現(xiàn)代防雷技術(shù)全面講解

第一章雷電及其參數(shù)

雷電是大自然中最宏偉和恐怖的氣體放電現(xiàn)象。對雷電的物理本質(zhì)了解始于18世紀，最有名的當屬美國的富蘭克林和俄國的羅蒙諾索夫。富蘭克林在18世紀中期提出了雷電是大氣中的火花放電，首次闡述了避雷針的原理并進行了試驗；羅蒙諾索夫則提出了關(guān)于烏云起電的學說。近幾十年來，由于雷電放電對于現(xiàn)代航空、電力、通信、建筑等領(lǐng)域都有很大的影響，促使人們從20世紀30年代開始加強了對雷電及其防護技術(shù)的研究，特別是利用高速攝影、數(shù)字記錄、雷電定向定位等現(xiàn)代測量技術(shù)所作的實測研究的成果，大大豐富了人們對雷電的認識。第一節(jié)雷云的產(chǎn)生和雷電放電過程1.1.1雷電發(fā)生機理雷電是由雷云放電引起的，關(guān)于雷云的聚集和帶電至今還沒有令人滿意的解釋，目前比較普遍的看法是：熱氣流上升時冷凝產(chǎn)生冰晶，氣流中的冰晶碰撞后分裂導致較輕的部分帶負電荷并被風吹走形成大塊的雷云；較重的部分帶正電荷并可能凝聚成水滴下降，它們在重力作用下下落的速度大，并在下落過程中與其他水份粒子發(fā)生碰撞，結(jié)果一部分被另一水生成物捕獲，增大水成物的體積，另一部分云粒子被反彈回去，這些反彈回去的云粒子通常帶正電荷，懸浮在空中形成一些局部帶正電的云區(qū)，而水生成物帶上負電荷。由于水成物下降的速度快，而云粒子的下降速度慢，因而正、負電荷的微粒逐慚分離，最后形成帶正電的云粒在云的上部，而帶負電的水成物在云的下部。整塊雷云里邊可以有若干個電荷中心。負電荷中心，離地大約500~10000m。它在地面上感應(yīng)出大量的正電荷。隨著雷云的發(fā)展和運動，一旦空間電場強度超過大氣游離放電的臨界電場強度（大氣中約為30kV/cm，有水滴存在時約為10kV/cm）時，就會發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹姟＠纂姺烹姲ɡ自茖Υ蟮?，雷云對雷云和雷云?nèi)部的放電現(xiàn)象。大多數(shù)雷云放電都是在雷點與雷云之間進行的，只有少數(shù)是對地進行的。在防雷工程中，主要關(guān)心的是雷云對大地的放電，如圖1-1所示。圖1-1云對地放電

雷云對大地放電通常分為先導放電、主放電和輝光放電三個階段。云一地之間的線狀雷電在開始時往往從雷云邊緣向地面發(fā)展，以逐級推進方式向下發(fā)展。每級長度約10~200m，每級的伸展速度約107m/s，各級之間有10~100μs的停歇，所以平均發(fā)展速度只有（1~8）×105m/s，這種放電稱為先導放電，如圖1-3所示。當先導接近地面時，地面上一些高聳的物體（如塔尖或山頂）因周圍電場強度達到了能使空氣電離的程度，會發(fā)出向上的迎面先導。當它與下行先導相遇時，就出現(xiàn)了強烈的電荷中和過程，出現(xiàn)極大的電流（數(shù)十到數(shù)百千安），伴隨著雷鳴和閃光，這就是雷電的主放電階段。主放電的過程極短，只有50~100μs，它是沿著負的下行先導通道，由下而上逆向發(fā)展，故又稱“回擊”，其速度高達2×107~1.5×108m/s。以上是負電荷雷云對地放電的基本過程，可稱為下行負雷閃；對應(yīng)于正電荷雷云對地放電的下行正雷閃所占的比例很小，其發(fā)展過程亦基本相似。主放電完成后，云中剩余的電荷沿著原來的主放電通道繼續(xù)流入大地，看到的是一片模糊的發(fā)光，這就是輝光放電。以上是負電荷雷云對地放電的基本過程，可稱為下行負雷閃；對應(yīng)于正電荷雷云對地放電的下行正雷閃所占的比例很小，其發(fā)展過程亦基本相似。主放電完成后，云中剩余的電荷沿著原來的主放電通道繼續(xù)流入大地，看到的是一片模糊的發(fā)光，這就是輝光放電。從旋轉(zhuǎn)相機拍下的光學照片顯示，大多數(shù)云對地雷擊是重復的，即在第一次雷擊形成的放電通道中，會有多次放電尾隨，放電之間的間隔大約為0.5~500ms。主要原因是：在雷云帶電的過程中，在云中可形成若干個密度較高的電荷中心，第一次先導一主放電沖擊泄放的主要是第一個電荷中心的電荷。在第一次沖擊完成之后，主放電通道暫時還保持高于周圍大氣的電導率，別的電荷中心將沿已有的主放電通道對地放電，從而形成多重雷擊。第二次及以后的放電，先導都是自上而下連續(xù)發(fā)展的，沒有停頓現(xiàn)象。放電的數(shù)目平均為2~3次，最多觀測到42次。通常第一次沖擊放電的電流最大，以后的電流幅值都比較小。圖1-2所示為用旋轉(zhuǎn)相機和高壓示波器拍攝和記錄的負雷云對地放電的典型過程和電流波形。圖1-2雷電放電的發(fā)展過程和雷電流的波形

若地面上存在特別高的導電性能良好的接地物體時，也可能首先從該物體頂端出發(fā)，發(fā)展向上的先導，稱上行雷。但上行雷先導到達雷云時，一般不會發(fā)生主放電進程，這是因為雷云的導電性能比大地差得多，難以在極短的時間內(nèi)提供為中和先導通道中電荷所需要的主放電電流，而只能向雷云深處發(fā)展多分支的云中先導。通過寬廣區(qū)域的電暈流洼，從分散的水性質(zhì)點上卸下電荷，匯集起來，以中和上行先導中的部分電荷。這樣電流放電過程顯然只能是較緩和的，而不可能有大沖擊電流的特性。其放電電流一般不足千安，而延續(xù)時間則較長，可能長達10-1s。此外，上行先導從一開始就出現(xiàn)分支的概率較大。1.1.2雷擊時的等值電路雷擊地面發(fā)生主放電的開始，可以用圖1-3中開關(guān)S的閉合來表示。圖中Z是被擊物與大地（零電位）之間的阻抗，σ是先導放電通道中電荷的線密度，S閉合之前相當于先導放電階段。S突然閉合，相當于主放電開始，如圖1-3（b）所示。發(fā)生主放電時，將有大量的正、負電荷沿先導通道逆向運動，并中和雷云中的負電荷。由于電荷的運動形成電流，因此雷擊點A的電位也突然發(fā)生變化（u=iZ）。雷電流的大小與先導通道的電荷密度以及主放電的發(fā)展速度有關(guān)（i=σv）。在防雷研究中，最關(guān)心的是雷擊點A的電位升高，而可以不考慮主放電速度、先導電荷密度及具體的雷擊物理過程，因此可以從點的電位出發(fā)來把雷電放電過程簡化為一個數(shù)學模型，如圖1-3（c）所示；進而得到其彼得遜等值電路，如圖1-3中（d）、（e）所示。圖中，Z0表示雷電通道的波阻抗（我國規(guī)程建議取300~400Ω）。需要說明的是：盡管雷云有很高的初始電位才可能導致主放電，但地面被擊物體的電位并不取決于這一初始電位，而是取決于雷電流與被擊物體阻抗的乘積。所以，從電源的性質(zhì)看，雷電具有電流源的性質(zhì)。圖1-3雷電放電模型和等值電路

