剛剛過去的這個夏季，全國各地發(fā)生了多起雷電災害事故。特別是雷電造成的群死群傷事故。我們知道雷電是一種壯觀的自然現象，當帶電的積云即雷云與大地間或雷云之間帶有異性電荷時，即可能發(fā)生放電現象。雷擊是一種自然災害。當雷云與房屋、電力線路、電力設備等設施、以及人、畜時，會產生極高的過電壓和極大的過電流。所波及的范圍內，可能造成設施或設備的毀壞或造成大規(guī)模停電、火災和爆炸；還可能直接傷及人、畜。因此，提高對雷電災害的認識、加強對雷電及防雷措施的研究、以致建立雷電觀測及預報系統(tǒng)都是各級政府、企事業(yè)單位、乃至家庭、個人日益關注、亟待解決的問題。

1 雷電災害

雷云放電是長空氣間隙中的一種火花放電。對于積云的起電過程，比較常見的理論認為，在水蒸汽 飽和狀態(tài)的大氣中，水滴在上升的強大氣流作用下被噴散。這時，所形成的微小水顆粒帶負電，而留下的較大水滴則帶正電。風把帶負電的微小顆粒帶到很遠的地方；帶正電的水滴或者作為雨水降落，或者保持懸浮狀態(tài)，形成帶正電荷的雷云。因此云層的絕大部分帶負電，而在其頂部則有一正電荷層，其高度通常為9km~12km，靠近正電荷層的底部有少量帶正電的雜質。負電荷中心距地面上大約500m~10000m。雷云的底部距地面可能只有150m。一般認為，雷云的電位最少有100MV。人眼看到的對地雷擊似乎是一次單一的耀眼的放電，雖然有時也可能見到亮度的變化。但有用旋轉鏡頭照相機拍下的照片或電視錄像揭示，大多數雷擊是重復的，即在第一次雷擊形成的放電通道中，會有多次放電尾隨。雷電流主要特點是，①雷電流多為負極性；②波前時間短，最長可達10μs；③波形中有一強電流部分，其持續(xù)時間約幾十微秒；④強電流之后便是一個弱電流波尾，其持續(xù)時間可達幾百微秒，這一部分電流是導致高溫損壞的原因，故稱“熱雷閃”。

帶電積云是構成雷電的基本條件。當帶不同電荷的積云互相接近到一定程度，或帶電積去與大地凸出物接近到一定程度時，發(fā)生強烈的放電和耀眼的閃光。由于放電時溫度高達20000℃，空氣受熱急劇膨脹，發(fā)出爆炸的轟鳴聲。這就是閃電和雷鳴。按照雷云對地放電的方式可分為直擊雷、感應雷和球雷等。

（1）直擊雷

帶電積云與地面目標之間的強烈放電稱作直接雷。直擊雷的放電開始時，微弱發(fā)光的通道以10⁷cm/s~10⁸cm/s的平均速度跳躍式地向地面伸長，被稱為先導放電通道。先導放電期間，每次跳躍前進約50m，并停頓30ms～50ms。帶電積云接近地面時，在地面凸出物之間的電場強度達到25kV/cm~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5ms~10ms，平均速度為100km/s~1000km/s，當先導放電達到地面凸出物時，即發(fā)生從地面凸出物向積云發(fā)展的極明亮的主放電，其放電時間僅50ms~100ms，放電速度約為光速的1/5～1/3，即約為60000km/s~100000km/s。主放電向上發(fā)展，于云端即告結束。主放電結束繼續(xù)有微弱的余光，持續(xù)時間約為30ms~150ms。

大約50％的直擊雷有重復放電的性質，平均每次雷擊有三、四個沖擊，最多能出現幾十個沖擊。第一次雷擊可分為先導放電與主放電兩個階段。先導放電通常起始于云層中，云中局部的電荷集中區(qū)使電場強度達到空氣的臨界擊穿值（在海拔較低的干燥空氣中約為25kV/cm~30kV/cm，在海拔較高的充滿水滴的空氣中約為10kV/cm）時，先導放電就開始了。先導由高度電離的核組成，這個電離位于放電的前端，并被一個直徑約為30m、長度約為50m的電暈層所包圍。先導是分級向地面推進的，每一級之間要間歇若干微秒，其平均傳導速度大約150km/s。如果雷擊中心距地面3000m，則先導需要20ms才能到達地面。先導放電之后，開始主放電階段。主放電的速度大約為光速的10％～50％。雷電流大約從幾千安到數百千安。一次雷擊的全部放電時間一般不超過5000ms。

