燕郊高尔夫会所及其移动基站所处雷电环境的分析

1、燕郊高尔夫会所及其移动基站所处雷电环境的分析（针对雷击事故的案例分析和建议的改造方案）防雷事业部2009年6月24日一、概述二、现场勘察报告三、雷电环境的评估和设施雷击概率计算四、建筑物信息系统的雷电防护分级：五、雷击事故的案例分析六、现有环境下要求的雷电防护等级七、建议的方案和改造措施八、预算一、概述2009年6月24日我单位应移动公司的要求，对燕郊一处高尔夫会所及其移动基站的防雷系统进行了现场勘察。希望能就其近期出现的雷击事故和存在的防雷隐患提出科学的依据和解析，并能据此提出可行性防雷方案。参与人员：；二、现场勘察报告1高尔夫会所及移动基站的平面示意图概述：会所地处燕郊开发区的空旷地带，地

2、势平坦，土壤潮湿，有人工湖在球场内；会所中心方圆5-10公里无高大建筑物。会所建筑和会所内的移动通信基站铁塔为较高突起物。三河为廊坊雷暴日最高的地区，达35日/年。2. 高尔夫会所各系统概况高尔夫会所包含的各系统分别是高低压配电系统、程控电话交换系统、以太网办公网络系统、卫星接收系统、给排水泵房等；高低压配电系：10KV高压到终端杆后换铠装电缆引入会所内的变压器（约1000米），变压器低压侧出线到达组合开关柜，由组合开关柜配电到会所内的各个用电系统。如弱电机房、泵房、大楼照明等等。机房内设有双电源供电系统，同时设有UPS后备电源。去年的雷击事故中两个变频器因浪涌被损坏；UPS主机被损坏。高压终

3、端杆处加装有高压避雷器，变压器前端没有再加装避雷器。开关组合柜内没有SPD，变频器柜内各加装了40KA的SPD。程控电话交换系统：电缆一条为埋地引入（500米），另一条架空150米埋地引入。电缆无屏蔽处理，进入机房后有部分过流保险丝端子，没有加装防雷保安单元。系统通过交换机分配实现，线路的敷设均在室内穿墙敷设。电话系统在本月的雷击事故中瘫痪。主要损坏了交换机的主板。以太网办公网络：光缆经过光猫和交换机实现数据传输，室内布线为普通双绞线穿墙敷设。有部分线路已加装以太网100M防雷器，因有衰减而甩开。卫星接收系统：卫星接收天线放置在会所建筑外，通过同轴电缆与弱电机房内的接收机相连。卫星接收天线的高

4、频头在雷雨天气时被损坏。今年初上的防雷项目中增加了高频头的保护。泵房系统：泵房的电源由低压配电室内的变频器引出，电缆为三相五线，两路中只有一路为铠装电缆。3.移动基站的系统概况进出机房的线路有电源线、天馈线、光缆，接地系统为铁塔的基础接地，接地电阻约2欧姆，有二级防雷器。电源线引自会所的开关柜。馈线由铁塔发射天线到室内BTS连接。光缆到接线盒再到光端机。铁塔高52米，避雷针、引下线、接地等的外部防雷系统完善。接地网接地电阻符合要求，但地网的面积和结构不合理。去年雷击的事故中损坏了开关电源的控制板和空调的控制板。4现有系统的防雷配置情况在高压终端杆有电力部门配置的高压避雷器，在配电室内的变频器柜

5、内各有一组二级SPD，机房内有三级防雷插座。网线有部分SPD未安装（影响网速），同轴馈线SPD加载到了卫星接收天线上等。5.弱电机房的进出线路两根电话电缆，一根光缆，双电源市电；接地系统良好，机房做了等电位处理（设置了均压环，机壳、SPD、设备等做了接地处理）。光缆加强筋接地处理不规范，还有部分设备接地处理不规范（带绝缘漆，电气接触不良）。20芯电话电缆无屏蔽埋地引入，电缆长度约500米。光缆和50芯电话电缆从会所大门处架空到机房附近埋地引入。架空约150米。三、雷电环境的评估和设施雷击概率计算会所地区为空阔的旷野，且有人工湖泊处在其中，当地雷暴日数为35天/年，会所内人员会经常看见附近地闪的

