雷电性质及防护措施浅析

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018 12.139

2018 NO.12Science and Technology Innovation Herald科技创新导报雷电性质及防护措施浅析

乌力吉那仁

(内蒙古自治区鄂温克族自治旗气象局 内蒙古海拉尔 021000)

摘 要：众所周知，雷电灾害是气象灾害当中最为严重的灾害之一。每次发生雷电灾害都会给国家和人民带来难以估量的损失，严重威胁人民的生命及财产安全。所以，积极开展防雷工作势在必行。虽然近年来我国防雷工作取得了一定的进展，但是还不完善。因此，本文就雷电灾害的基本概念，类型进行了总结，并提出了针对性的建议及防护措施，希望对防雷工作有所裨益，从而减少雷击事故的发生。关键词：直击雷 感应雷 雷击电磁脉冲

中图分类号：S716 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)04(c)-0139-02

根据全球雷电的卫星观测结果估计[1]：全球每秒钟约有46次雷电发生，而我国每一分钟发生70余次雷电。雷电的频繁发生，极易导致建筑物，电子设备等重要物件的损坏，引起火灾甚至发生爆炸，造成的人员伤亡和经济损失难以估量，对社会产生严重的负面影响。因此，雷电灾害越来越引起国家的注意，积极开展防雷减灾工作并取得了一定的进展，但随着人民生活的日益现代化，大量电子设备、通信设施的广泛应用，雷击灾害呈每年上升的趋势[2]。据中国气象局雷电灾害数据统计，伤亡人数及财产损失如表1所示。

由图1可以看出，农民因雷电受伤和死亡的比例远远大于城市人员，不确定因素也占有较大比例。综合来看，农民是雷灾受害者的主要部分。究其原因，可归结为以下几点[2]：（1）农民防雷意识薄弱，对雷电认识有限，心存畏惧，不了解雷电的危害形式，一旦遭了雷灾认为是老天报应，自我保护意识薄弱。（2）农村防雷科普知识匮乏，农民难以进行有效的自我防御，而且农村经济基础差，很少安装防雷设施以至于农村防雷工作很难展开。（3）农村线路铺设混乱，电视天线较多，雷雨天气容易被雷击中或产生感应电流，流进屋内损毁家用电器。

常伴有暴雨、阵风等现象。云层距离地面相当高，云层表面

温度却较低，会有冰晶产生。由于冰晶，水滴，空气对流等因素使得云层上下产生相反的电荷，当上下表面的电位差相差足够大时就会发生放电现象，其所产生的电流、电压非常高。放电过程中，温度的激增使得空气迅速膨胀，从而产生冲击波，伴有雷鸣。当带点的云层接近地面时，地面突出的物体很容易产生感应电荷，当其与云层电荷差距足够大时，云层就会对地面放电。1.2 雷电的破坏形式及特点

雷电的破坏形式主要有直击雷，感应雷，雷击电磁脉冲等形式[3]。

直击雷：是指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛放电的现象。雷击产生的雷电流相当强大，它的峰值能达到几万到几十万安培。直击雷所产生的电流不仅带有炙热的高温，还带有猛烈的冲击波及电磁辐射，损坏建筑物、

1 雷电的相关概念、类型及特点

1.1 雷电的产生

一般在对流的积雨云中较易产生雷电，雷电产生时常

图1 不同人群雷灾受伤比例

表1 近几年我国雷击灾害造成的人员伤亡及财产损失

年份2004200520062007平均值

雷电灾害事故数人员伤亡雷灾数

575353226265129677577

750598760833735

人员死亡数

710579712827707

人员受伤数

817573610718680

人员死伤总数

15271152132215451387

雷灾损失上百万元事故数

4645593045

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科技创新导报2018 NO.12Science and Technology Innovation Herald电子设备、击死击伤人畜等，造成的遭难往往是灾难性的。其特点是破坏性强，范围小。

