一、雷電的基本知識

　　雷電相對于日常生產、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、熱性質和機械性質的破壞作用。

　　(一)電性質破壞作用

　　雷電電性質的破壞作用主要表現在其產生的數十萬乃至數百萬伏的沖擊電壓。它能破壞電動機、電力變壓器、開關、絕緣子等常用電氣設備的絕緣。燒斷電線或劈裂電桿，導致大規模停電;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，或者使電氣設備漏電，造成嚴重的觸電事故;雷擊直接對人體放電或對人體的二次放電，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)熱性質的破壞作用

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

　　(三)機械性質的破壞作用

　　雷電機械性質的破壞作用表現為：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、常用防雷設施應用

　　通過無數科學家的辛勤研究，人類對雷電現象有了深刻的了解和清晰的認識，防雷技術也在不斷突飛猛進，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節組成，每個環節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，及用做接閃的金屬屋面和金屬構件等。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，即傳統的富蘭克林避雷針以及常用的避雷帶(線)、避雷網等，目前使用很廣。缺陷點：側向跳火，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，目前已經停止應用。

　　傳統避雷針、避雷帶(線)、避雷網等制作、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公司生產的S3000避雷針，就是一種世界領先的"主動式"避雷針。它獨特的橢球外形，能增強電場引力。內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，觸發雪崩，形成向上閃流。這種接閃器相對傳統富蘭克林避雷針提前發出向上閃流，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獨立避雷針或者架空避雷線(網)外，一般建筑物通常利用鋼筋混凝土屋面、梁、柱、基礎內鋼筋做為引下線，同時建筑物利用這些鋼結構組成等電位連接，形成法拉第籠。這種防雷方式目前廣泛應用，并非常有效。

　　隨著科技的發展，智能建筑越來越多，建筑物內微電子產品的使用十分普及。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生很高的電位差，易引起側向跳火。

　　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計。當不同層之間有電子設備(電腦)連接線時，電位差引起的環流可能損壞電子設備。

　　3、雷電通過時，鋼筋周圍出現交變磁場，會使附近設備產生感應電壓，可能損壞設備。故對具體建筑物，應分清功能用途。當建筑物內設置大量、較重要的電子設備時，應單獨設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部設施的危害。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，可防止側向跳火，切除環流，以減小電磁感應。

　　(三)接地裝置的設置

　　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鋼結構做接地裝置，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鋼結構的建筑，則需敷設接地極或接地網。在山區或北方干旱地區，接地電阻不能滿足要求時，應采用降阻劑或者其它結構的接地極(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，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。

　　進行某些工業建筑、工藝設備的接地設計時，還需考慮其自身的特點。如當設置有陰極保護系統時，為防感應雷或防靜電而設置的接地系統，往往可能會與陰極保護系統發生矛盾，需要整體協調考慮。

　　(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，線路和設備產生的過電流和過電壓。《建筑物防雷設計規范》(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，一般電涌保護器可以滿足系統最大持續運行電壓的要求。

　　雷電防護是一個系統工程，也是一項綜合技術。除本文所述部分外，還有很多技術值得我們探討，如側擊雷的防護、接地、屏蔽、等電位連接等。在工程實踐中，我們需要嚴格執行國家規范，同時關注科技的發展，積極選用成熟的防雷產品。目前，國內已有集高科技于一身的雷電預警系統投入工程使用，十分值得我們工程技術人員關注。

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　　參考文獻：

　　1、 《 建筑物防雷設計規范》(GB 50057-2010)

　　2、 《建筑物防雷設施安裝》主編單位: 中南建筑設計院

　　3、 《淺談關于有線電視系統的防雷接地措施》作者：陸利根

　　4、《雷電對計算機網絡的危害極其預防》