6、发生，范围1-5公里范围内。会所建筑物及其设施（含铁塔）可能遭受的雷击概率计算：按建筑物年预计雷击次数N1和建筑物入户设施年预计雷击次数N2确定N（次/年）值，N=N1+N2计算如下：1、建筑物年预计雷击次数（N1）可按下式确定N1=KNgAe =20.024351.3Ae式中：K校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构的建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处，地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿地带的建筑物取1.5。Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/(km2a)；Ng=0.024 T

7、d1.3(次/km2a)Td年平均雷暴日（d/a）。根据当地气象台、站资料确定；Ae建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；会所按长宽各3公里计算，每年在会所附近发生的雷电次数约为Ng（会所面积）= 0.024351.3（33KM）=21.96（次）。在此K取2，Td为35，Ae约0.06 km2；求得：N1=KNgAe =20.024351.3Ae=0.293次2、入户设施年预计雷击次数（N2）按下式确定N2NgAe（0.024351.3）（Ae1Ae2）式中：Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度；次/(km2a)Td年平均雷暴日（d./a）。根据当地气象台、站资料确定；Ae1电源线缆

8、入户设施的截收面积（km2），见表A.1；Ae2信号线缆入户设施的截收面积（km2），见表A.1。Ae1：包括埋地低压电缆、埋地高压电缆（0.022 km2）Ae2：包括埋地信号电缆和架空信号电缆（0.44 km2）N2=NgAe=(0.024351.3）（Ae1Ae2）2.44（0.022+0.44）=1.128（次/年）3、会所及其建筑物及入户设施年预计雷击次数（N）的计算等效面积按长200米、宽300米、高15米计算。NN1+N21.128+0.293=1.421（次/年）4、铁塔年预计雷击次数计算：N1=KNgAe =20.024351.3（0.0102）0.0498（次/年）N2Ng

9、Ae（0.024351.3）（0.002+0.02）0.1074（次/年）等效面积按长10米、宽5米、高52米计算。NN1+N20.0498+0.1074=0.1573（次/年）通过带入现场数据到计算公式，我们演算出会所所在地的建筑物、构筑物、线缆、包含在内的铁塔、球场等预计可能出现的雷击概率数据。它科学有效的说明了会所区域及其设施、设备、人等所处的雷电环境概况。雷击可能性和危险性的评估，可以合理的推演为什么雷击事故频频发生的原因。四、建筑物信息系统的雷电防护分级建筑物电子信息系统的雷电防护等级按防雷装置的拦截效率划分为A、B、C、D 四级。（1）雷电防护等级应按下列方法之一划分：1. 按建筑

10、物电子信息系统所处环境进行雷击风险评估，确定雷电防护等级；2. 按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级。对于特殊重要的建筑物，宜采用上述规定的两种方法进行雷电防护分级，应按其中较高防护等级确定。（2）按建筑物电子信息系统所处环境进行雷击风险评估确定雷电防护等级建筑物及入户设施年预计雷击次数（N）的计算：NN1+N21.128+0.293=1.421（次/年）可接受的最大年平均雷击次数NC的计算：因直击雷和雷电电磁脉冲引起电子信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数NC按下式确定：NC=5.8101.5/C0.0306（次/年）式中： C各类因子 C=C1+C2+C3+C4+

11、C5+C6C1 为信息系统所在建筑物材料结构因子。当建筑物屋顶和主体结构均为金属材料时，C1 取0.5；当建筑物屋顶和主体结构均为钢筋混凝土材料时，C1 取1.0；当建筑物为砖混结构时，C1 取1.5；当建筑物为砖木结构时C1 取2.0；当建筑物为木结构时，C1 取2.5。（C1 取1.0）C2 信息系统重要程度因子，等电位连接和接地以及屏蔽措施较完善的设备C2 取2.5；使用架空线缆的设备C2 取1.0；集成化程度较高的低电压微电流的设备C2 取3.0。（C2 取1.0）C3 电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子，一般，C3取 0.5；较弱，C3 取1.0；相当弱，C3取3.0。

