雷電的產(chǎn)生原因?qū)W術(shù)界仍有爭論，普遍的解釋是地面濕度很大的氣體受熱上升與冷空氣相遇形成積云，由于云層的負(fù)電荷吸附效應(yīng)，在運(yùn)動中聚集大量的電荷。當(dāng)不同電荷的積云靠近時，或帶電積云對大地的靜電感應(yīng)而產(chǎn)生異性電荷時，宇宙間將發(fā)生巨大的電脈沖放電，這種現(xiàn)象稱為雷電。

一、雷電流

據(jù)試驗(yàn)資料報道，雷電過電壓產(chǎn)生雷電的沖擊波幅值可高達(dá)1億伏，其電流幅值也高達(dá)幾十萬安培。雷電流波形如圖1(a)所示。由圖可見，形如鋸齒波。圖中在0點(diǎn)通過C點(diǎn)（電流峰值的10%處）和B點(diǎn)（電流峰值的90%處）作一條直線與橫軸相交的點(diǎn)。圖中T₁稱為波前時間指0點(diǎn)到E點(diǎn)（1.25T處）的時間間隔。T₂稱為半峰值時間指由0點(diǎn)到電流峰值再到峰值下降至一半的時間間隔。例如較常見的8/20μs模擬雷電流波形（在很多避雷元件上均標(biāo)有8/20μs或10/350μs等），指該雷電流波形為T₁=8μs±20%，T₂=20μs±20 %的典型雷電流。

圖1：雷電流波形及雷電區(qū)

直擊雷是雷電直接擊中建筑或電氣設(shè)備或線路，造成強(qiáng)大的雷電流通過擊中的物體泄放入地。感應(yīng)雷是指附近發(fā)生雷擊時設(shè)備或線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的雷擊。直擊雷與感應(yīng)雷波形如圖1 (b)所示，由圖可見，直擊雷峰值電流可達(dá)75kA以上，所以破壞性很大。大部分雷擊為感應(yīng)雷，其峰值電流較小，一般在15kA以內(nèi)。

依據(jù)雷電活動的日期，將發(fā)生雷閃或雷聲的時間稱為雷暴日。依據(jù)雷電過電壓大小及每年平均發(fā)生雷暴過電壓次數(shù)，可將雷電地區(qū)分為高、中、低區(qū)。由圖1（c）可見，以6kV雷擊過電壓而論，在低雷區(qū)每年不發(fā)生這種過電壓雷擊，而在中雷區(qū)每年平均發(fā)生3~4次，在高雷區(qū)每年平均有70次。說明同一雷擊過電壓情況下，高雷區(qū)雷擊次數(shù)最多。

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二、雷電危害的形式

雷云對大地及地面物體的放電現(xiàn)象稱為雷擊。雷擊的危害形式主要來自于三方面：直擊雷、感應(yīng)雷和雷電過電壓侵入。

1、直擊雷

直擊雷是直接擊在建筑物或防雷裝置上的閃電。大氣中帶電的雷云直接對沒有防雷設(shè)施的建筑物或其他物體放電時，強(qiáng)大的雷電流通過這些物體入地，將產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，可導(dǎo)致建筑物或其他物體損壞和人畜死亡。

通信局（站）的建筑物遭受直擊雷時，雷電流通過接閃器、雷電引下線和接地體入地泄放，導(dǎo)致地電位升高，如果沒有良好的等電位連接等防護(hù)措施，可能產(chǎn)生地電位反擊損壞設(shè)備的現(xiàn)象。移動通信基站等宜盡量增大機(jī)房接地引入線與雷電引下線在地網(wǎng)上引接點(diǎn)的距離，就是為了減輕地電位反擊對機(jī)房內(nèi)設(shè)備的影響。

2、感應(yīng)雷

感應(yīng)雷是雷云放電時對電氣線路或設(shè)備產(chǎn)生靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的感應(yīng)雷電流與過電壓。通信局（站）大部分的雷擊為感應(yīng)雷擊。在導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)雷電流比直擊雷電流小很多，一般幅值在20kA以內(nèi)。

感應(yīng)雷電的電磁傳播可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。傳導(dǎo)耦合是由各種導(dǎo)線、金屬體、電阻和電感及電容性阻抗耦合到電子設(shè)備上的，也可以由公共接地阻抗公共電源耦合危害設(shè)備；輻射耦合則是通過空間以電磁場形式耦合到電子設(shè)備的接收天線及傳輸電纜上，以危害電子設(shè)備。只要摧毀設(shè)備的電子元件就可以摧毀電子設(shè)備。而現(xiàn)在的電子設(shè)備均由低電壓的晶體管、集成電路等構(gòu)成。很小的脈沖電流就能擊穿晶體管和集成電路，表2-2為各種電子器材的擊穿（破壞）能量。

表2-2：各種電子器材的擊穿（破壞）能量

3、雷電過電壓侵入

因特定的雷電放電，在系統(tǒng)中一定位置上出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓，稱為雷電過電壓。通信系統(tǒng)的外引線在距離通信局（站）稍遠(yuǎn)的地方遭到雷擊，部分雷電過電壓將沿這些外引線進(jìn)入到機(jī)房設(shè)備中，形成雷電過電壓侵入。