在雷擊點A與地中零電位面之間串接著一個阻抗，它可以代表被擊中物體的接地電阻R，也可以代表被擊物體的波阻抗Z。從圖1-3（e）中可以看出，當Z=0時，i=2i0；若Z<<Z0（如Z≤30Ω），仍然可得i≈2i0。所以國際上習慣于把流經(jīng)波阻抗為零（或接近于零）的被擊物體的電流稱為“雷電流”。從其定義可以看出，雷電流i的幅值恰好等于沿通道Z0傳來的流動電流波i0的幅值的兩倍。雷電放電有單通道放電，如圖1-4所示，和多通道，如圖1-5所示，先導放電是不規(guī)則的樹枝狀（如圖1-4所示），但它還是具有分布參數(shù)的特征，作為粗略估計一般假設(shè)它是一個具有均勻電感、電容等分布參數(shù)的導電通道，即可以假設(shè)其波阻抗是均勻的。圖1-4單通道雷電放電過程圖1-5多通道雷電放電雷電放電涉及氣象、地貌等自然條件，隨機性很大，關(guān)于雷電特性的諸參數(shù)因此具有統(tǒng)計的性質(zhì)，需要通過大量實測才能確定，防雷保護設(shè)計的依據(jù)即來源于這些實測數(shù)據(jù)。在防雷設(shè)計中，最關(guān)心的是雷電流波形、幅值分布及落雷密度等參數(shù)。1.1.3雷電流幅值值和波形幅值分布的的概率雷電流是單單極性的脈脈沖波。對對一般地區(qū)區(qū)，我國現(xiàn)現(xiàn)行標準推推薦雷電流流幅值分布布的概率如如下：（1-1）其中，I為雷電流幅幅值（kA）；P為幅值大于于I的雷電流概概率。例如如，當雷擊擊時，出現(xiàn)現(xiàn)幅值大于于50kA雷電流的概概率為33%，大于88kA的概率為10%。該公式是是從1025個有效的雷雷電流觀測測數(shù)據(jù)中歸歸納出來的的。對年雷暴日日數(shù)小于20的地區(qū)（我我國除陜南南以外的西西北地區(qū)、、內(nèi)蒙古的的部分地區(qū)區(qū)），雷電電流幅值較較小，P可按下式計計算：（1-2）波形和極性性雖然雷電流流的幅值隨隨各國氣象象條件相差差很大，但但各國測得得的雷電流流波形卻是是基本一致致的。根據(jù)據(jù)實測統(tǒng)計計，雷電流流的波頭時時間大多為為1~5μs，平均為2~2.5μs。我國的防防雷規(guī)程建建議雷電流流的波頭時時間取2.6μs，此時雷電電流的平均均波頭陡度度與幅值成成正比，即即kA/s（1-3）雷電流的波波長大多為為20~100μs，平均約為為50μs，大于50μs的僅占18~30%。因此，在在保護計算算中，雷電電流的波形形可以采用用2.6/50μs的雙指數(shù)波波。在線路防雷雷設(shè)計中，，一般可取取斜角平頂頂波頭以簡簡化計算，，我國規(guī)程程規(guī)定雷電電波的波頭頭時間采用用2.6μs。而在特高高塔的防雷雷設(shè)計中，，為更接近近于實際，，可取半余余弦波頭，，其表達式式為（1-4）其中，I為雷電流幅幅值；ω為角頻率。。對半余弦波波頭，其最最大陡度出出現(xiàn)在t=τf/2時，其值為為平均陡度度的π/2倍。根據(jù)國內(nèi)外外的實測統(tǒng)統(tǒng)計，75~90%的雷電流是是負極性的的。因此電電氣設(shè)備的的防雷保護護和絕緣配配合一般都都按負極性性雷進行研研究。1.1.4雷暴日和雷雷暴小時為了表征不不同地區(qū)的的雷電活動動頻繁程度度，常用年年平均雷暴暴日作為計計量單位。。雷暴日是是一年中有有雷電的天天數(shù)，在一一天內(nèi)只要要聽到雷聲聲就算一個個雷暴日。。我國各地地雷暴日的的多少和緯緯度及距海海洋的遠近近有關(guān)。海海南島及廣廣東的雷州州半島雷電電活動頻繁繁而強烈，，平均年雷雷暴日高達達100~133。北回歸線線（北緯23.5）以南一般般在80以上（但臺臺灣省只有有30左右），北北緯23.5到長江一帶帶約為40~80，長江以北北大部地區(qū)區(qū)（包括東東北）多在在20~40，西北多在在20以下。西藏藏沿雅魯藏藏布江一帶帶約達50~80。我國把年年平均雷暴暴日不超過過15的叫少雷區(qū)區(qū)，超過40的叫多雷區(qū)區(qū)，超過90的叫強雷區(qū)區(qū)。在防雷雷設(shè)計中，，要根據(jù)雷雷暴日的多多少因地制制宜。雷暴小時是是一年中有有雷暴的小小時數(shù)，在在一小時內(nèi)內(nèi)只要聽到到雷聲就算算一個雷電電小時。據(jù)據(jù)統(tǒng)計，我我國大部分分地區(qū)雷暴暴小時與雷雷暴日之比比約為3。我國規(guī)程建建議采用雷雷暴日作為為計算單位位。北回歸線（（北緯23.5）以南一般般在80以上（但臺臺灣省只有有30左右），北北緯23.5到長江一帶帶約為40~80，長江以北北大部地區(qū)區(qū)（包括東東北）多在在20~40，西北多在在20以下。西藏藏沿雅魯藏藏布江一帶帶約達50~80。我國把年年平均雷暴暴日不超過過15的叫少雷區(qū)區(qū)，超過40的叫多雷區(qū)區(qū)，超過90的叫強雷區(qū)區(qū)。在防雷雷設(shè)計中，，要根據(jù)雷雷暴日的多多少因地制制宜。雷暴小時是是一年中有有雷暴的小小時數(shù)，在在一小時內(nèi)內(nèi)只要聽到到雷聲就算算一個雷電電小時。據(jù)據(jù)統(tǒng)計，我我國大部分分地區(qū)雷暴暴小時與雷雷暴日之比比約為3。我國規(guī)程建建議采用雷雷暴日作為為計算單位位。1.1.5地面落雷密密度和輸電電線路落雷雷次數(shù)雷暴日和雷雷暴小時中中，包含了了雷云之間間的放電，，而防雷實實際中關(guān)心心的是云—地之間的放放電。地面面落雷密度度表征了雷雷云對地放放電的頻繁繁程度，其其定義為每每平方公里里每雷暴日日的對地落落雷次數(shù)，，用γ表示。世界界各國根據(jù)據(jù)各自的具具體情況，，γ的取值不同同。根據(jù)我我國標準規(guī)規(guī)定，對雷雷暴日T=40的地區(qū)，γ=0.07次/平方公里雷暴日。輸電線路的的存在，改改變了雷云云—地之間的電電場分布，，有引雷作作用。根據(jù)據(jù)模擬試驗驗及運行經(jīng)經(jīng)驗，線路路每側(cè)的引引雷寬度為為2h（h為避雷線的的平均高度度，m）。因此，，對雷暴日日T=40地區(qū)，避雷雷線或?qū)Ь€線平均高度度為h的線路，每每100km每年雷擊的的次數(shù)次（1-5）其中，b為兩根避雷雷線之間的的距離，m。1.1.6雷電沖擊電電壓作用下下氣體的擊擊穿由雷電造成成沖擊電壓壓的幅值高高、陡度大大、作用時時間極短，，在沖擊電電壓作用下下空氣間隙隙的擊穿特特性有著許許多新的特特點，并且且雷電沖擊擊電壓與操操作沖擊電電壓下的特特性也有很很大不同。。下面我們們討論在雷雷電沖擊電電壓下空氣氣間隙的擊擊穿特性。。一、雷電沖沖擊電壓標標準波形圖1-6標準雷電沖沖擊電壓波波形為了檢檢驗絕緣耐耐受沖擊電電壓的能力力，在高壓壓試驗室中中利用沖擊擊電壓發(fā)生生器產(chǎn)生沖沖擊電壓，，以模擬雷雷閃放電引引起的過電電壓。過去去，各國、、各地不同同的實驗室室用各自產(chǎn)產(chǎn)生的沖擊擊電壓進行行試驗，因因為波形不不同，擊穿穿電壓也不不同，所得得結(jié)果無法法互相比較較。為使實驗結(jié)結(jié)果具有可可比性和實實用價值，，國際電工工委員會（（IEC）規(guī)定了雷雷電沖擊電電壓的標準準波形參數(shù)數(shù)。標準波波形是根據(jù)據(jù)大量實測測到的雷電電沖擊電壓壓波形制訂訂的。如圖圖1-6所示。雷電電沖擊電壓壓是非周期期性指數(shù)衰衰減波，波波形由波頭頭時間和波波尾時間加加以確定。。