12、注：一般指设备为GB/T16935.1-1997 中所指的I 类安装位置设备，且采取了较完善的等电位连接、接地、线缆屏蔽措施；较弱指设备为GB/T16935.1-1997 中所指的I 类安装位置的设备，但使用架空线缆，因而风险大；相当弱指设备集成化程度很高，通过低电压、微电流进行逻辑运算的计算机或通信设备。（C3 取1.0）C4 电子信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子，设备在LPZ2 或更高层雷电防护区内时，C4取0.5；设备在LPZ1 区内时，C4 取1.0；设备在LPZ0B 区内时，C4取1.52.0。（C4 取1.0）C5 为电子信息系统发生雷击事故的后果因子，信息系统业务中断不

13、会产生不良后果时，C5 取0.5；信息系统业务原则上不允许中断，但在中断后无严重后果时，C5 取1.0；信息系统业务不允许中断，中断后会产生严重后果时，C5 取1.52.0。（C5 取1.0）C6表示区域雷暴等级因子，少雷区C6 取0.8；多雷区C6 取1；高雷区C6 取1.2；强雷区C6 取1.4。（C6 取1.0）（3）将N 和 Nc 进行比较，确定电子信息系统设备是否需要安装雷电防护装置：1 当NNc 时，可不安装雷电防护装置；2 当NNc 时，应安装雷电防护装置。（4）按防雷装置拦截效率E 的计算式E=1-Nc/N 确定其雷电防护等级：1 当E0.98 时 定为A 级；2 当0.90E

14、0.98 时 定为B 级；3 当0.80E0.90 时 定为C 级；4 当E0.80 时 定为D 级。0.90（E=1-Nc/N=1-0.0306/1.421=0.9785）0.98定为B 级；二、按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级表4.3.1 建筑物电子信息系统雷电防护等级的选择雷电防护等级电子信息系统A 级1.大型计算中心、大型通信枢纽、国家金融中心、银行、机场、大型港口、火车枢纽站等。2.甲级安全防范系统，如国家文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。3.大型电子医疗设备、五星级宾馆。B 级1.中型计算中心、中型通信枢纽、移动通信基站、大型体育场（馆）监控系统、证券中心

15、。2.乙级安全防范系统，如省级文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。3.雷达站、微波站、高速公路监控和收费系统。4.中型电子医疗设备5.四星级宾馆。C 级1.小型通信枢纽、电信局。2.大中型有线电视系统。3.三星级以下宾馆。D 级除上述A、B、C 级以外一般用途的电子信息设备以上信息系统依据上表和计算公式被定义为B 级。五、雷击事故的案例分析05年投入运营到09年，会所内共有三次雷击事故。05年运营时没有雷击事故，06年在会所附近建设了移动基站（铁塔高52米），06、07年没有发生雷击事故（有故障发生），08年两次雷击分别损坏坏了两台变频器、UPS主机、高频头、移动基站的开关电源控制板和空调控

16、制板等；今年损坏了电话程控交换机，致使系统瘫痪。事故案例分析：从雷击的损坏设施来看，多部分是雷电波侵入造成的事故（电源线路的雷电波侵入造成了变频器、UPS主机、开关电源控制模块、空调控制板等的损坏；信号线路的雷电波侵入造成了高频头的损坏和电话程控交换机的损坏），而非直接雷击效应所致（因为雷电波侵入的破坏路径比较单一，而直接雷击的破坏效应较多，破坏强度较大、影响面积和范围较广）。见直击雷效应和雷电波侵入效应,附A。雷电波侵入有两种耦合路径：一是雷电直接击在架空线路上，成为电阻直接耦合。二是附近雷击产生的雷击电磁脉冲对线路的电磁耦合（导线切割磁力线产生电动势）。因为线路引入的方向不一样，附近雷击时

17、并不是所有线路都能产生耦合,见图。垂直于雷击点的线路耦合就小或者不被干扰，而平行于雷击点线路耦合就大或者被干扰。比如电源线被雷击，而信号线被雷击。同时电磁感应的大小取决于雷击能量的大小和距离。同样的环境下设备和系统的抗干扰强度确定系统是否安全。比如电源系统没事，信息系统瘫痪。直接雷击产生的雷电波侵入可能性较小，因为会所内所有的线路基本都是地埋引入，虽有部分架空也是沿墙壁敷设。因此均不可能遭受直接雷击。高压线路有直接雷击的可能性，因为有高压终端杆的避雷器保护能起到一定的保护作用，但其残压和后端1000米长的埋地高压线路受电磁感应的几率较大。都是雷电波侵入的直接原因，变压器被击跳闸就是直接雷击或电

