雷电防护技术讲座教材1

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1、1.概述雷电（Lightning）是一种壮观而又令人恐怖的大气自然现象。雷电威胁着人类的生命安全，常使建筑、电力、电子、通信和航空、航天等诸多领域遭受严重破坏。随着高新技术的迅猛发展，由雷击引起的灾害事故正呈现出上升的趋势。到目前为止，雷电作为一种强大自然力的爆发，尚无法有效地加以制止，人们力所能及的工作是设法限制雷击所造成的破坏作用，将雷击的危害减小到尽可能低的限度。雷电防护（LightningProtection）科学技术也在人类认识自然、抵御自然灾害的过程中不断发展。人类自从认识雷电起，就积极地想方设法

2、采取各种措施以减轻其危害。1749年美国科学家富兰克林（BenjaminFranklin1706~1790）发明了避雷针（Lightningrod），成功地防止了直接雷击。在人类社会将近两个半世纪的防雷史上，以避雷针为主体的传统防雷技术，无疑对生命、财产、建筑物起到了一定的保护作用，但随着科学技术的发展，也暴露了传统防雷技术的局限性。一方面是随着新技术的应用带来了新的雷击方式，另一方面随着科学技术的发展人们对雷电发生机理及其规律的认识更加深刻。现在，雷电防护技术已进入了综合防护阶段。八十年代以来，微电子技术特

3、别是电子计算机技术作为高新技术的发展的支柱技术，其应用已渗透到社会经济生活的各个领域。由于微电子设备对雷电电磁脉冲（LEMP--LightningElectromagneticPulse）特别敏感，雷电这种无时无地都在发生的自然现象对现代社会高度依赖的计算机网络等电子系统潜伏着严重的不安全性，雷电造成的灾害影响到社会经济生活的各个方面，对国民经济造成严重危害。由于电子设备普遍存在绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差，对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁

4、场会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如果防护不当，这些雷害轻则使电子设备工作失灵，重则使电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。为更有效地防止雷击灾害，首先要分析雷电及其雷电电磁脉冲发生的物理过程，认识其成灾规律，从而选用适当的防护器件和装置，设计实施合理的雷电防护系统（LightningProtectionSystem）。由于雷电作为一种破坏因素时，其呈现形式不是单一的（包括直接雷击、感应雷击、雷电入侵波及随机雷击等），其破坏的

5、途径也不是单一的（包括直击雷进雷通道、感应雷进雷通道等），比较行之有效的方法是按照防止直接雷击、感应雷击、雷电入侵波等设计一个综合的雷电防护系统，对一切进雷通道的雷电破坏能量分别采用接闪、分流、均压、屏蔽、接地等手段，对建筑物及其内电子设备进行全方位保护。雷灾事例自然灾害中，雷电引起的灾害算得上最为严重的一种。这不仅仅因为雷电发生频率高，且年年重复发生。全球每昼夜约发生44000次闪电，其中十分之一为地闪。雷灾的严重性还表现在它具有巨大的破坏性，它的产生是目前人类无法控制和阻止的。雷电的特点是雷电放电电压高（

6、可高达500kV以上），雷电电流幅值大（可高达400kA），雷电电流变化快，放电过程时间短（一次雷电放电时间约为40ms），雷电电流波形陡度大。雷电的破坏作用表现在：强大的电流、炽热的高温（30000K，5倍于太阳表面温度）、猛烈的冲击波、剧变的电磁场和强烈的电磁辐射等物理效应，雷电给人类带来种种危害。雷灾的严重性更表现在，雷电通过各种渠道侵害地面物。除直接雷击外，还有雷电的静电感应作用，雷电放电时的电磁感应作用，雷电放电时产生的强烈电磁脉冲，雷电反击以及雷电过电压波可能沿各种架空导线、无线电天线、天线馈线、

7、电缆外皮和金属管线等窜入仪器设备，酿成祸患。雷灾波及面广。户外活动的人和畜的雷击伤亡数逐年增加（我国每年因雷击伤亡人数约为10500人左右）；雷击引发森林大火，击毁古建筑和民房；地面油罐雷击起火，火箭在空中遭雷击爆炸；近二十年来，雷击事故在高层建筑、高压输电线路和易燃易爆场所屡屡发生，特别是在电子设备、计算机网络、通信广播、气象观测、卫星接收、雷达导航等设施的雷击灾害日益严重。以下是雷灾的几个典型事例。1．中世纪，欧洲，教堂·在欧洲中世纪有相当多的人把雷电当作神的意志，认为只能靠祈祷或者敲响教堂里的钟，才能避

8、免闪电的袭击。1784年慕尼黑出版的一本书统计：33年内有386个教堂的尖顶遭雷击，共有103个教堂的司钟员在敲钟时死于雷击。·意大利威尼斯城的圣马可钟楼从1388~1762年9次被毁于雷击。·1718年4月14日Brittany城一夜之间24个教堂遭雷击，其中一个被彻底毁了，2名司钟员毙命。·1767年闪电击中了威尼斯一个贮放了几百吨炸药的教堂的拱顶，引起大爆炸，3000人丧生，威尼斯城大半被毁。