感应雷：是指在电磁感应作用下，带电的云层使地面某一范围（如建筑物上的金属部分，金属管道，电源线等）带上与该云层相反的电荷，当云层电荷因直击雷发生而迅速消失后，被感应而带上电荷的地面由于电阻大，散流速度较慢，电荷不会马上消失进而产生局部高电位，有可能发生闪击的现象。其特点是，危害范围比较大，发生比较隐蔽，发生的概率较大，造成的后果甚至比直击雷还严重。

雷击电磁脉冲：雷击电磁脉冲是一种干扰源。指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。雷击电磁脉冲往往通过架空线路或者电缆线路对电子设备造成干扰，使电子设备失误操作，严重时有可能造成损坏。如某数据中心，集全体技术人员历时三年的研究成果和宝贵数据因一次雷灾而化为乌有。

此外，还有球形闪电，声波等形式对周围造成破坏[4]。当人类进入信息时代，电子设备进入千万家，雷灾对人们造成的灾害形式多样，范围宽广，经济损失逐步扩大，后果严重。

2 针对性的防护措施

2.1 直击雷的防护

通常在被保护的物体高处安装避雷针是防止直击雷的有效措施[5]。避雷针主要由接闪器，引下线和接地体组成，当雷云出现在地面上空时，接闪器的存在会使周围感应电场发生畸变，使其周围电场变强从而吸引雷电，然后强大的雷电电流通过引下线和接地体进入大地。安装避雷针的举措比较适合地面低矮的建筑物和高处比较突出的物体。

2.2 感应雷防护

利用法拉第笼原理设计的笼式避雷网是防御雷电引起的电磁感应和雷击电磁脉冲的最好选择[6]。建筑物中的金属部分连接起来，很容易就能做出法拉第笼，从而防御电磁波的辐射，使电子设备被很好的屏蔽起来。为此，防御雷电对接地和室内布线都有着严格的要求。接地应满足：室内为树干式接线布置，不得形成环路，不得平行，采用综合共同接地方式。若是单点接地，为避免杂散电流，应置于室底层并与室外接地装置连接。室内布线应满足：线路主干远离外墙，电子设备线都要穿过金属管进行防护。

2.3 等电位连接

等电位联接[7]：是指用等电位导体将各类电子设备及导电装置连接起来，这样就可以减少装置之间或装置与

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环境科学

建筑物金属部分因雷电感应而产生的电位差，使其在电子设备可以接受的范围之内，从而避免因电位差过大被击穿损坏。等电位联接分为:总等电位联接(MEB)和局部等电位联接(LEB)。等电位连接是雷电反击的有效防治措施，还可以起到均压与分流的作用，因此这一举措被广泛应用。例如生活中常用到的避雷器，将之与大地联接就可以均衡导线与接地系统间的电位差，这也可以说是一种等电位连接。

3 结语

为了更好地开展防雷减灾工作，首先，应该做好对防雷知识的宣传与普及工作，尤其是农村人民，对防雷的重要性认识不够，意识淡薄，盲目恐惧。对此，相关政府及部门应积极宣传（播放科幻片，粘贴板报等），或者派遣专门人员进行授课并对一些雷击事件进行分析，提高农民的防雷意识及能力。其次，政府部门应该对防雷工作足够重视，并加大资金投入，确保每家每户，每个重要场所都具有比较完善的防雷设施，并且其质量能得到很好的保证。构建完善的防雷系统，做到一旦发生雷灾，相关部门可以得到第一手资料并迅速反应，减少雷灾带来的人员伤亡及损失。最后，新的生活环境对防雷工作提出了更高的要求，相关工作人员要不断地学习新的知识和技能，提高自身工作能力甚至在原有基础上进行创新。

参考文献

[1] 封心充.农村雷电灾害原因及防雷减灾对策[J].现代农业科技,2017(11):209,211.

[2] 吴磊,马静.加快推进防雷减灾体制机制改革[J].科技资讯,2017,15(16):221-222.

[3] 麻碧华.强雷区农村防雷的现状与对策研究[D].山东师范大学,2008.