18、磁感应造成的。通过计算雷击概率和雷击密度，人工湖附近是雷电高发环境。因为它是高、低土壤电阻率的交界面，发生地闪的密度和频率较高。同时距离会所较近（100米），雷击时的电磁脉冲对系统的干扰是主要的。干扰多针对于电源线路和通信线路，在没有屏蔽的情况下，敷设的线路都比较长是雷击事故的主要原因。而雷击事故源于铁塔的说法是没有依据的，首先会所建筑和铁塔本身受到直击雷的概率分别为0.293%和0.0498%，相比较入户线缆的雷击概率，他们是较小的。即，铁塔有引雷的可能性约为0.0498%，但系统雷击事故的发生主要在于入户线缆较长且没有可靠的屏蔽和防浪涌措施。六、现有环境下要求的雷电防护等级建筑物应按二类防

19、雷建筑物设计，信息系统应按照B类进行设计。划分标准来自建筑物防雷设计规范GB50057-2000和建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004.七、建议的方案和改造措施电源系统的防雷改造方案：高压埋地电缆应做好两端铠装层的接地处理，单独一端接地并不能起到屏蔽的效果。若是非铠装电缆则应穿钢管敷设并做好两端的接地处理。同时在低压配电室的变压器高压端加装高压避雷器。在组合开关柜内加装防雷箱，有雷击计数和峰值记录功能的、最大通流120KA、UC385V,电压保护水平小于2.5KV。在大楼的总配电柜加装最大通流80KA、UC385V,电压保护水平小于2.0 KV的SPD。对泵房和低压配电室连接

20、的电缆实施屏蔽处理，屏蔽体可选用钢管。并要做好接地，接地电阻不应大于10欧姆。移动通信基站的电源线路也应采用屏蔽电缆，且应做好接地处理，接地电阻不应大于10欧姆。同时在配电箱处和开光电源处加装一级最大通流量80KA和二级40KA的SPD。直流电源和系统应加装直流SPD（20KA,75UC）。电话线缆的改造方案：对无屏蔽的电话电缆实施屏蔽处理。可采用全程穿金属管埋地实现，并对金属管实施接地处理。接地电阻不应大于10欧姆。当不能实现穿钢管和/或埋地时应在机房内的进线端加装集成电话线SPD实现电压的箝位和泄流。对独立的外线系统应在电话前端加装对应接口和电压级别的SPD。室内信息线路的改造方案：对重要

21、的线路实施穿金属软管敷设的做法实现线路屏蔽。或在终端设备上加装对应接口和电压级别的SPD。对线路直线超过30米者应实现双端保护。对于光缆的防护：光缆加强筋应做好可靠接地，接地电阻不应大于4欧姆。宜在室外增加接线盒，把光缆加强筋在室外就截断，不引入室内。天馈线的改造：天馈线设有室外接地排，在室外已经接地，宜在室内设立室内接地排做第二次接地处理。室内地排与室外地排分开敷设。室外地排要求单独引入地网。基站接地系统的改造：建议在机房周围敷设垂直和水平接地体组成的机房地网，地网面积大于1010米，增加铁塔地网面积达到1010米，机房地网应与铁塔地网和低压配电室的地网相连接，实现联合接地的要求。地网连接不

22、应少于两点。建议联合接地系统下基站内的设备和接地系统实现M型网型等电位连接网络。即，设置均压环，所有机壳和设备的接地就近接到均压环上。均压环对角两点接地。会所的弱电机房改造：设置的均压环和等电位连接网络应规范和标准，做到电气可靠连接。电源配电箱内设置最大40KA、UC320V、电压保护水平小于1.5KV的二级SPD,UPS和弱点设备的电源系统通过防雷插座实现第三级的雷电保护。接地系统与大楼的接地系统形成联合接地，接地电阻不应大于4欧姆。光缆加强筋设置独立地排可靠接地。电话线加装集成电话线路SPD。网线加装通信速率100M、衰减小、RJ45接口的SPD。所有SPD均应可靠接地，接地电阻不应大于4