雷云對地面凸出物直接放電時，將有數十至數百千安的雷電流流入地下，會在雷擊點及其連接的金屬部位（或潮濕的樹干等導電性比較好的部位）產生極高的對地電壓，可能直接導致接觸電壓電擊和跨步電壓的觸電事故。

根據相關報道，6月20傍晚，佛出市順德區(qū)容桂細胺南頭路口某建筑工地發(fā)生的雷擊事件應屬于直接電擊的事故，當時正在約5m高處樓頂灌注混凝土的兄弟倆不幸被擊中，1人當場死亡，1人重傷（可能終生癱瘓）；而6月26日下午，浙江省臨海市杜橋鎮(zhèn)30名村民，聚集在樹下一簡易帳逢里賭博時遭到雷擊，致17人死亡的事件應屬于由于雷擊形成跨步電壓的觸電事故。

（2）感應雷

感應雷也稱作雷電感應或感應過電壓。分為靜電感應雷和電磁感應雷。靜電感應雷是由于帶電積云接近地面，在架空線路導線或其他導電凸出物頂部感應出大量電荷引起的。在帶電積云與其他客體放電后，架空線路導線或導電凸出物頂部的電荷失去束縛，以大電流、高電壓沖擊波的形式，沿線路導線或導電凸出物極快地傳播。近二十年來人們的研究表明，放電流柱也會產生強烈的靜電感應。電磁感應雷是由于雷電放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導體上感應出很高的電動勢。如系開口環(huán)狀導體，開口處可能由此引起火花放電；如系閉合導體環(huán)路，環(huán)路內將產生很大的沖擊電流。

與直擊雷造成的個別人員傷亡和財產損失相比，感應雷造成的網絡運行中斷等事故，影響面更廣，損失更大。據報道，上海各類雷電事故中，由感應雷造成的占到80％。去年，上海一段地鐵線路在一個雷電天氣中遭感應雷襲擊，電力系統(tǒng)出現故障，造成運行中斷。同一天，浦東局部地區(qū)電網遭雷擊，電力供應短時中斷。

就家用及辦公類的電子設備而言，可能引起感應雷擊的通道主要有天線、饋線、電源線路、信號線路和接地線路。建筑物中所有電子設備的天線、饋線、電源線、信號線、接地線、出入建筑物中各種電源線路、具有公共接地的建筑物中的金屬管道等，都會給其中的電子設備群體引入感應雷。北京今夏報道的7起感應雷雷擊事故已造成百萬元經濟損失。

（3）球雷

球雷是雷電放電時形成的發(fā)紅光、橙光、白光或其他顏色光的火球。出現的概率約為雷電放電次數的2％。其直徑多為20cm左右；其運行速度約為2m/s或更高一些；其存在時間為數秒鐘到數分鐘。球雷是一團處在特殊狀態(tài)下的帶電氣體。球雷通常是包有異物的水滴在極高的電場強度作用下形成的。在雷雨季節(jié)，球雷可能從門、窗、煙囪等通道侵入室內。

河南省新鄉(xiāng)市獲嘉縣2003年8月16日報道，當日16時30分，獲嘉縣馮莊鎮(zhèn)職莊村某村民家遭到球型雷襲擊，電話機被擊毀，電話線被擊斷成多截，靠電話機20cm處的墻壁被擊出一個直徑20cm的坑，靠該墻背面浴池上的瓷磚被震脫落，該雷又反彈到對面墻壁上擊出一個直徑60cm的坑，外墻的磚被擊出。經分析，該村民家住在村邊，房屋位置相對較高，幸虧當時無人在家，否則，損失將更大。

此外，直擊雷和感應雷都能在架空線路或在空中金屬管道上產生沿線路或管道的兩個方向迅速傳播的高壓沖擊波雷電侵入波。雷電侵入波的傳播速度在架空線路中約為300m/ms，在電纜中約為150m/ms。

由于雷電具有電流很大、電壓很高、沖擊性很強等特點，有多方面的破壞作用，破壞力很大。雷電可造成設備和設施的損壞、可造成大規(guī)模停電、可造成人員生命財產的損失。就其破壞因素來看，雷電具有電性質、熱性質和機械性質等三方面的破壞作用。