由于波形形的原點較較為模糊，，波峰附件件較為平緩緩，因此波波形的原點點和波峰的的位置不易易確定，為為此取幅值值的0.3倍和0.9倍兩點連成成直線，這這條直線與與橫坐標的的交點定義義為視在原原點，這條條直線的延延長線與幅幅值的交點點定義為波波峰點，從從視在原點點到波峰點點的時間定定義為視在在波頭時間間，從視在在原點到幅幅值的一半半所對于的的點定義為為視在波尾尾時間。IEC規(guī)定：視在在波頭時間間T1=1.2μs，容許偏差差±30%；視在波尾尾時間T2=50μs，容許偏差差±20%；通常表示示為1.2/50μs波，±符號表示波波的極性。。我國國家家標準規(guī)定定的波形參參數(shù)與IEC相同。圖1-6標準雷電沖沖擊電壓波波形二、放電時時延雷電沖擊電電壓是變化化速度很快快、作用時時間很短的的波，其有有效作用時時間是以微微秒計的。。實驗表明明：對空氣氣間隙施加加沖擊電壓壓，要使間間隙擊穿不不僅需要足足夠幅值的的電壓，有有引起電子子崩并導致致流注和主主放電的有有效電子，，而且需要要電壓作用用一定的時時間讓放電電得以發(fā)展展以至擊穿穿。設(shè)對間間隙施加沖沖擊電壓，，當經(jīng)過時時間t1后，電壓升高到到持續(xù)作用電壓壓下的擊穿電壓壓Us（稱為靜態(tài)擊穿穿電壓）時，間間隙并不立即擊擊穿，而需要經(jīng)經(jīng)過一定時間間間隔tlag，才能擊穿。因因這時間隙中可可能尚未出現(xiàn)有有效電子，間隙隙中受到外界因因素的作用出現(xiàn)現(xiàn)自由電子需要要一定時間，從從t1開始到間隙中出出現(xiàn)第一個有效效電子所需的時時間ts稱為統(tǒng)計時延，，這一電子的出出現(xiàn)的所需時間間是具有統(tǒng)計性性的。從有效電電子出現(xiàn)時刻起起到產(chǎn)生電子崩崩、形成流注和和發(fā)展到主放電電，乃至間隙擊擊穿完成所需的的時間tf稱為放電形成時時延，它同樣具具有統(tǒng)計性。所所以，沖擊放電電所需的全部時時間為（1-6）式中，稱稱為放電時時延，記為tlag，它是統(tǒng)計時延延和放電形成時時延的總和。圖1-7沖擊放電時間的的組成研究表明：短間間隙（幾厘米內(nèi)內(nèi)）中，特別是是電場較均勻時時，間隙中的電電場到處都很強強，放電發(fā)展速速度快，放電形形成時延短，此此時ts>>tf，這種情況下tlag主要決定于ts。為了減小ts，一方面可提高高外施電壓使氣氣隙中出現(xiàn)有效效電子的概率增增加，另一方面面可采用人工光光源照射，使陰陰極釋放出更多多電子。如用較較小的球隙測沖沖擊電壓通常采采取照射措施就就是一例。在較較長間隙中，電電場不均勻，局局部場強高，出出現(xiàn)有效電子的的概率增加，統(tǒng)統(tǒng)計時延短，放放電時延往往主主要決定于tf，且電場越不均均勻tf越長。三、雷電50%沖擊擊穿電壓（（U50%）在持續(xù)電壓作用用下，當氣體狀狀態(tài)不變時，間間隙距離一定，，擊穿電壓就具具有確定的數(shù)值值，當間隙上所所加電壓達到擊擊穿電壓時，間間隙就被擊穿。。在沖擊電壓作用用下，保持沖擊擊電壓波形不變變，逐漸提高沖沖擊電壓的幅值值，在幅值很低低時，雖然多次次重復施加沖擊擊電壓，但間隙隙均不擊穿；隨隨著幅值增高，，間隙有時擊穿穿而有時不擊穿穿，這是因為隨隨著外加電壓的的升高，放電時時延縮短；當電電壓幅值增加到到某一定值時，，由于放電時延延有分散性，對對于較短的放電電時延，擊穿已已有可能發(fā)生，，而較長的放電電時延，擊穿則則不發(fā)生。也就就是說，在多次次施加同一電壓壓值時，有時擊擊穿，有時不擊擊穿；隨著電壓壓幅值繼續(xù)升高高，間隙擊穿的的百分比越來越越增加；最后，，當電壓超過某某一值后，間隙隙百分之百擊穿穿。由于沖擊電壓作作用下放電有分分散性，所以很很難準確得到一一個使間隙擊穿穿的最低電壓值值，因此工程上上采用50%沖擊擊穿電壓（（U50%）來描述間隙的的沖擊擊穿特性性，即在多次施施加同一電壓時時，用間隙擊穿穿概率為50％的電壓值來反反映間隙的耐受受沖擊電壓的特特性。圖1-8“棒-棒”和“棒-板”長空氣間隙隙的雷電50%沖擊擊穿電壓和和極間距離的關(guān)關(guān)系1-正極性“棒-板”；2-正極性“棒-棒”；3-負極性“棒-棒”；4-負極性“棒-板”；采用50%沖擊擊穿電壓決決定絕緣距離時時，應(yīng)根據(jù)擊穿穿電壓分散性的的大小，留有一一定的裕度。。在均勻電場和和稍不均勻電場場中，擊穿電壓壓分散性小，其其U50%和靜態(tài)擊穿電壓壓Us相差不大，因此此沖擊系數(shù)β（U50%與Us之比）接近1。而在極不均勻勻電場中，由于于放電時延較長長，其沖擊系數(shù)數(shù)β均大于1，擊穿電壓分散散性也大一些，，其標準偏差可可取±3%。實驗表明：“棒棒-棒”和“棒-板”在間隙距離離不很大時（幾幾百厘米內(nèi)）的的沖擊擊穿特性性有極性效應(yīng)，，氣隙距離較大大時同樣存在極極性效應(yīng)，圖1-8給出了“棒-棒”和“棒-板”長空氣間隙隙的雷電50%沖擊擊穿電壓和和極間距離的關(guān)關(guān)系，可以看出出：“棒-板”氣隙有明顯顯的極性效應(yīng)，，“棒-棒”氣隙也有極極性效應(yīng)。四、伏秒特性由于雷電沖擊電電壓持續(xù)時間短短，間隙的擊穿穿存在放電時延延現(xiàn)象，所以僅僅靠U50%沖擊擊穿電壓來來表征間隙擊穿穿特性是不夠的的，還必須將擊擊穿電壓值與放放電時間聯(lián)系起起來確定間隙的的擊穿特性，也也就是伏秒特性性，它是表征氣氣隙擊穿特性的的另一種方法。。圖1-9表示通過實驗繪繪制氣隙伏秒特特性的方法，其其步驟是保持間間隙距離不變、、保持沖擊電壓壓波形不變，逐逐級升高電壓使使氣隙發(fā)生擊穿穿，記錄擊穿電電壓波形，讀取取擊穿電壓值U與擊穿時間t。注意到當電壓壓不很高時擊穿穿一般在波尾時時間發(fā)生，當電電壓很高時，擊擊穿百分比將達達100%，放電時間大大大縮短，擊穿可可能在波頭時間間發(fā)生。以圖1-9三個坐標點為例例說明繪制方法法：擊穿發(fā)生在在波前時，U與t均取擊穿時的值值（圖中2、3坐標點）；擊穿穿發(fā)生在波尾時時，U取波峰值，t取擊穿時對應(yīng)值值（圖中1坐標點）；將1、2、3各點連接起來，，即可得到伏秒秒特性曲線。圖1-9氣隙伏秒特性曲曲線的繪制方法法（虛線表示原原始沖擊電壓波波形）圖1-10伏秒特性帶與50%伏秒特性1-上包線，2-50%伏秒特性，3-下包線，4-U50%間隙的伏秒特性性曲線的形狀與與間隙中的電場場分布有關(guān)。在在均勻電場和稍稍不均勻電場中中，擊穿時平均均場強較高，放放電發(fā)展較快，，放電時延較短短，伏秒特性曲曲線平坦；在極極不均勻電場中中，平均擊穿場場強較低，放電電時延較長，放放電分散性大，，伏秒特性曲線線較為陡峭。實際上，放電時時間有分散性，，即在每級電壓壓下可測得不同同的放電時間，，所以伏秒特性性是如圖1-10所示的以上、下下包線為界的帶帶狀區(qū)域。工程程上為方便起見見，通常用平均均伏秒特性或50%伏秒特性曲線表表征氣隙的沖擊擊擊穿特性，在在絕緣配合中伏伏秒特性具有重重要意義。