23、欧姆。所有屏蔽体均应两端接地，接地电阻不应大于10欧姆。八、预算序号项目设备名称数量单价1电源线屏蔽和接地2电话线屏蔽和接地3高压避雷器SPDZYGY-10KV/334一级防雷箱ZYBS-12015一级防雷模块ZYMS-80/3+NPE16二级防雷模块ZYMS-40/3+NPE7三级插座ZYC-20/48网线SPDZYW-RJ45/100M9同轴线SPDZYT-BNC-F电话线集成SPDZYD-110/10接地附A二、雷击的分类1、直接雷击-直击雷及其效应；直接雷击（包括雷电直击、雷电侧击）：雷电活动区内，雷电直接通过人体、建筑物、设备等对地放电产生的电击现象。是带电云层（ HYPERLINK

24、 /view/819630.htm t _blank 雷云）与 HYPERLINK /view/36375.htm t _blank 建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，主要危害建筑物、建筑物内电子设备和人。 直击雷的电压峰值通常可达几万 HYPERLINK /view/146849.htm t _blank 伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十KA乃至几百KA，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几us到几百us）就释放出来，

25、从瞬间功率来讲，是巨大的。 防避直击雷通常都是采用 HYPERLINK /view/31415.htm t _blank 避雷针、避雷带、 HYPERLINK /view/570496.htm t _blank 避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。2、间接雷击-雷电感应效应和雷电波侵入；所谓间接雷击主要是由雷电感应和雷电波引入等方式侵入建筑物、信息系统中对电子设备、人员造成危害的电击现象。雷电感应：雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花从而损害设备。电磁感应因磁通量变

26、化产生感应电动势的现象;电磁感应是由于在雷电闪击时，由于雷电流的变化率（波头上升陡度）大而在雷电流的通道附近就形成了一个很强的、迅速变化的感应电磁场，这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，造成对人体或设备的二次放电，从而损坏电气设备和造成人员伤亡。静电感应一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端这种现象叫静电感应雷电的静电感应：是指当雷云来临时地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集起大量的

27、雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，云中的电荷就变成了自由电荷，从而产生出很高的静电电压（感应电压）其过电压幅值可达到几万到几十万伏，这种过电压往往会造成建筑物内的导线，接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害。雷电波侵入当直击雷或雷电感应作用在在架空线路上或空中金属管道上而产生的冲击电压、高电位沿线或管道迅速传播侵入建筑物内，对电气设备造成危害或使建筑物内的金属设备放电，引起破坏作用。其传播速度为3x108ms。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触电事故。属于雷电侵人波造成的雷电

28、事故很多，在低压系统这类事故约占总雷害事故的70%。三、雷电的侵入路径作为干扰源的雷电电流和雷击电磁场主要是通过路和场二种形式耦合干扰信息系统的电子设备的。其一、通过导线传导，即通过设备的信号线、控制线、电源线等侵入设备，统称传导干扰。其二、雷击周围空间存在的电场和磁场，会对邻近设备产生干扰，叫近场耦合干扰。当雷击能量以电磁波的形式向远处传输，从而干扰远处的设备时，称为远场辐射干扰。这两种形式可称为辐射干扰，即通过场的干扰。 路-导体路径(雷电流走的电路)；外部防雷装置-高电位反击雷电直接击在建筑物（构筑物）的外部防雷装置上，通过外部防雷装置提供的通路泄放雷电能量。直击雷防护装置(避雷针)在引

29、导强大的雷电流流入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压，对周围与他们靠得近而又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差必然引起电击。金属管线-电源线、信号线、自来水煤气管道等导体；雷电能量通过电磁感应和直接雷击耦合到架空的金属管道或电源线、信号线上，由上述导体把雷电能量引入到室内，对室内的设备、人员产生危害；接地系统-地电位反击、跨步电压；因直接雷击引起的暂态电位抬升使得接地系统（工作地、安全保护地）原来的零电位参考点发生变化（零V变为几百KV），因此雷击后基于原来参考点安全的系统或空间变成了高危险环境。直接威胁到设备的绝

30、缘及人身可能的电击危险。同时，暂态电位抬升发生时还存在跨步电压的危险；地电位反击 跨步电压场-电场和磁场； 近场耦合干扰（雷击周围空间存在的电场和磁场，会对邻近设备产生干扰）雷击铁塔避雷针时，铁塔不同高度位置处（N点）的电位可以依据式：UN=iR+ir+L0Hdi/dt 来确定；I为100KA时UN约为1641KV；L0：引下线单位长度电感；di/dt：雷电流陡度；H:距接地体高度（N点的高度）；R：接地电阻；I:雷电流幅值 r:导体电阻远场辐射干扰（当雷击能量以电磁波的形式向远处传输，从而干扰远处的设备）建筑物附近雷击时，在隔栅形大空间屏蔽内，即在LPZ1区内的磁场强度从H0减小为H1：H1

