雷電防護基本原理

雷電是門綜合多學科的邊緣科學，目前國內外各高等院校尚無雷電專業，相關的專業書籍也是非常少。我們根據自己多年的實踐工作經驗，從基本理論入手，較系統地介紹了各系統防雷基本原理。
雷電是一種宏偉狀觀的自然現象，最初人類對雷電的認識主要體現在人感覺到的“閃電”、“雷鳴”。隨著科學的發展，人類對雷電有了較為深刻的認識，已經明確雷電就是一種“電”。雷電帶來的災難主要是傷害生靈、破壞建筑物、損毀財富等……隨著微電子技術的不斷發展和應用，雷電危害主要體現在對弱電子設備的破壞。
200多年前富蘭克林等科學家發明了避雷針并創立了初步的雷電理論，這標志著人類與雷電斗爭中取得了階段性勝利。200多年后的今天，由于廣大科技工作者不斷努力，已經創立了較為完善的雷電理論。掌握了防護雷電的較為有效的方法，各國及國際上的一些組織都建立自己的雷電防護標準，實踐證明這些標準的執行大大降低了雷電所造成的災害。
現代防雷電理論對雷電現象的描述是：雷云（帶負電荷，也可能是同時帶有正負電荷）之間或雷云對地面上某一點放電及這一放電引起的諸多現象。
從形式上來講，雷擊可分為直接雷擊和感應雷擊兩種，直接雷擊是指雷云之間或雷云對地面上某一點直接放電。感應雷擊是直接雷擊發生時由于電磁感應或靜電感應而引起的雷擊。因為它是伴隨著直接雷擊而發生，通常也稱為二次雷擊。
現代防雷理論將雷電防護當作一個系統工程因為“雷電是一種不以人的意志而轉移的，突發生、少概率的自然現象”只有全面地綜合地考慮才能大大地降低雷電災害，雷電防護的基本原理也是從直接雷擊和感應雷擊兩方面來考慮的。
直接雷擊防護的基本原理是：人為地為雷云建一條放電通路，雷云一旦形成就一定得找一個地方放電，如果我們人為地為雷云建立一條放電通路，可讓雷電沿此通路泄到大地，不讓其流經建筑物等。從而達到了保護的目的。防直接雷擊系統的結構是：接閃器、引下線，地網，接閃器就是人們所常說的避雷針，避雷帶等。放電過程上：雷云先擊穿接閃器現雷云之間的空氣，由此雷云就通過這一空氣通路對接閃器放電，放電電流沿著引下線流到地網。再由地網將電荷疏散中和。
感應雷擊防護的基本原理是：在可能引入感應雷電的線路上安裝恰當的過電壓保護裝置，讓雷電在此流入大地，同時做好室內電磁屏蔽各等電位連接，這樣雷電使所有設備成一等電位體，同時雷電流經過電壓，保護器流入大地，iec將這種裝置稱為防浪涌保護器，我們習慣稱防雷器。
對于直接雷擊的防護，各國及國際上一些組織都有較為成熟的標準，我國的標準為《建筑物防雷設計規范》gb50057-94。而對感應雷擊的防護大都還沒有統一的規范，各國的某些部委立了一些行業標準，國際上的一些組織也只有一些指導性的標準，這主要是因為：感應雷擊電流入侵的途徑都與實地情況有很大的關系。不可能用統一的模式支套，只能在一基本原則指導下，具體情況具體分析，把雷電防護當成一系統工程來做。
雷電防護

自從富蘭克林發明了比雷針以來，隨著科技的進步，雷擊的防護理論和防護措施有很大的突破。
按照目前的雷電理論，雷電的防護主要包括防直接雷擊防護和防感應雷擊防護兩大部分。
1、 直接雷擊的防護
防護原理：是用接閃器將雷電經引下線泄入大地。
防護裝置：主要包括接閃器、引下導體、地網三大部分，其中接閃器通常用避雷針、避雷帶等。引下導體用一定截面積的鋼筋或鋼管。地網是指埋在地下用來泄放雷電的金屬件，地阻有一定的要求。
   這方面在國標《建筑物防雷設計規范（50057-94）》中有詳細論述。本篇就不再多說了。
2、 感應雷擊防護
防護原理：是在有可能引入感應雷電的地方安裝防雷器或對可能感應到雷電的導體加以屏蔽以及合理布線等措施。
途    徑：根據目前的雷電知識，我們認為感應雷電進入建筑物內設備的途徑主要有：
①沿高壓線經變壓器入侵的感應雷擊。高壓線路一般是經過一些空曠地區或高地，最容易成為雷電的上行先導，受到直接雷擊機率較大。
②通信線路在傳輸途中感應雷擊。雷云之間或對大地發生閃擊，對附近架空或埋地的電纜產生強大的電磁感應，比如公眾電話線路，最容易受到這種感應雷擊。
③高壓地反擊作用。比如在城市建筑集中的地區或有高大樹木的地方，高層建筑避雷針或樹木首先接閃，雷電流迅速流入大地，同時由于地阻的存在，在大地產生了高壓區，對埋在在附近低電位的電纜產生感應雷電。感應雷電通過電纜直接擊壞設備。
④建筑物內瞬變空間電磁對通信線路的感應。由于雷擊在建筑物上或者其鄰近地區放電，可以在該建筑物內部或者在一定區域內產生強大的瞬變空間電磁場，對外于建筑物內或這一區域內的電氣環路產生一定的瞬態感應雷電壓。由于這一瞬態雷電壓超過設備通信接口電路（或者其接口芯片）自身所能承受的最大沖擊電壓時，就可能造成通信接口設備的損壞。
防護措施：
①主要是在被保護設備前端安裝有效的防雷器（包括電源防雷器（三相和單相兩種）和信號防雷器）。
②電纜線路的合理布放、附加屏蔽等也是一種有效的保護措施。
③另外地反擊的影響因素由于防雷界無統一的認識，所以其危害影響和防護措施都沒有一致的看法。但防雷接地阻必需小于10歐，否則會影響整體防雷效果。