圖1-11表示被保護設(shè)備備絕緣的伏秒特特性1與保護間隙的伏伏秒特性2配合的情況，這這種配合可達到到完全保護，因因為伏秒特性1的下包線時時都都在伏秒特性2的上包線之上，，即任何情況下下保護間隙都會會先動作從而保保護了電氣設(shè)備備的絕緣。為了了節(jié)約被保護設(shè)設(shè)備的絕緣造價價，應(yīng)使伏秒特特性1與伏秒特性2的間隔不致過大大，要求保護間間隙2的伏秒特性低而而平坦。用伏秒特性表征征氣隙的沖擊擊擊穿特性較為全全面和準確，但但其制作相當費費時。在某些情情況下，只用某某一特定的，如如50%沖擊擊穿電壓值值就夠了。圖1-11伏秒特性的正確配合第二節(jié)、雷電放放電的基本型式式與特點1.2.1雷電放電的基本本型式雷電放電主要有有三種主要的型型式即1、云對地放電；；2、云對云放電；；3、云內(nèi)放電。因因第1種型式云對地放放電對人類的活活動影響較大，，所以我們主要要關(guān)心的是云對對地放電。（1）、云對地放電電形成的直擊雷雷（如圖1-1所示）當云層層對地較低、或或地面有高聳的的尖端突起物時時，雷云對地之之間就會形成較較高的場強，當當場強達到一定定的值時，雷云云就會向地面發(fā)發(fā)展向下的先導導，當先導到達達地面，或與大大地迎面先導會會合時，就開始始主放電階段。。在主放電中雷云云與大地之間所所聚集的大量電電荷通過狹小的的電離通道發(fā)生生猛烈的電荷中中和，放出能量量，產(chǎn)生強烈的的聲和光，即電電閃、雷鳴。在在雷擊點，有巨巨大的電流流過過。大多數(shù)雷電電流的峰值有幾幾十千安，也有有少數(shù)達到上百百千安。由于雷雷擊是大極短的的時間內(nèi)釋放較較大的能量，因因而會造成極大大地破壞作用。。（2）、云對云放電電當帶不同電電荷的云團相遇遇時，就會發(fā)生生云對云的放電電，云對云的放放電其實是最主主要的雷電活動動型式。云對云云放電對人類活活動的影響要比比云對地放電小小得多，不會產(chǎn)產(chǎn)生直擊雷，直直接造成人身傷傷亡和建筑物損損毀事故。但云云對云放電會在在線路和網(wǎng)絡(luò)上上產(chǎn)生感應(yīng)雷過過電壓，過電壓壓的大小視雷電電活動強弱和放放電雷云離地面面的高低而定。。感應(yīng)雷電壓幅幅值與雷云對地地放電時的電流流大小、雷擊點點與線路間相對對位置、雷擊點點周圍環(huán)境（如如土壤電阻率））、遭受感應(yīng)雷雷擊的線路的長長度、線路埋設(shè)設(shè)位置、設(shè)備接接地裝置的電阻阻等諸多因素有有關(guān)系。一般來來講，云對云放放電越強烈，參參與放電的云層層離地面越低，，所產(chǎn)生的感應(yīng)應(yīng)雷過電壓就愈愈高，反之則愈愈弱。感應(yīng)雷的的產(chǎn)生可由“靜靜電感應(yīng)”的效效應(yīng)產(chǎn)生，也可可由“電磁感應(yīng)應(yīng)”的效應(yīng)產(chǎn)生生，但大部分的的情況是由這兩兩種效應(yīng)的綜合合作用而成。（a）靜電感應(yīng)形成成的感應(yīng)雷過程程、靜電感應(yīng)應(yīng)在線路中感應(yīng)應(yīng)的過電壓可由由地閃引起，也也可由云閃引起起。例如：在架架空線路上空有有一團雷云，雷雷云底部帶負電電荷，由于靜電電感應(yīng)，雷云將將在大地上感應(yīng)應(yīng)出正電荷，雷雷云與大地形成成電場，因架空空線處于該電場場中而被極化，，在靠雷云一側(cè)側(cè)帶正電荷，靠靠大地一側(cè)帶負負電荷，由于架架空線路與大地地間的絕緣不會會無窮大，因此此導線上的負電電荷便向左右兩兩方向移動漸漸漸泄入大地，導導線上僅存有受受雷擊束縛的正正電荷。在這片片雷云對另一雷雷云放電或者對對大地放電時，，則雷云與大地地間的電場隨之之消失，導線上上的束縛電荷變變成自由電荷，，并立即向?qū)Ь€線兩端移動，形形成對地電壓。。（b）電磁感應(yīng)形成成的感應(yīng)雷過程程、最初人們們認為感應(yīng)雷主主要是由靜電感感應(yīng)的效應(yīng)形成成，根據(jù)這一理理論，在線路上上被感應(yīng)出的雷雷過電壓應(yīng)該和和線路架設(shè)的高高度成正比，那那么埋地電纜的的架設(shè)高度為零零，自然被感應(yīng)應(yīng)出的雷過電壓壓也應(yīng)該為零，，但實際當中經(jīng)經(jīng)檢測在埋地電電纜上的雷過電電壓可高達數(shù)萬萬伏，這里用靜靜電感應(yīng)的理論論顯然不能完善善的解釋這種現(xiàn)現(xiàn)象。近年來，，隨著防雷科學學技術(shù)研究的不不斷深入，一種種新的解釋理論論產(chǎn)生了，這就就是感應(yīng)雷的電電磁感應(yīng)生成機機理解釋方法，，這種方法認為為：當直擊雷放放電過程中，強強大的脈沖電流流所產(chǎn)生的強力力變化磁場將會會對周圍的導線線或金屬物體產(chǎn)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，，從而引發(fā)過電電壓，以致發(fā)生生閃擊的現(xiàn)象。。（3）云內(nèi)放電當當帶電云團的的內(nèi)部，帶異號號電荷中心之間間的電場強疫達達到空氣間隙的的擊穿值時會發(fā)發(fā)生云內(nèi)放電，，云內(nèi)放電的強強度一般都不會會特高，屬于最最弱的一種雷電電活動型式，對對人類活動幾乎乎沒有什么影響響，因而也很少少受到人們的關(guān)關(guān)注。（4）球形雷、是一一種橙色或紅色色的類似于火焰焰的發(fā)光球體，，偶爾也有黃色色、藍色或紫色色的。大多數(shù)球球雷的直徑在10—100cm之間，球雷多在在強雷暴時空中中閃電最頻繁的的時候出現(xiàn)。球球形雷通常沿水水平方向以1—2m/s的速度上下滾動動，有時距地面面2—3m，有時距地面0.5—1m，它在空氣中的的漂游時間可由由幾秒到幾分鐘鐘。關(guān)于球形雷雷的形成機理至至今尚無合理的的解釋，通常認認為球雷是強雷雷暴時產(chǎn)生的分分裂帶電或放電電云團。球雷常常由建筑物的孔孔洞或門窗進入入室內(nèi)，最常見見的是沿大樹滾滾下進入建筑物物并伴有“嘶嘶嘶”聲。球雷有有時自然爆炸，，有時遇到金屬屬管線而爆炸。。球雷有時遇到到易燃物質(zhì)則造造成燃燒，遇到到易燃、易爆氣氣體或液體會造造成劇烈的爆炸炸。有的球形雷雷會不留痕跡地地自行消失，但但大多數(shù)則伴有有爆炸聲，爆炸炸后偶爾有硫磺磺、臭氧或二氧氧化碳氣味。球球形雷火球可輻輻射出大量的熱熱量，因此它的的燒傷力較大。。防護球形雷并不不困難，比如采采用法拉弟籠式式避雷網(wǎng)，或?qū)⒔ㄖ锏慕鹞菸蓍T窗接地，在在雷雨天氣時關(guān)關(guān)閉門窗。堵上上建筑物上不必必要的孔洞。儲儲存易燃、易爆爆物體的倉庫和和廠房的門窗和和排氣孔要加裝裝接地的金屬防護網(wǎng)等措施。。1.2.2雷電放電的選擇擇性在同一區(qū)域內(nèi)雷雷擊分布不均勻勻的現(xiàn)象稱為““雷電放電的選選擇性”。雷擊擊雖是小概率事事件，但它的發(fā)發(fā)生仍有一定的的規(guī)律可循。如如河南省信陽市市有一山名“振振雷山”，之所所以得名“振雷雷山”主要是信信陽市大多數(shù)雷雷電活動時，雷雷電都在該山區(qū)區(qū)活動，并多次次發(fā)生對地雷擊擊放電的現(xiàn)象。。