31、 = H0 / 10SF/20 (A/m) H0为没有屏蔽时区域内某点的磁场强度，H1为采取屏蔽措施后的该点的磁场强度，SF为屏蔽系数。Sa邻近雷击Sa邻近雷击屏蔽体屏蔽空间内部的磁场入射磁场强度H0（伴随雷击产生的磁场）LPZ1H1远场辐射干扰（电磁辐射干扰） 近场耦合干扰四、雷击的破坏作用和危害： 热效应的破坏作用，-火灾，溶化在雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，由于雷电流幅值高达数十至数百千安，其热效应可以在雷击点局部范围内产生高达600010000C，甚至更高的温度，能够使金属熔化，树木、草堆引燃；当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时，可以将线路熔断。这些由雷电流的巨大

32、能量使被击物体燃烧或金属材料熔化的现象都属于典型的雷电流的热效应破坏作用，如果防护不当，就会造成灾害。机械力的破坏作用；-爆炸，扭曲在发生雷击时，雷电的机械效应所产生的破坏作用表现为两种形式：（1）是雷电流流过金属物体时产生的电动力；由电磁学可知，在载流导体周围的空间存在着磁场，而在磁场中的载流导体又会受到电磁力的作用。如果i1与i2 同向，在电动力作用下，两根导体之间将相互吸引， 有靠拢的趋势。 同理，如果i1与i2 反向， 则两根导体在电动力的作用下就会相互排斥，有分离的趋势。因此，在雷电流的作用下，载流导体就有可能会变形，甚至会被折断。 (2)是雷电流注入树木或建筑构件时在它们内部产生的

33、内压力。由于雷电流幅值很高，且作用时间又很短，当雷击于树木或建筑构件时，在它们的内部将瞬时地产生大量热量。在短时间内热量来不及散发出去，以致使这些内部的水分被大量蒸发成水蒸气，并迅速膨胀，产生巨大的内压力。这种内压力是一种爆炸力，能够使被击树木劈裂和使建筑构件崩塌。冲击波的破坏作用；-电击，绝缘击穿在雷云对地放电过程中的回击阶段，放电通道中既有强烈的空气游离又有强烈的异性电荷中和，通道中瞬时温度非常高，这使得通道周围的空气急剧膨胀，以超声波速度向四周扩散，从而形成冲击波。同时，通道外围附近的冷空气被严重压缩，在冲击波波前到达的地方，空气的密度、气压和温度都会突然增大，产生剧烈振动，这种冲击波与

34、爆炸时产生的冲击波是类似的，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破坏或伤害。 冲击波向外传播的速度远大于声速， 但很快就会衰减，转化为声波，于是人们就能够听到雷鸣声。冲击波的强度与回击时雷电流的大小有关，其破坏作用与波阵面气压和环境大气压有关。雷灾特点； 80年代以后，雷灾出现新的特点,这主要是因为一些高大建筑的兴起,如高层智能大厦，微波站、天线塔等都会吸引落雷，从而使本身所在建筑及附近建筑遭到破坏。增设的各种架空长导线反倒引雷入室，使避雷装置失去作用。另外，随着微电子技术高度发展及广泛应用到各个领域，使雷害对象也发生了转移，从对建筑物本身的损害转移到对室内的电器、电子设备的损害。以至发生人身伤亡

35、事故。随之防雷对象也由强电转移到弱电。雷电产生的电磁感应已成为主要危害。可以概括为：（1）受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；（2）从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。前面是指雷电的受灾行业面扩大了，这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。例如二000年七月二十五日14点40分左右，一次闪电造成漕宝路桂菁路附近二家单位同

36、时受到雷灾，而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如一九九九年八月二十七日凌晨2点，某寻呼台遭受雷击，导致该台中断寻呼数小时，其直接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损失。（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损

