掌握雷电基本知识，避免安全隐患

1.雷电现象

雷云（即带电的云块）放电的过程称为雷电现象。当雷云中的电荷聚集到一定程度时，周围空气的绝缘性能被破坏，正、负雷云之间或雷云对地之间会发生强烈的放电现象。其中雷云的对地放电（直接雷击）对地面的电力线路和建筑物破坏性较大，必须掌握其活动规律，采取严密的防护措施。

雷云的电位比大地高得多，由于静电感应使大地感应出大量异性电荷，两者组成了一个巨大的电容器。雷云中的电荷分布是不均匀的，常常形成多个电荷聚集中心。当雷云中电荷密集处的电场强度超过空气的绝缘强度（30kV/cm2）时，该处的空气被击穿，形成一个导电通道，称为雷电先导或雷电先驱。当雷电先导进展到离地面100～300m时，地面上感应出来的异性电荷也相对集中，特别是易于聚集在地面上较高的突出物上，于是形成了迎雷先导。迎雷先导和雷电先导在空中相互靠近，当两者接触时，正、负电荷强烈中和，产生强大的雷电流并伴有雷鸣和闪光，这就是雷电的主放电阶段，时间很短，一般约为50～100μs。主放电阶段过后，雷云中的剩余电荷沿主放电通道继续流向大地，称为放电的余辉阶段，时间约为0.03～0.15s，但电流较小，约几百安。

2.雷电流的特性

雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，用快速电子示波器测得的雷电流波形如图9-1所示。雷电流从零上升到最大幅值这一部分，叫波头，一般只有1～4μs；雷电流从最大幅值开始，下降到1/2幅值所经历的时间，叫波尾，约数十微秒。图中为雷电流的幅值，其大小与雷云中的电荷量及雷云放电通道的阻抗（波阻抗）有关。

图9-1　雷电流波形

雷电流的陡度α，用雷电流在波头部分上升的速度来表示，即α=di/dt。雷电流的陡度可能达到50kA/μs以上。一般说来，雷电流幅值愈大时，雷电流陡度愈大，产生的过电压（u=Ldi/dt）越高，对电气设备绝缘的破坏性越严重。因此，如何降低雷电流陡度是防雷设计中的核心问题。

3.雷电过电压的基本形式

（1）直击雷过电压（直击雷）　雷电直接击中电气设备、线路、建筑物等物体时，其过电压引起的强大雷电流通过这些物体放电入地，从而产生破坏性很大的热效应和机械效应。这种雷电过电压称为直击雷过电压。

（2）感应过电压（感应雷）　雷电未直接击中电气设备或其他物体，而是由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电磁感应而引起的过电压。这种雷电过电压称为感应过电压。

感应过电压的形成过程如图9-2所示。当雷云出现在架空线路（或其他物体）上方时，由于静电感应，线路上积聚了大量异性的束缚电荷，如图9-2a所示。当雷云对地或对其他雷云放电后，线路上的束缚电荷被释放，形成自由电荷流向线路两端，产生很高的过电压，如图9-2b所示。高压线路的感应过电压可高达几十万伏，低压线路可达几万伏，对电力系统的危害都很大。(www.xing528.com)

（3）雷电波侵入　架空线路遭到直击雷或感应雷而产生的高电位雷电波，可能沿架空线侵入变电所或其他建筑物而造成危险。这种雷电过电压形式称为雷电波侵入。据统计，这种雷电波侵入占电力系统雷电事故的50%～70%以上，因此，对其防护问题应予以足够的重视。

4.雷电活动强度及直击雷的规律

图9-2　感应过电压的形成过程

雷电活动的频繁程度通常用年平均雷暴日数来表示。只要一天中出现过雷电活动（包括看到雷闪和听到雷声），就算一个雷暴日。我国规定年平均雷暴日不足15日的地区为少雷区；年平均雷暴日超过40日的地区为多雷区；年平均雷暴日超过90日的地区及雷害特别严重的地区为强雷区。年平均雷暴日数越多，说明该地区的雷电活动越频繁，因此防雷要求也越高，防雷措施就更需加强。我国各地区的年平均雷暴日数见表9-1。

表9-1　我国各地区的年平均雷暴日数

表9-1说明，雷电活动的强度因地区而异。雷电活动的规律大致如下：热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多，且山区大于平原，平原大于沙漠，陆地大于湖海。此外，在同一地区内，雷电活动也有一定的选择性，雷击区的形成与地质结构（即土壤电阻率）、地面上的设施情况及地理条件等因素有关。一般而言，土壤电阻率小的地方易遭受雷击；在不同电阻率的土壤交界处易遭受雷击；山的东坡、南坡较山的北坡、西坡易遭受雷击；山岳地区易遭受雷击。

建筑物的雷击部位与建筑物的高度、长度及屋顶坡度等因素有关，其大致规律如下：建筑物的屋角和檐角雷击率最高；屋顶的坡度越大，屋脊的雷击率也越大，当坡度大于40°时，屋檐一般不会再受雷击；当屋顶坡度小于27°、长度小于30m时，雷击点多发生在山墙，而屋脊和屋檐一般不会再受雷击。此外，旷野中的孤立建筑物和建筑群中的高耸建筑物易遭受雷击；屋顶为金属结构、地下埋有大量金属管道及内部有大量金属设备的厂房易遭受雷击；排出有导电粉尘的厂房和废气管道、地下有金属矿物的地带以及变电所、架空线路等易遭受雷击。

5.雷电的危害

雷电的破坏作用主要是雷电流引起的。它的危害主要表现如下：雷电流的热效应可烧断导线和烧毁电力设备；雷电流的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑，伤害人畜；雷电流的电磁效应可产生过电压，击穿电气设备绝缘，甚至引起火灾爆炸，造成人身伤亡；雷电的闪络放电可烧坏绝缘子，使断路器跳闸或引起火灾，造成大面积停电。