也就是說雷電電活動在一定的的區(qū)域內(nèi)，特別別是云對地放電電會受地形、地地勢和季風的影影響有一定的規(guī)規(guī)律，掌握這些些規(guī)律對防雷具具有重要意義。。（1）雷擊與地形形、地勢的關(guān)系系、對于山區(qū)來來說，雷電活動動受地形、地勢勢的影響較為明明顯，因為山區(qū)區(qū)雷云的活動主主要受季風的影影響，而季風又又受山勢及地形形的影響，比如如兩側(cè)有高山、、礙口，那么雷雷云就會隨著季季風的作用從山山谷或礙口穿越越，這時如果附附近有突出物，，就會引起雷云云對地放電，位位于這些地段的的線路或設(shè)施要要么合理避讓，，要么采取特別別的防雷措施。。（2）雷擊與地質(zhì)的的關(guān)系、從現(xiàn)場場資料分析可知知：如果地面土土壤分布不均勻勻，則在土壤電電阻率特別小的的地區(qū)，雷擊的的概率較大，這這是由于靜電感應(yīng)的作用用，在雷電先導導放電階段，地地中的感應(yīng)電流流沿著電阻率較較小的路徑流通通，使地面電阻阻率較小的區(qū)域域被感而積累了了大量與雷云相相反的電荷，而而雷電自然就就朝這電阻率較較小的地區(qū)發(fā)展展。這就是為什什么山區(qū)地下有有金屬礦的地方方遭雷擊概率大大，河流附近雷雷擊概率大的原原因。（3）雷擊與地面設(shè)設(shè)施的關(guān)系、當當雷云運動到離離地面較近的低低空時，雷云與與地面之間的電電場受地面設(shè)施施的影響而發(fā)生生畸變，有時在在突出的物體上上由于電場強度度增大，還會發(fā)發(fā)生向上的迎面面先導，雷電放放電自然就容易易在雷云與地面面設(shè)施之間發(fā)生生。這就是為什什么高塔和高聳聳的建筑物容易易遭受雷擊的根根本原因。（4）局部小氣侯與與雷擊放電的關(guān)關(guān)系、在雷電活活動時工廠煙排排出的熱氣流注注、煙氣（因煙煙氣中含有導電電的微粒和金屬屬離子）它們比比空氣的電阻率率小得多，有時時更相當于半導導體流注，一方方面縮短了雷云云與地面的矩離離，另一方面會會引起電場發(fā)生生畸變，從而引引導了雷擊的發(fā)發(fā)生，上海寶鋼鋼化工公司2005年8月17日的雷害事故，，據(jù)分析就是由由于局部小氣侯侯的影響。2005年8月17日21時45分，化工三期煤煤精酚水控制室室操作人員聽到到一聲爆炸巨響響，A母線失電。當電電氣點檢工到達達現(xiàn)場時，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)3p-5403B開關(guān)柜門被炸變變形，當時立即即確認為3kvA母故障失電，一一時無法恢復送送電。本次雷害害事故直接損失失如上所述是損損壞了三臺3kv開關(guān)，并造成了了化工三期A母線失電6個小時。由于A母和B母系統(tǒng)為備用，，所以沒有造成成主設(shè)備停電，，否則，如雷電電同時造成A母和B母同時停電，則則后果將不甚設(shè)設(shè)想，將造成較較大的損失。寶寶鋼化工公司位位于上海市東北北方長江邊上，，化工公司緊靠靠長江，距長江江入?？趦H幾十十公里。屬于海洋性氣侯侯，每年的雷電電活動日為70左、右，屬于強強雷電活動區(qū)。。在局部區(qū)域，，雷電的活動規(guī)規(guī)律是一般在山山谷、河流和地地面有突起物，，地面有向上排排放氣流的場所所，或地下有金金屬礦的地方落落雷密度最大。。而寶鋼化工公公司所處的地理理氣象條件有多多種因素符合高高密度雷擊的條條件如：（1）位于江邊符合合位于河流傍的的條件；（2）地面林立有大大量的構(gòu)筑物，，符合地面有突突起物的條件；；（3）地下有大量的的金屬管道，對對應(yīng)地下有金屬屬礦的條件；特特別值得一提的的是該公司所處處廠區(qū)有幾處涼涼水塔向天空排排放大量的熱蒸蒸氣（見圖1—12和圖1--13），造成局部的的“小氣侯”，，即造成空氣中中介質(zhì)的不均勻勻，甚至是突變變，因為熱蒸汽汽的介電常數(shù)εr與大氣的介電常常數(shù)εo有較大的差異，，介電常數(shù)的變變化會影響電場場強度的變化，，所以這種突變變會導致雷云下下的電場的畸變變，從而影響雷雷云放電的幾率率，改變雷云放放電的通道，加加大局部區(qū)域的的雷電放電概率率。一旦空中有有帶電的雷云在在附近活動，受受畸變電場的影影響，雷電荷會會沿著熱蒸氣排排放通道放電，，從而擊中地面面的突起物。通通過以上分析可可知寶鋼化工公公司所處場所屬屬于強雷電氣象象條件下的高落落雷密度地區(qū)。。另外，2005年8月17日事故發(fā)生時，，寶鋼廠區(qū)電閃閃雷嗚，雷電活活動強烈，也證證明了該事故的的起因是雷電造造成的。圖1--13涼涼水塔形成的小小氣侯圖1--12、、涼水塔形成的的小氣侯1.2.3我國雷電活動分分布規(guī)律我們國家幅原遼遼闊，從位于亞亞熱帶的海南到到位于寒帶的莫莫河距離幾千公公里，從東邊沿沿海地區(qū)西到云云貴高原，降雨雨量和雷電活動動相差很大，但但總的來說則有有如下規(guī)律：（1）南方的雷電活活動多于北方，，從南到北逐慚慚減少，海南地地區(qū)的雷電日高高達180多個，而西北新新疆地區(qū)雷電日日則少于20。（2）沿海多于內(nèi)地地，在其他條件件相同時，沿海海地區(qū)的雷電活活動明顯高于內(nèi)內(nèi)地。如浙江、、福建沿海的雷雷電活動明顯高高于同一緯度的的內(nèi)陸地區(qū)。（3）山區(qū)高于平原原，位于同一地地區(qū)的山區(qū)雷電電活動明顯高于于平原地區(qū)。（4）東部高于西部部，特別是東北北地區(qū)的雷電活活動明顯高于處處于同一緯度的的西北地區(qū)，這這主要是受東北北降雨量明顯高高于西北地區(qū)的的原因，也就是是說雷電活動和和降雨量基本上上是一至的。（5）在同一地區(qū)會會受地形、地勢勢、地質(zhì)和小氣氣候的影響差異異較大，因而在在防雷措施上也也要因地制宜，，制訂針對性的的防雷措施。第三節(jié)、雷電的的危害及防雷基基本知識1.3.1雷電效應(yīng)雷電具有很大的的破壞性，能夠夠摧毀房屋，劈劈裂樹木傷害人人畜，損壞電氣氣設(shè)備和電力線線路。雷擊放電電所出現(xiàn)的各種種物理現(xiàn)象和危危害有：（1）電效應(yīng)在雷電放電時，，能產(chǎn)生高達數(shù)數(shù)萬伏的沖擊電電壓，足以燒毀毀電力系統(tǒng)的發(fā)發(fā)電機、變壓器器、斷路器等電電氣設(shè)備或?qū)⑤斴旊娋€路絕緣擊擊穿而發(fā)生短路路，導致可燃、、易燃易爆物品品著火和爆炸。。（2）熱效應(yīng)當幾十至幾千安安的強大雷電流流通過導體時，，在極短時間內(nèi)內(nèi)轉(zhuǎn)換出大量的的熱能。雷擊點點的發(fā)熱能量為為500～2000J，這一能量可熔熔化50～200mm3的鋼，故在雷電電通道中產(chǎn)生的的高溫，往往會會釀成火災。（3）機械效應(yīng)由于雷電的熱效效應(yīng)，還將使雷雷電通道中木材材纖維縫隙和其其它結(jié)構(gòu)中間的的縫隙里的空氣氣劇烈膨脹，同同時使水分及其其它物質(zhì)分解為為氣體。