一、 雷電的形成

　　雷電是自然界中的一種放電現象。

　　雷電放電和一般電容器放電本質相同，所不同只是這個電容器兩塊極板，并不是人為制造的，而是自然形成的。兩塊極板有時是兩塊云塊，有時一塊是云塊、另一塊則是大地或地面上凸出的建筑物。并且這兩塊極板間的距離比電容器大得多，有時可達數公里。因此，可以說雷電是一種特殊的電容器放電現象。

　　大氣中的飽和水蒸汽，由于氣候的變化，發生上升或下降的對流，在對流過程中由于強烈的摩擦和碰撞，水蒸汽凝結成的水滴就被壓分解成帶有正負電荷的小水滴，大量的水滴聚積成帶有不同電荷的雷云。隨著電荷的積聚，雷云的電位逐漸升高。當帶有不同電荷的兩塊雷云接近到一定程度時，兩塊雷云間的電場強度達到25-30kV/cm時，其間的空氣絕緣被擊穿，引起兩塊雷云間的擊穿放電；當帶電荷的云塊接近地面時，由于靜電感應，使大地感應出與雷云極性相反的電荷，當帶電云塊對地電場強度達到25-30kV/cm時，周圍空氣絕緣被擊穿，雷云對大地發生擊穿放電。放電時出現強烈耀眼的弧光，就是我們平時看到的閃電，閃電通道中大量的正負電荷瞬間中和，造成的雷電流高達數百千安，這一過程稱為主放電，主放電時間僅30-50μs，放電波陡度高達50KA/μs ，主放電溫度高達20000℃，使周圍空氣急劇加熱，驟然膨脹而發生巨響，這就是我們平時聽到的雷聲。閃電和雷聲的組合我們稱為雷電。

　　由于聲音傳播的速度比光的傳播速度要慢得多，所以我們總是先看到閃電，而后聽到雷聲。

　　雷電的特點是：電壓高、電流大、頻率高、時間短。

　　二、雷電的分類

　　（一） 直擊雷

　　雷云對地面或地面上凸出物的直接放電，稱為直擊雷。也叫雷擊。直擊雷放電過程的展開圖見圖8-22。

 

　　雷云放電過程的展開圖可以這樣解釋：當雷云對地面放電時，開始出現先驅放電，放電電流比較小，一經到達地面，就開始主放電，主放電由地面開始沿著先驅放電的通道直到云端，放電電流迅速增大。主放電時間很短，電流迅速衰減，以后是余光放電，電流變小。

　　由于雷云中同時存在著多個電荷積聚中心，當第一個電荷集聚中心放電后，其電位迅速下降。第二個電荷集聚中心向第一個電荷集聚中心位置移動，并沿著上一次的放電通道開始先驅放電、主放電、余光放電。緊接著再來第三次、第四次放電。我們平時看到電光閃閃、雷聲隆隆就是這個原因。

　　當直擊雷直接擊于電氣設備及線路時，雷電流通過設備或線路泄入大地，在設備或線路上產生過電壓，稱為直擊雷過電壓。

　　（二）感應雷擊

　　感應雷擊是地面物體附近發生雷擊時，由于靜電感應和電磁感應而引起的雷擊現象。

　　例如，雷擊于線路附近地面時，架空線路上就會因靜電感應而產生很同的過電壓，稱為靜電感應過電壓。見圖6-23。

 

　　在雷云放電過程中，迅速變化的雷電流在其周圍空間產生強大的電磁場，由于電磁感應，在附近導體上產生很高的過電壓，稱為電磁感應過電壓。

　　靜電感應和電磁感應引起的過電壓，我們稱為感應雷擊。

　　（三）球雷

　　球雷是一種發紅色或白色亮光的球體，直徑多在20cm左右，最大直徑可達數米，以每秒數米的速度，在空氣中飄行或沿地面滾動。這種雷存在時間為3-5s左右。時間雖短，但能通過門、窗、煙囪進入室內。這種雷有時會無聲消失，有時碰到人或牲畜或其它物體會劇烈爆炸，造成雷擊傷害。

　　（四） 雷電侵入波

　　當雷擊空線路和或金屬管道上。產生的沖擊電壓沿線路或管道向兩個方向迅速傳播的雷電侵入波，稱為雷電侵入波。

　　雷電侵入波的電壓幅值愈高，對人身或設備造成的危害就愈大。

　　三、 雷電的危害

　　雷電放電過程中，可能呈現出靜電效應、電磁效應、熱效應及機械效應，對建筑物或電氣設備造成危害；雷電流泄入大地時，在地面產生很高的沖擊電流，對人體形成危險的沖擊接觸電壓和跨步電壓；人直接遭受雷擊，必死無疑。

　　雷電的危害是多方面的。

　　（一）雷電的靜電效應危害：

　　當雷云對地面放電時，在雷擊點主放電過程中，雷擊點附近的架空線路、電氣設備或架空管道上，由于靜電感應產生靜電感應過電壓，過電壓幅值可達幾十萬伏，使電氣設備絕緣擊穿，引起火災或爆炸，造成設備損壞、人身傷亡。

　　（二）雷電的電磁效應危害

　　當雷云對地放電時，在雷擊點主放電過程中，在雷擊點附近的架空線路、電氣設備或架空管道上，由于電磁感應產生電磁感應過電壓，過電壓幅值可達到幾十萬伏，使電氣設備絕緣擊穿，引起火災或爆炸，造成設備損壞、人身傷亡。

　　（三）雷電的熱效應危害

　　雷電流通過導體時，由于雷電流很大，雷電流數值可達幾十至幾百千安，在極短的時間內使導體溫度達幾萬度，可使金屬熔化，周圍易燃物品起火燃燒。燒毀電氣設備、燒斷導線、燒傷人員、引起火災。

　　（四）雷電的機械效應危害

　　強大的雷電流通過被擊物時，被擊物縫隙中的水分急劇受熱氣化，體積膨脹，使被擊物品遭受機械破壞、擊毀桿塔、建筑物，劈裂電力線路的電桿和橫擔等。

　　（五）雷電的反擊危害

　　當避雷針、避雷帶、構架、建筑物等在遭受雷擊時，雷電流通過以上物體及接地裝置泄入大地，由于以上物體及接地裝置具有電阻，在其上產生很高的沖擊電位。當附近有人或其它物體時，可能對人或物體放電，這種放電稱為反擊。雷擊架空線路或空中金屬管道時，雷電波可能沿以上物體侵入室內，對人身及設備放電，造成反擊。反擊對設備和人身都構成危險。

　　（六） 電位危害

　　當將雷電流引入大地時，在引入處地面上產生很高的沖擊電位，人在其周圍時，可能遭受沖擊接觸電壓和沖擊跨步電壓而造成電擊傷害。