三、雷電流的危害

雷電流在放電瞬間浪涌電流高達(dá)1kA~100kA，其上升時間不到1μs，其能量巨大，可損壞通信建筑物，中斷通信，危害人身安全。

1、對建筑物的危害

根據(jù)GB/T 21714.1《雷電防護(hù) 第1部分：總則》，對建筑物產(chǎn)生影響的雷電可能導(dǎo)致建筑物本身、內(nèi)部物體以及人和動物受到損害，包括內(nèi)部系統(tǒng)的失效。這些損害和失效也可能蔓延至四鄰，甚至影響局部環(huán)境。表3-1-1給出雷電對各類建筑物的影響，包括對通信局（站）的影響。

表3-1-1：雷電對各類建筑物的影響

雷電流是直接危害源，按雷擊點(diǎn)相對于所考察的建筑物的位置，應(yīng)分為S1~S4的四種，具體詳見下表3-1-2，包括其相應(yīng)的危害影響。因此，雷電可能產(chǎn)生D1、D2和D3的三種基本危害類型，具體詳見下表3-1-3中。

表3-1-2：雷電流對建筑物的危害源的位置及其危害影響

表3-1-3：雷電流對建筑物的危害類型

2、對通信大樓的危害

現(xiàn)代通信大樓雖然已采用鋼框架及鋼筋互連結(jié)構(gòu)，同時也采用常規(guī)防雷措施，如在大樓房頂上若設(shè)有天線鐵塔時，在鐵塔上安裝了避雷針，而且避雷針由引線與接地裝置互連；還在大樓頂層安裝了避雷帶和避雷網(wǎng)，又用連線與地相連。因此現(xiàn)代通信大樓己幾乎不再發(fā)生直接雷擊。但是環(huán)境惡劣的移動通信站、程控交換模塊局、無人值守網(wǎng)路終端單元，均可遭受到直擊雷。

據(jù)資料報道：具有鋼框架及鋼筋互連結(jié)構(gòu)的電信大樓，倘若發(fā)生直擊雷電時，其雷浪涌電流也不可以低估，這種電流從雷擊點(diǎn)侵入，流至大樓的墻、柱、梁、地面的鋼框架和鋼筋中。而經(jīng)避雷針流入的電流不多，絕大部分電流集中從外墻流入（也有少量從立柱中流入）。又發(fā)現(xiàn)在大樓內(nèi)的雷浪涌電流幾乎都從縱向立柱中侵入，而通過橫向梁侵入的電流十分少。

依據(jù)試驗(yàn)資料，若大樓外墻為混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)時，由雷浪涌電流產(chǎn)生的樓層間電位差很小，如峰值為200kA，波長為12μs的浪涌電流層間電位差僅為0.8kV。若在相同條件下大樓外墻無鋼筋結(jié)構(gòu)時，層間電位差高達(dá)8.2kV。此外，在雷浪涌電流入侵的柱子附近，還存在著很強(qiáng)的磁場（但是在柱子與柱子之間的磁場有所削弱）。

從過去遭受直擊雷實(shí)例來看，當(dāng)大樓的鋼框架或鋼筋侵入雷浪涌電流時，使設(shè)在同一大樓內(nèi)的各種電氣設(shè)備之間產(chǎn)生電位差，同時還會出現(xiàn)很強(qiáng)的磁場。另外還引起地電位上升，所以對大樓內(nèi)通信裝置或電源設(shè)備及其饋線路造成很大干擾。

還有，雖因通信大樓本身遭受直擊雷的概率及范圍小，故在造成的破壞中不是主要的危險，但感應(yīng)雷及雷電過電壓的帶來的間接危害則不容忽視，具體表現(xiàn)如下表3-2所示。

表3-2：雷擊對通信系統(tǒng)的其他影響

3、對電纜的影響

直擊雷的沖擊波作用于電力電纜附近大地時，雷電流會使雷擊點(diǎn)周圍土壤電離，并產(chǎn)生電弧，由于電弧形成的熱效應(yīng)，機(jī)械效應(yīng)及磁效應(yīng)等綜合作用而使電纜壓扁，并可導(dǎo)致電纜的內(nèi)外金屬粘連短路。另外，雷擊電纜附近樹木時，雷電流又可經(jīng)樹根向電纜附近土壤放電，也可使電纜損壞。感應(yīng)雷可在電纜表層與內(nèi)部的導(dǎo)體間產(chǎn)生過電壓，也會使電纜內(nèi)部遭受破壞。因?yàn)槔纂娏髟陔娎|附近放電入地時，電纜周圍位置將形成很強(qiáng)的磁場，進(jìn)而使電纜的內(nèi)外產(chǎn)生很大的感應(yīng)電壓，造成電纜外層擊穿和周圍絕緣層燒壞。

另外，雷電流的危害是直接產(chǎn)生過電壓過電流對通信設(shè)備和系統(tǒng)造成危害，為此，我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21545《通信設(shè)備過電壓過電流的保護(hù)導(dǎo)則》給出了相應(yīng)的保護(hù)導(dǎo)則。

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