2 防雷措施

所謂防雷一般是通過合理，有效的手段將雷電流的能量盡可能安全地引入大地，防止其進入被保護的建筑物、構筑物等被保護設施。建筑物、構筑物直擊雷的防護已經是一個很早就被重視的問題?，F在的防護手段基本采用有效的避雷針、避雷帶或避雷網作為接閃器，通過引下線使直擊雷能量瀉放入地。

根據國際電工委員會的最新防雷理論、外部和內部的雷電保護已采用面向電磁兼容性（EMC）的雷電保護新概念。對于感應雷的防護，已經同直擊雷的防護同等重要。感應雷的防護通常是在被保護設備前端并聯一個參數匹配的防雷器。在雷電流的沖擊下，該防雷器在極短時間內與地網形成通路，使雷電流在到達設備之前，通過防雷器和地網泄放入地。當雷電流脈沖泄放完成后，防雷器自動恢復為正常高阻狀態(tài)，使被保護設備繼續(xù)工作。另外，為了防止雷電感應產生的高電壓，應將建筑物、構筑物內的金屬設備、金屬管道、金屬構件、鋼屋架、鋼窗、電纜金屬外皮，以及突出屋面的放散管、風管等金屬物件與接地裝置相連。屋面結構鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路。平行敷設的管道、構架、電纜相距不到100mm時，須用金屬線跨接，跨接點之間的距離不應超過30m，交叉相距不到100mm時，交叉處也應用金屬線跨接。

雷雨天氣，人、畜應避免在空曠日高處站立或行走。如有條件可以進入有寬大金屬構架或有防雷設施的建筑物、以及汽車、船只內。避雨時，還應注意腳下地面的干燥程度，盡量站在離墻壁、樹干8m~10m以外的地方，以防止發(fā)生跨步電壓電擊事故。如遇緊急情況，處于跨步電壓區(qū)域內的人應盡量靠攏兩腳，不要隨意行走，以減輕跨步電壓的傷害。

雷雨天氣，在戶內應注意防止雷電侵入波的危險，除按規(guī)定設置避雷器外，戶內人員應離開照明線、動力線、電話線、廣播線、收音機和電視機的電源線或天線，以及與其相連的各種金屬設備，以防止這些線路或設備對人體發(fā)生二次放電。

在雷雨天氣，還應及時關閉門窗，以防止球雷的侵入。

3 防雷檢查

防雷檢查應在每年雷雨季之前進行。對于直擊雷防護方面，一般應根據被保護建筑物或構筑物的地理位置、周圍的地理環(huán)境、建筑物或構筑物的外觀，檢查其避雷針、避雷帶、避雷網的安裝使用情況；引下線及地網和導體等電位連接的安裝及使用情況等內容。對于感應雷防護方面，防雷檢查主要包括電源、信號和天線三個部分。這部分檢查的主要內容包括已有雷電防護設備的性能和使用狀況；受雷電流危害的歷史記錄；需保護設備的主要工作參數、工作狀態(tài)和設備的接口形式；需保護設備的地線連接情況等項內容。

防雷檢查應特別注意地網方面的檢驗。對雷電的防護就是要為雷電流提供一條快捷、安全的通道使其安全地泄放入大地。因此地網狀況及使用效果的好壞直接影響到對雷電整體防護的效果。除獨立避雷針外，在阻值滿足要求的前提下，防雷接地裝置和其他接地裝置共用。防雷接地電阻的阻值一般應不大于10Ω。

當人類社會進入電子信息時代后，雷災出現的特點與以往有極大的不同，可以概括為以下幾個方面，第一，受災行業(yè)面大大增加，從電力、建筑這兩個傳統(tǒng)領域擴展到幾乎所有行業(yè)，特點是與高新技術關系最密切的領域，如航天航空、國防、郵電通信、計算機、電子工業(yè)、石油化工、金融證券等。第二，雷電災害的空間范圍擴大了，從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵。從閃電直擊和過電壓波沿線傳輸變?yōu)榭臻g閃電的脈沖電磁場從三維空間入侵到任何角落，無空不入地造成災害，因而防雷工程已從防直擊雷、感應雷進入防雷電侵入波。第三，雷災的經濟損失和危害程度大大增加了，它襲擊的對象本身的直接經濟損失和影響就難以估計。第四，微電子器件設備遭受雷災的事故大大增加，微電子技術的應用滲透到生產和生活的各個領域，微電子器件極端靈敏這一物點很容易受到無孔不入的雷電侵入波的作用，造成微電子設備的失控或都損壞。

總之，雷電的本身并沒有變，而是科學技術的發(fā)展，使得人類社會的生產、生產狀況變了。為此，當今時代