做為引下線，同時建筑物利用這些鋼結(jié)構(gòu)組成等電位連接，形成法拉第籠。這種防雷方式目前廣泛應用，并非常有效。

　　隨著科技的發(fā)展，智能建筑越來越多，建筑物內(nèi)微電子產(chǎn)品的使用十分普及。而雷電流的頻率高，前沿陡，電流大，當雷電流通過鋼筋時，以下3種情況需要在設(shè)計中考慮。

　　1、當雷電流通過鋼筋的瞬間，鋼筋與附近物體間產(chǎn)生很高的電位差，易引起側(cè)向跳火。

　　2、因雷電流的頻率高，雷電流通過的過程中，每米鋼筋產(chǎn)生約1.6的電感(在直角彎處更大)，會在鋼筋上形成電壓降。如雷電流為30kA，對單根鋼筋，每米約有4.8kV的電壓降。雖然對建筑物來講，許多鋼筋承擔分流作用，但對微電子設(shè)備而言，這種電壓的影響是不能忽視的。高層建筑，每層一般都采用均壓設(shè)計。當不同層之間有電子設(shè)備(電腦)連接線時，電位差引起的環(huán)流可能損壞電子設(shè)備。

　　3、雷電通過時，鋼筋周圍出現(xiàn)交變磁場，會使附近設(shè)備產(chǎn)生感應電壓，可能損壞設(shè)備。故對具體建筑物，應分清功能用途。當建筑物內(nèi)設(shè)置大量、較重要的電子設(shè)備時，應單獨設(shè)置與建筑物相對獨立的接閃器、引下線，避免強大雷電流對內(nèi)部設(shè)施的危害。此外，還可采用專用引下線，如具有特殊絕緣、屏蔽的專用同軸電纜引下導體，可防止側(cè)向跳火，切除環(huán)流，以減小電磁感應。

　　(三)接地裝置的設(shè)置

　　接地裝置是接地體和接地線的總合。對一般建筑，應盡可能利用其基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)做接地裝置，一般可滿足接地電阻小于10Ω的要求。而對改造工程及某些難以利用基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)的建筑，則需敷設(shè)接地極或接地網(wǎng)。在山區(qū)或北方干旱地區(qū)，接地電阻不能滿足要求時，應采用降阻劑或者其它結(jié)構(gòu)的接地極(如化學接地極)。

　　應注意的是，對獨立避雷針、架空避雷線或避雷網(wǎng)，須有獨立的接地裝置，接地裝置距被保護建筑及地下進入的金屬管道距離不得小于3米;條件允許時，可取5米以上。

　　進行某些工業(yè)建筑、工藝設(shè)備的接地設(shè)計時，還需考慮其自身的特點。如當設(shè)置有陰極保護系統(tǒng)時，為防感應雷或防靜電而設(shè)置的接地系統(tǒng)，往往可能會與陰極保護系統(tǒng)發(fā)生矛盾，需要整體協(xié)調(diào)考慮。

　　(四)電涌保護

　　電涌是建筑物遭受直接雷擊或附近遭受雷擊時，線路和設(shè)備產(chǎn)生的過電流和過電壓。《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(2000年修訂版)對防雷擊電磁脈沖提出了具體要求，專門對電涌保護器給出具體接線方式。

　　具體工程設(shè)計中，電涌保護往往按三級保護給出接線方式。為使最大電涌電壓盡量低，電涌保護器兩端的引線須做到最短。對低壓三相系統(tǒng)，一般電涌保護器可以滿足系統(tǒng)最大持續(xù)運行電壓的要求。

　　雷電防護是一個系統(tǒng)工程，也是一項綜合技術(shù)。除本文所述部分外，還有很多技術(shù)值得我們探討，如側(cè)擊雷的防護、接地、屏蔽、等電位連接等。在工程實踐中，我們需要嚴格執(zhí)行國家規(guī)范，同時關(guān)注科技的發(fā)展，積極選用成熟的防雷產(chǎn)品。目前，國內(nèi)已有集高科技于一身的雷電預警系統(tǒng)投入工程使用，十分值得我們工程技術(shù)人員關(guān)注。

　　郵編：430050

　　參考文獻：

　　1、 《 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB 50057-2010)

　　2、 《建筑物防雷設(shè)施安裝》主編單位: 中南建筑設(shè)計院

　　3、 《淺談關(guān)于有線電視系統(tǒng)的防雷接地措施》作者：陸利根

　　4、《雷電對計算機網(wǎng)絡(luò)的危害極其預防》