37、坏。五、雷电的耦合机制：雷电能量（雷电流、电磁能）通过阻性耦合、感性耦合、容性耦合等方式侵入到各种系统中去；1电流耦合：当雷闪击在接闪器（或建筑物的金属构件）上，虽然接闪器、引下线和接地装置的阻值很小，但由于雷电流幅值大，陡度（di/dt）大，会在瞬间使引下线和接地装置的电位骤升上百千伏（对远处大地一零电位而言）。如图7所示，当di/dt=100KA/s时，在图中所示的回路上产生的感应电压Ust=200KV。同理，当有屏蔽层的电缆流过雷电流时，di/dt和屏蔽金属层的电阻也会使芯线与屏蔽层间产生感应电压。在有相当高的电位差的引下线与建筑物内金属线缆之间、在屏蔽电缆的外皮与芯线之间、在不同的接地

38、装置之间均有可能发生放电现象，这种现象称为闪络，跳击或反击。 2磁场耦合和电场耦合：雷电通道中（或接闪器、引下线的导体中）的雷电流产生的电场和磁场会在闭合环路中产生感应电压，从而对环路及环路中的设备产生干扰。在场的干扰中可分为近场（感应场）和远场（辐射场）当干扰源与设备的间距r相对于干扰信号的波长很大（r/2）时，干扰源的性质表现为辐射干扰源，其场的性质是辐射电磁场，其特点是电场和磁场同时存在，它们的比值（电磁波的波阻抗）Z=E/H=377。当r/2时为传导干扰源，其场的性质表现为传导干扰源，其场的性质主要表现为电场或主要表现为磁场，视干扰源的性质而定。高电压，电流小的源，其场主要为电场、Z3

39、77；电压低，电流大的源，其场主要表现为磁场，磁场的Z377。电场或磁场都属于近场（感应场、似稳态场、准稳态场），其干扰频率一般都比较低。 当空气击穿放电的电场强度值在500KV/m范围时，在从雷击点至100m的范围内，可能受电场影响耦合产生过电压，虽然此时雷击主放电尚未发生。在雷击发生之后，雷电电场衰减消失，这时电场的变化率在500（kV/m）/s范围内仍起耦合作用。 3电容耦合：（电场耦合）任何两块金属之间都存在着电容，其间距越大，电容越小；金属块的尺寸越大，电容越大。雷电电场可通过场的形式（如上一节所述）耦合干扰设备。也可以通过流经的导体构成骚扰源电路干扰接收线路。由电容耦合在接收电路上

40、产生的电压U2与雷电流流过的电路上电压U1关系式如下： U2= Z2/(Xcm+Z2)*U1，说明电场耦合量随频率升高而增加。4横向干扰（线间）骚扰电流在导线上传输时有共模方式和差模方式两种方式。IEC把在一组有效导体中任意两导体之间的电压称为差模电压或对称电压，也叫为横向电压，如图10所示的VL或VQ。差模电压是由差模电流流过而产生的，而差模电流则可能因雷击造成在不同导体（如相线、中性线）流过大小相同，方向相反的电流。此外，当一次雷击过程中有多次闪击时它们有大小和发生先后的区别，因此在不同的导体上也可能产生电位差而侵入设备，这种横向干扰又称错相位雷击。相对于横向干扰的另一种形式为纵向干扰，又

41、称共模干扰或不对称电压，是指某一导体和所规定的参比点之间（往往是大地或与大地连接的机架）出现的相量电压的平均值，也可以说共模干扰是出现于导线与地之间的干扰，常是因地电位升高引起的。综上分析，雷电可能闪击到建筑物上，除部分雷电流沿接地装置泄散外，尚有部分雷电流可沿进入建筑物的各种金属管线侵入。在高压输电线路上发生雷击时，线路上产生的过电压也会沿线路传送，直到变压器的低压侧，造成设备的损坏。此外，可能通过各种耦合机制使设备误动作或损坏。 六、雷电的防护1、防护原理：现代防雷技术的理论基础在于：闪电是电流源（恒流源），防雷的基本途径就是要提供一条雷电流（包括雷电电磁脉冲辐射）对地泄放的合理的阻抗路径，而不能让其随机性地选择放电通道，简言之就是要控制雷电能量安全的泄放与转换。2、防护措施-目的是控制雷击点，分流、转换、泄放雷电能量；直击雷的防护-避雷针-控制雷击点； 通过（避雷针、避雷