因而在在被雷擊物體內(nèi)內(nèi)部出現(xiàn)強大的的機械壓力，致致使被擊物體遭遭受嚴重破壞或或造成爆炸。（4）靜電感應(yīng)當金屬物處于雷雷云和大地電場場中時，金屬物物上會生出大量量的電荷。雷云云放電后，云和和大地間的電場場雖然消失，但但金屬物上所感感應(yīng)積聚的電荷荷卻來不及逸散散，因而產(chǎn)生很很高的對地電壓壓（即靜電感應(yīng)應(yīng)電壓）。靜電電感應(yīng)電壓往往往高達幾萬伏，，可以擊穿數(shù)十十厘米的空氣間間隙，發(fā)生火花花放電，因此，，對于存放可燃燃性物品及易燃燃、易爆物品的的倉庫是很危險險的。（5）電磁感應(yīng)雷電具有很高的的電壓和很大的的電流，同時又又是在極短暫的的時間內(nèi)發(fā)生的的。因此在它周周圍的空間里，，將產(chǎn)生強大的的交變磁場，不不僅會使處在這這一電磁場的導導體感應(yīng)出較大大的電動勢，并并且還會在構(gòu)成成閉合回路的金金屬物中感應(yīng)電電流，這時如果果回路中有的地地方接觸電阻較較大，就會局部部發(fā)熱或發(fā)生火火花放電，這對對于存放易燃、、易爆物品的建建筑物是非常危危險的。（6）雷電侵入波雷電在架空線路路、金屬管道上上會產(chǎn)生沖擊電電壓，使雷電波波沿線路或管道道迅速傳播。若若侵入建筑物內(nèi)內(nèi)，可造成配電電裝置和電氣線線路絕緣層擊穿穿，產(chǎn)生短路，，或使建筑物內(nèi)內(nèi)易燃、易爆物物品燃燒和爆炸炸。（7）防雷裝置上的的高電壓對建筑筑物的反擊作用用當防雷裝置受雷雷擊時，在接閃閃器、引下線和和接地體上都具具有很高的電壓壓。如果防雷裝裝置與建筑物內(nèi)內(nèi)、外的電氣設(shè)設(shè)備、電氣線路路或其它金屬管管道的相隔距離離很近，它們之之間就會產(chǎn)生放放電，這種現(xiàn)象象稱為反擊。反反擊可能引起電電氣設(shè)備絕緣破破壞，金屬管道道燒穿，甚至造造成易燃、易爆爆物品著火和爆爆炸。（8）雷電對人的危危害雷擊電流迅速通通過人體，可立立即使呼吸中樞樞麻痹，心室纖纖顫或心跳驟停停，以致使腦組組織及一些主要要臟器受到嚴重重損害，出現(xiàn)休休克或突然死亡亡，雷擊時產(chǎn)生生的電火花，還還可使人遭到不不同程度的燒傷傷。1.3.2雷電的危害及防防護雷雨多發(fā)季節(jié)，，雷電造成的災災害除經(jīng)濟損失失外，還可造成成人身傷害以致致威脅到人的生生命安全。人是導電體，若若被雷電直接擊擊中頭部，并且且通過軀體傳到到地面，可以使使心臟和神經(jīng)麻麻痹，心臟可能能停止跳動，或或者發(fā)生室顫，，就是心跳極不不規(guī)則，心臟不不能有效地射血血，被擊者無脈脈搏、無血壓；；腦神經(jīng)受損可可直接抑制心跳跳和呼吸中樞，，使人幾分鐘內(nèi)內(nèi)死亡。此外，，盡管沒有被雷雷電直接擊中，，也可能會造成成傷害。這是由由于人體距離雷雷擊點很近時，，一部分雷電電電流可通過”跨跨步電壓”進入入人體。在雷擊災害中，，我們對雷電傷傷害人身的事故故特別關(guān)注。一一般來講，當云云地閃電現(xiàn)象，，也就是云與大大地之間產(chǎn)生雷雷電釋放的現(xiàn)象象發(fā)生時，雷電電電流從云中泄泄放到地面，才才會對人的活動動造成大的影響響。近些年，雷雷電傷人事件不不斷：2007年5月23日，重慶開縣一一學校遭雷擊，，造成7名學生死亡，40多人受傷。同日日，該市梁平縣縣又有兩人在戶戶外田野行走時時遭雷擊死亡。。6月4日，廣東省羅定定市一林場工棚棚發(fā)生雷擊事件件，造成5人死亡3人受傷。6月11日，福建省氣象象局宣布，2007年1至5月該省重大雷電電災害造成9人死亡，13人受傷。湖南省省發(fā)生了727起雷電事故，已已造成19人死亡。據(jù)湖南南省氣象局不完完全統(tǒng)計，全省省今年上半年發(fā)發(fā)生雷電事故727起，引發(fā)火災、、爆炸事故8起，造成19人死亡、29人受傷。國家氣氣象局的統(tǒng)計表表明，我國每年年將近1000人遭雷擊死亡，，雷擊造成的直直接經(jīng)濟損失近近10億元。雷電災害害已成為危害程程度僅次于暴雨雨洪澇、氣象地地質(zhì)災害的第三三大氣象災害。。雷電對人的傷害害方式，歸納起起來有四種形式式，即：直接雷雷擊、接觸電壓壓、旁側(cè)閃擊和和跨步電壓。（（1）直接雷擊：在在雷電現(xiàn)象發(fā)生生時，閃電直接接襲擊到人體，，因為人是一個個很好的導體，，高達幾萬到十十幾萬安培的雷雷電電流，由人人的頭頂部一直直通過人體到兩兩腳，流入到大大地。人因此而而遭到雷擊，受受到雷電的擊傷傷，嚴重的甚至至死亡。2007年５月２３日１１６時１０分左左右，5月23日下午4時34分，重慶開縣義義和鎮(zhèn)政府興業(yè)業(yè)村小學正在電電閃雷鳴中正常常上課，但是突突然之間強大的的雷電襲擊了這這所小學，據(jù)目目擊者稱，當時時這所小學四年年級和六年級各各有一個班正在在上課，一聲驚驚天巨響之后，，教室里騰起一一團黑煙，煙霧霧中兩個班共95名學生和上課老老師幾乎全部倒倒在了地上，衣衣服、鞋子和課課本碎屑撒了一一地。截至目前前，此次雷擊事事件共造成興業(yè)業(yè)村小學四年級級和六年級學生生7人死亡、19人重傷、20人輕傷。興業(yè)村村小學校舍是１１９７４年由村村民投工投勞建建成的，１９９９７年又進行了了一番維修，由由于教室是磚石石結(jié)構(gòu)，條件好好于土木結(jié)構(gòu)和和土石結(jié)構(gòu)的教教室，因此不屬屬于一類和二類類危房，不在農(nóng)農(nóng)村中小學危房房改造項目之列列，縣里面比這這所小學條件差差的還有不少。。目前開縣農(nóng)村小小學中的老房子子都沒有防雷裝裝置，只有新建建的樓房才有。。重慶市氣象局局初步勘查后發(fā)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生事故故的小學教室并并沒有采取避雷雷措施，興業(yè)業(yè)村本來就地處處雷電多發(fā)區(qū)，，而興業(yè)村小學學位于一個山包包上，位置突出出，周圍又有水水田和水塘，再再加上教室前面面種有大樹，種種種因素都增加加了雷擊事故發(fā)發(fā)生的機率。想想起那場驚天動動地的雷擊，很很多人仍然心有有余悸。

