現代防雷技術，你了解多少？

防雷：現代防雷技術，你了解多少？

前言：

現代防雷技術是一項系統工程，包含外部防雷和内部防雷兩個方面。外部防雷既是對直擊雷的防護，由接閃器(接閃杆、接閃帶、接閃線、接閃網)、引下線、接地體，作用是接閃、洩放雷電流，通過該措施可将大部分雷電能量直接導入大地。内部防雷主要由屏蔽、等電位、過電壓保護和安全距離等組成，其作用是均衡系統電位，限制過電壓幅值。

發展曆史

當人們了解雷本身也是一種電的現象後，就開始用科學的眼光來觀察這一自然現象，希望了解其規律以趨利避害。

接閃杆是早期的防雷裝置，其頂端高于被保護的建築物，引導其周圍一定範圍的雷雲向其放電，使得接閃杆較周圍的其他物體易接受雷電閃擊，從而使建築物得到保護。

接閃帶(網)是由接閃杆演化而來的，是在建築物的屋脊和屋頂四周敷設的金屬導體，用于保護建築物，其優點是敷設簡便、造價低。而且它在接閃後由相互連通的導體分流，再由多根引下線洩散雷電流，采用多根引下線的結果是使室内、室外設備上産生的過電壓降至低。

法拉第籠型防雷方式則是利用建築物結構鋼筋網格構成，可同時解決建築物屏蔽和等電位等問題，大地增加了建築物防雷的穩靠性。

電力高壓線通過架設架空地線獲得直擊雷保護後，與高壓線連接的發、配電設備仍然會被過電壓損壞，這都是由于雷電感應作用所緻，為抑制導線中直擊或感應的電湧，人們發明了線路避雷器。

防雷設施原理

早期的線路避雷器是開放的空氣間隙。人們将一根導線的一端連在輸電線上，另一根導線的一端接地，兩根導線的另一端相隔距離構成空氣間隙的兩個電極，調節間隙距離可确定其擊穿電壓，擊穿電壓的設定應略高于輸電線的工作電壓，這樣當電路正常工作時，空氣間隙相當于開路，不會影響線路的正常工作。

當雷電過電壓侵入時，空氣間隙被擊穿，過電壓被移位到很低的水平，過電流也通過空氣間隙洩放入地，實現了電湧保護器對線路的保護。半導體技術的發展為我們提供了澳门新莆京4117需的新材料，比如穩壓管等，其伏-安特性是符合半導體線路防雷的要求，隻是其通過雷電流的能力弱，使得普通的穩壓管不能直接用作電湧保護器。早期的半導體電湧保護器是以碳化矽材料做成的閥式避雷器，它具有與穩壓管相似的伏-安特性，但通過雷電流的能力很強。不過很快人們又發現了金屬氧化鋅材料，其伏-安特性好，并具有響應時間快、通流容量大等許多優點。因此，目前普遍采用金屬氧化鋅等作為電湧保護器的非線性元件。

随着通信技術的發展，又産生了許多用于通信線路的電湧保護器，由于受通信線路傳輸參數的約束，這一類電湧保護器要考慮分布電容和電感等影響傳輸參數的指标，但其防雷原理基本一樣。

雷（閃電）的危害

一部分帶電的雲層與另一部分帶異種電荷的雲層，或者是帶電的雲層對大地之間迅猛的放電。這種迅猛的放電過程産生強烈的閃電并伴随大的聲音。這就是我們所看到的閃電和雷鳴。

當然，雲層之間的放電主要對飛行器有危害，對地面上的建築物和人、畜沒有很大影響，雲層對大地的放電，則對建築物、電子電氣設備和人、畜危害大。

通常雷擊有三種主要形式：

其一是帶電的雲層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象，叫做“直擊雷”。其二是帶電雲層由于靜電感應作用，使地面某一範圍帶上異種電荷。當直擊雷發生以後，雲層帶電消失，而地面某些範圍由于散流電阻大，以緻出現局部高電壓，或者由于直擊雷放電過程中，大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物産生電磁感應發生高電壓以緻發生閃擊的現象，叫做“二次雷”或稱“感應雷”。其三是“球形雷”。

高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動，因此形成波浪并發出聲音。

直擊雷

帶電的雲層對大地上的某一點發生猛烈的放電現象，稱為直擊雷。它的破壞力大，若不能将其瀉放入大地，将導緻放電通道内的物體、建築物、設施、人畜遭受嚴重的破壞或損害——火災、建築物損壞、電子電氣系統摧毀，甚至危及人畜的生命安全。

雷電波侵入

雷電不直接放電在建築和設備本身，而是對布放在建築物外部的線纜放電。侵入并危及室内電子設備和自動化控制等各個系統。因此，往往在聽到雷聲之前，我們的電子設備、控制系統等可能已經損壞。

感應過電壓

雷擊在設備設施或線路的附近發生，或閃電不直接對地放電，隻在雲層與雲層之間發生放電現象。閃電釋放電荷，并在電源和數據傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應生成過電壓。

雷擊放電于具有避雷設施的建築物時，雷電波沿着建築物頂部接閃器（避雷帶、避雷線、避雷網或避雷針）、引下線洩放到大地的過程中，會在引下線周圍形成大的瞬變磁場，輕則造成電子設備受到幹擾，數據丢失，産生誤動作或暫時癱瘓；嚴重時可引起元器件擊穿及電路闆燒毀，使整個系統陷于癱瘓。

系統内部操作過電壓因斷路器的操作、電力重負荷以及感性負荷的投入和切除、系統短路故障等系統内部狀态的變化而使系統參數發生改變，引起的電力系統内部電磁能量轉化，從而産生内部過電壓，即操作過電壓。

操作過電壓的幅值雖小，但發生的概率卻遠遠大于雷電感應過電壓。無論是感應過電壓還是内部操作過電壓，均為暫态過電壓（或稱瞬時過電壓），終以電氣浪湧的方式危及電子設備，包括破壞印刷電路印制線、元件和絕緣過早老化壽命縮短、破壞數據庫或使軟件誤操作，使一些控制元件失控。

地電位反擊

如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建築物或設施，高度破壞性的雷電流将從各種裝置的接地部分，流向供電系統或各種網絡信号系統，或者擊穿大地絕緣而流向另一設施的供電系統或各種網絡信号系統，從而反擊破壞或損害電子設備。同時，在未實行等電位連接的導線回路中，可能誘發高電位而産生火花放電的危險。

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