（2）接觸電壓：當當雷電電流通過過高大的物體，，如高的建筑物物、樹木、金屬屬構(gòu)筑物等泄放放下來時，強大大的雷電電流，，會在高大導體體上產(chǎn)生高達幾幾萬到幾十萬伏伏的電壓。人不不小心觸摸到這這些物體時，受受到這種觸摸電電壓的襲擊，發(fā)發(fā)生觸電事故。。（3）旁側(cè)閃擊：當當雷電擊中一個個物體時，強大大的雷電電流，，通過物體泄放放到大地。一般般情況下，電流流是最容易通過過電阻小的通道道穿流的。人體體的電阻很小，，如果人就在這這雷擊中的物體體附近，雷電電電流就會在人頭頭頂高度附近，，將空氣擊穿，，再經(jīng)過人體泄泄放下來。使人人遭受襲擊。（（4）跨步電壓：當當雷電從云中泄泄放到大地時，，就會產(chǎn)生一個個電位場。電位位的分布是越靠靠近地面雷擊點點的地方電位越越高；遠離雷擊擊點的電位就低低。如果在雷擊擊時，人的兩腳腳站的地點電位位不同，這種電電位差在人的兩兩腳間就產(chǎn)生電電壓，也就有電電流通過人的下下肢。兩腿之間間的距離越大，，跨步電壓也就就越大。河北省阜平縣海海沿村的一個奶奶牛場落成后的的4年中竟遭受了8次雷擊，奶牛頻頻頻死傷。然而而，令人驚奇的的是，飼養(yǎng)奶牛牛的農(nóng)民每次都都安然無恙。海海沿村地處太太行山區(qū)，較為為貧困，年人均均收入只有600元。奶牛場是一一個扶貧項目，，2002年建成至今多次次發(fā)生數(shù)十頭奶奶牛被雷電擊倒倒的事件，先后后有6頭奶牛被擊死，，15頭奶牛不同程度度受傷。然而，，人卻無一傷亡亡。這是因為為雷電落地后，，地面不同點的的電壓不一樣，，會產(chǎn)生跨步電電壓，牛前后四四腳著地，跨步步電壓大，而人人在勞作時雙腳腳基本并攏，跨跨步電壓最小，，避免了受傷。。至于海沿村村屢遭雷擊的原原因，鄰近村里里有人說是“鬧鬧鬼”，也有人人說是地下有稀稀有礦脈引來了了雷電。而海沿沿村村民認為這這是一種自然現(xiàn)現(xiàn)象，他們采取取措施防雷，在在奶牛場勞作時時都會穿上膠鞋鞋，雷電來時松松開牛架，關(guān)掉掉機器設(shè)備等。。當?shù)貧庀笕巳藛T解釋，雷電電頻發(fā)是因為海海沿村的地理位位置，以及奶牛牛場的鋼架結(jié)構(gòu)構(gòu)。海沿村村西西是蒼海湖，村村東是流泉河，，南北都是山梁梁，很容易造成成上空正負電荷荷匯集，產(chǎn)生雷雷暴，而奶牛場場的鋼架結(jié)構(gòu)吸吸引雷電釋放，，產(chǎn)生強電流場場。為此海沿沿村將安裝防雷雷設(shè)置，張新利利說，海沿村已已被列為防雷重重點村，擬在該該村東北方向和和南側(cè)山頂建設(shè)設(shè)主動避雷塔8套，在奶奶牛場建建小避雷雷針6套。安裝裝完畢后后，奶牛牛場在雷雷暴天氣氣中也將將安然無無事。針對上述述四種雷雷電襲擊擊人的方方式，在在各種不不同的情情況下，，我們就就應(yīng)采取取相應(yīng)的的措施進進行預防防。對雷電的的預防主主要分為為室內(nèi)預預防和室室外預防防兩種。。1.室內(nèi)預防防雷擊（1）電視機機的室外外天線在在雷雨天天要與電電視機脫脫離，而而與接地地線連接接。（2）雷雨天天氣應(yīng)關(guān)關(guān)好門窗窗，防止止球形雷雷竄入室室內(nèi)造成成危害。。（3）雷暴時時，人體體最好離離開可能能傳來雷雷電侵入入波的線線路和設(shè)設(shè)備1.5m以上。也也就是說說，盡量量暫時不不用電器器，最好好拔掉電電源插頭頭；不要要打電話話；不要要靠近室室內(nèi)的金金屬設(shè)備備如暖氣氣片。自自來水管管、下水水管，不不要接觸觸煤氣管管道、自自來水管管道以及及各種帶帶電裝置置，以防防止側(cè)擊擊雷與球球雷侵入入；要盡盡量離開開電源線線、電話話線。廣廣播線，，以防止止這些線線路和設(shè)設(shè)備對人人體的二二次放電電。另外外，不要要穿潮濕濕的衣服服，不要要靠近潮潮濕的墻墻壁。2.室外如何何避免雷雷擊（1）為了防防止反擊擊事故和和跨步電電壓傷人人，要遠遠離建筑筑物的避避雷針及及其接地地引下線線。（2）要遠離離各種天天線、電電線桿、、高塔、、煙囪、、旗桿，，如有條條件應(yīng)進進入有寬寬大金屬屬構(gòu)架、、有防雷雷設(shè)施的的建筑物物或金屬屬殼的汽汽車和船船只，但但是帆布布蓬車和和拖拉機機、摩托托車等在在雷電發(fā)發(fā)生時是是比較危危險的，，應(yīng)盡快快離開。。（3〕應(yīng)盡量離離開山丘丘、海濱濱、河邊邊、池旁旁；切勿勿游泳或或從事其其他水上上運動，，不宜進進行戶外外球類、、攀爬、、騎駕等等運動，，離開水水面以及及其他空空曠場地地；應(yīng)盡盡快離開開鐵絲網(wǎng)網(wǎng)、金屬屬曬衣繩繩。孤獨獨的樹木木和沒有有防雷裝裝置的孤孤立的小小建筑等等。（4）雷雨天天氣盡量量不要在在曠野里里行走。。不要用用金屬桿桿的雨傘傘，不要要把帶有有金屬桿桿的工具具如鐵鍬鍬、鋤頭頭扛在肩肩上；不不要使用用手機打打電話；；如果有有急事需需要趕路路時，要要穿塑料料等不侵侵水的雨雨衣；要要走的慢慢些，步步子小點點；不要要騎在牲牲畜上或或自行車車上行走走；人在在遭受雷雷擊前，，會突然然有頭發(fā)發(fā)豎起或或皮膚顫顫動的感感覺，這這時應(yīng)立立刻躺倒倒在地，，或選擇擇低洼處處蹲下，，雙腳并并攏，雙雙臂抱膝膝，頭部部下俯，，盡量縮縮小暴露露面即可可。在室室內(nèi)讓他他兩腳并并攏，在在戶外特特別注意意，一個個就是你你應(yīng)當躲躲避高大大的建筑筑物或者者物體，，像樹木木、鐵塔塔，或者者是電線線桿類似似這些地地方都要要躲避開開來。再再有一點點就是要要躲水體體，像有有一些在在水田里里勞作，，或者在在池塘里里打魚，，都要趕趕快要躲躲避水體體。除此此之外要要注意，，咱們一一般出去去的時候候比方打打傘，或或者是農(nóng)農(nóng)民朋友友扛著鋤鋤頭、鐵鐵锨，這這些都要要避免，，都要放放在地下下。如果果有防雷雷措施的的一些建建筑物，，你到那那里去躲躲避是可可以的。。如果沒有有，像剛剛才講的的小的水水泵房，，看瓜的的小棚子子，那些些都是架架起來很很高的，，也不要要到那兒兒去躲避避。萬一一沒有地地方躲避避怎么辦辦？你就就要兩腿腿并攏，，就地蹲蹲下。如如果有防防雷措施施的一些些建筑物物，你到到那里去去躲避是是可以的的。如果果沒有，，像剛才才講的小小的水泵泵房，看看瓜的小小棚子，，那些都都是架起起來很高高的，也也不要到到那兒去去躲避。。萬一沒沒有地方方躲避怎怎么辦？？你就要要兩腿并并攏，就就地蹲下下。1.3.3家用電器器防雷的的基本知知識雷電是一一種大氣氣自然現(xiàn)現(xiàn)象,若避雷不不當,雷電能對對人民的的生命和和財產(chǎn)造造成危害害。在尋尋常百姓姓家,電視、電電話、音音響、電電腦、空空調(diào)等已已相當普普遍。為為免遭雷雷擊,在雷雨天天氣條件件下安全全使用家家用電器器尤為重重要。影影響家用用電器安安全的雷雷電有兩兩種基本本形式:一種是直直擊雷,第二種是是感應(yīng)雷雷。其中中感應(yīng)雷雷又是威威脅家用用電器安安全的主主要雷電電形式。。感應(yīng)雷雷侵入家家庭的主主要通道道為電源源線、電電話線、、有線電電視和無無線電視視的饋線線。當雷雷電感應(yīng)應(yīng)作用于于這些通通道時,通道上就就會產(chǎn)生生很高的的電磁脈脈沖,電磁脈沖沖就會對對電器設(shè)設(shè)備造成成危害。。事實證證明,許多家用用電器對對電磁脈脈沖都較較為敏感感,當電磁場場強度達達0.03GS時就會使使電器設(shè)設(shè)備產(chǎn)生生誤動作作,當電磁場場強度達達到2.4GS時電器設(shè)設(shè)備就會會被燒壞壞。目前，常常被人們們忽略的的是感應(yīng)應(yīng)雷入侵侵的第四四個途徑徑，即家家用電器器的安裝裝未與建建筑物的的外墻及及柱子保保持一定定距離。。因為當當住戶所所在的建建筑物發(fā)發(fā)生直擊擊雷或側(cè)側(cè)擊雷時時，強大大的雷電電流將沿沿著建筑筑物的外外墻及柱柱子流入入地下。。在這個個過程中中，由于于建筑物物的外墻墻或柱子子有強大大的雷電電流流過過，便在在周圍的的空間產(chǎn)產(chǎn)生電場場和磁場場，如果果家用電電器與外外墻或柱柱子靠得得太近，，則可能能受到損損壞。為了防止止家用電電器遭受受雷擊，，首先，，建筑物物應(yīng)按防防雷設(shè)計計規(guī)范裝裝設(shè)直擊擊雷防護護設(shè)施，，如避雷雷針、引引下線和和接地體體，它們們能把雷雷電流的的大部分分引入地地下泄放放；其次次，引入入住宅的的電源線線、電話話線、電電視信號號線均應(yīng)應(yīng)屏蔽接接地引入入，這樣樣部分雷雷電流又又會泄入入地下。。為確保安安全，一一般家庭庭需要安安裝三個個避雷器器：單相相電源避避雷器、、電視機機饋線避避雷器和和電話機機避雷器器。避雷雷器的作作用是對對從線路路上入侵侵的雷電電電磁脈脈沖進行行分流限限壓，從從而實現(xiàn)現(xiàn)家用電電器的安安全。家用電器器的安裝裝位置應(yīng)應(yīng)盡量離離外墻或或柱子遠遠一點。。還要注注意經(jīng)常常定期檢檢查家用用電器所所共同使使用的接接地線，，大多數(shù)數(shù)家用電電器的外外殼幾乎乎都與這這條接地地線相連連，其主主要目的的是對人人身安全全起保護護作用。。當安裝裝避雷器器時，所所有避雷雷器的接接地都是是與這條條接地線線相連的的，如果果這條接接地線松松脫或斷斷開，家家用電器器的外殼殼就可能能帶電，，避雷器器也無法法正常工工作。在打雷的的時候，，如果看看到閃電電，立即即就聽到到雷聲，，這說明明雷電離離你的住住所很近近，這時時所有的的家用電電器都要要拔下插插頭，最最好斷開開電源。。對于電電視機和和電腦來來說，還還要同時時把有線線電視信信號線及及網(wǎng)絡(luò)連連接線、、電話線線拔下來來。因為為這兩種種電器最最怕雷擊擊。冰箱箱空調(diào)也也不可大大意。對對于金屬屬外殼的的家用電電器，還還要接上上地線，，防患于于未然。。另外，由由于電腦腦等超大大規(guī)模集集成電路路靈敏度度異常高高，即使使在有電電腦設(shè)施施的建筑筑物上安安裝了避避雷裝置置，雷擊擊所產(chǎn)生生的電磁磁感應(yīng)和和靜電感感應(yīng)，仍仍會形成成高電壓壓沖擊波波，使電電子設(shè)備備被擊壞壞。所以以雷雨天天氣，最最好不要要使用電電腦。影響家用用電器安安全的主主要原因因是由于于感應(yīng)雷雷的侵入入而引起起。對于于一個家家庭來說說，感應(yīng)應(yīng)雷侵入入主要有有四條途途徑：供供電線、、電話線線、有線線電視或或無線電電視的饋饋線、住住房的外外墻或柱柱子。市市民拔下下電源線線后，如如果沒有有一起拔拔下有線線電視信信號接線線，那么么雷電電電磁脈沖沖很可能能通過該該線直接接進入家家用電器器，從而而遭到損損壞。如何才能能確保家家用電器器免遭雷雷擊呢?(1)電源處防防雷：我我們可以以通過在在電源處處加裝微微型避雷雷器或者者放電間間隙來達達到防入入侵雷電電波的目目的。如如圖1-3所示,相線與零零線之間間裝一只只FYS-0.22kV氧化鋅無無間隙避避雷器,這不僅可可以有效效防雷,還能防止止由于三三相四線線進戶零零線斷線線引起中中性點位位移而產(chǎn)產(chǎn)生的過過電壓危危及人身身和家用用電器安安全。目目前,低壓氧化化鋅避雷雷器體積積甚小,有的還將將其埋入入家用電電器的插插頭里,使每一件件家用電電器都通通過低壓壓氧化鋅鋅避雷器器有可靠靠接地。。圖1-14家家用電器器系統(tǒng)防防雷接線線圖(2)電視機及及其他家家用電器器防雷1）有線電電視機防防雷：通通過加裝裝高壓開開關(guān)自動動切斷雷雷電從白白色電纜纜和電源源進入電電視機的的途徑來來達到防防雷擊的的目的，，與避雷雷器放電電防雷有有本質(zhì)的的區(qū)別，，它不用用接地線線，可避避免因接接地不良良造成引引雷而入入的問題題。它伴伴隨電視視機而工工作，一一旦關(guān)掉掉電視機機能立即即自動切切斷白色色電纜和和電源的的進線。。該保護護器設(shè)有有延時保保護，啟啟動后半半分鐘內(nèi)內(nèi)電視機機不工作作，能自自動切斷斷外接天天線和電電源進線線，足以以防止雷雷電從外外接天線線和電源源進入電電視機。。2）無線電電視機防防雷：可可以在天天線處裝裝保護間間隙來防防護直擊擊雷，當當雷電發(fā)發(fā)生時，，雷電過過電壓首首先擊穿穿放電間間隙，雷雷電流經(jīng)經(jīng)間隙而而入地，，從而達達到保護護電視機機的目的的，但應(yīng)應(yīng)注意，，該保護護間隙應(yīng)應(yīng)保證可可靠接地地。不管是那那類電視視機，雷雷雨時,應(yīng)該關(guān)閉閉門窗,嚴防球形形雷竄入入室內(nèi)，，停止收收看電視視,并且把天天線、電電源插頭頭全部拔拔掉,做到防患患于未然然。3）其他電電器防雷雷：在引引入住宅宅的各類類電器如如電源線線、電話話線、電電視信號號線、冰冰箱等處處分別安安裝單項項電源避避雷器、、電話機機避雷器器、電視視信號避避雷器，，同時家家用電器器的安放放位置盡盡量離外外墻和柱柱子遠一一些，以以免感應(yīng)應(yīng)過電壓壓對家電電造成傷傷害。(3)要嚴格按按照《建筑物防防雷設(shè)計計規(guī)范》的要求,設(shè)計安裝裝建筑物物防雷設(shè)設(shè)施,主要防直直擊雷,如安裝避避雷針、、避雷帶帶或避雷雷線等。。(4)要定期進進行檢查查接地裝裝置的可可靠性。。目前,許多家庭庭還沒有有按照上上述防雷雷方法進進行防雷雷,拔掉電源源和信號號線插頭頭,可作為雷雷雨天防防雷的一一種應(yīng)急急措施。。綜上所述述雷電對對家用電電器的危危害是相相當嚴重重的,應(yīng)根據(jù)實實際情況況采取相相應(yīng)的防防雷措施施,盡量避免免遭受不不必要的的損失。。第二章、、線路和和繞組中中的波過過程電力系統(tǒng)統(tǒng)中許多多設(shè)備（（例如發(fā)發(fā)電機、、變壓器器、開關(guān)關(guān)、輸電電線等））的絕緣緣在正常常運行狀狀態(tài)下，，只承受受電網(wǎng)額額定電壓壓的作用用，但在在運行中中，由于于雷擊、、操作、、故障或或者參數(shù)數(shù)配合不不當?shù)仍?，在在系統(tǒng)中中的某些些部分的的電壓可可能升高高，以至至遠遠超超過正常常的額定定電壓，，對絕緣緣產(chǎn)生影影響。我我們把超超過額定定的最高高運行電電壓稱為為過電壓壓。一般來說說，過電電壓都是是由于系系統(tǒng)中的的電磁場場能量發(fā)發(fā)生變化化而引起起的。這這種變化化可能是是由于系系統(tǒng)外部部突然加加入一定定能量（（如雷擊擊電力系系統(tǒng)的導導線、設(shè)設(shè)備或者者導線附附近的接接地體））而引起起的，這這種由于于雷擊或或者雷電電感應(yīng)引引起的過過電壓稱稱為大氣氣過電壓壓；這種種變化也也可能是是由于系系統(tǒng)內(nèi)部部的電磁磁場能量量發(fā)生交交換而引引起的，，這種由由于內(nèi)部部因素引引起的過過電壓稱稱為內(nèi)部部過電壓壓。不論哪種種過電壓壓，他們們作用時時間雖短短（諧振振過電壓壓有時較較長），，但其數(shù)數(shù)值較高高，可能能使電力力系統(tǒng)的的正常運運行受到到破壞，，使設(shè)備