雷电的基本知识及其预防

雷雨天要谨防雷击
气象专家介绍，雷雨天云层低，天空带阳电或阴电的云层靠近地面时，就会和地面上的阴电或阳电之间形成高电压，击穿潮湿的空气形成闪电雷鸣。因此，人们要注意预防雷电击伤。
专家提醒：雷雨天时，首先不要在大树、电线杆、高大建筑物附近避雨，因为这些物体离云层近，电流容易通过它们袭击下来?熏如果有人在下面避雨，很容易触电。因此，若是在户外碰到雷雨，最好找房舍、干燥涵洞避一避。尽量降低身体的高度，低下头，因头部最易被雷击中。其次，雷雨天外出应该带雨衣或雨伞，不要带铜铁器在户外行走，因为金属和湿衣裳最容易导电。水面也是一样，所以雷雨天最好不要在河边避雨。再次?熏如果正在海里、湖中游泳，则必须立刻上岸，擦干身上的水，并尽快找绝缘物包住身体，以免遭雷击。

此外， 雷雨来临前，可事先拉闸切断电源，在野外应关闭手机电源。雷雨过程中，不要接触电源开关和用电设备，不要打电话、上网。

雷击简介

实际上，雷电就是巨大的电火花。当闪电从地面急冲到云层或从云层急冲到地面时，是显而易见的，尽管它也可以在云层中或云层之间传递。构成风暴云层的气流，可在云层内分离出强电能。

正电流聚集在云层的下部，负电流聚集在云层的上部或地面上，就象电磁一样，正、负电相互吸引。经不断传递，正、负电流相碰，形成巨大电火花，于是形成闪电。

由于光速比声速大约快100万倍，所以，在闪电与伴随的雷声之间，会有一定的时间差。你与风暴的距离，可通过数闪电与雷声出现的时间差的秒数，再除以5米计算，其得数就是你与风暴距离的英里数，即：你与风暴的距离(英里)=闪电与雷声出现的时间差(秒)/5(米)。

雷声是闪电成百万伏的电流碰击所造成的空气热膨胀爆炸而形成的。雷声本身无伤害作用。在雷雨中遭雷击的可能性很小，不过，雷电交加现象不能完全准确预测，所以应小心防范，减少危险。

闪电总是蜿蜓曲折沿着电阻最小的路径行进。它在空中的路径完全取决于空中的电场和电荷分布，而通常只在离地面十几米至百米高度时，才受到地面状况的影响。一般说来，地面导电性能好，有突出的高大物体等，都易遭受雷击。例如导电性能好的金属矿物地质条件就比一般地质条件更易遭雷击，湿土的雷击机会就比干土、沙地和岩石地面要多，水面比旱地易遭雷击，高楼、烟囱这些突出建筑物就比平地易遭雷击，山地就比谷地易遭雷击。

雷电伤人的四种方式

雷电对人的伤害方式，归纳起来有四种形式，即：直接雷击、接触电压、旁侧闪击和跨步电压。

直接雷击：在雷电现象发生时，闪电直接袭击到人体，因为人是一个很好的导体，高达几万到十几万安培的雷电电流，由人的头顶部一直通过人体到两脚，流入到大地。人因此而遭到雷击，受到雷电的击伤，严重的甚至死亡。

接触电压：当雷电电流通过高大的物体，如高的建筑物、树木、金属构筑物等泄放下来时，强大的雷电电流，会在高大导体上产生高达几万到几十万伏的电压。人不小心触摸到这些物体时，受到这种触摸电压的袭击，发生触电事故。
旁侧闪击：当雷电击中一个物体时，强大的雷电电流，通过物体泄放到大地。一般情况下，电流是最容易通过电阻小的通道穿流的。人体的电阻很小，如果人就在这雷击中的物体附近，雷电电流就会在人头顶高度附近，将空气击穿，再经过人体泄放下来。使人遭受袭击。

跨步电压：当雷电从云中泄放到大地时，就会产生一个电位场。电位的分布是越靠近地面雷击点的地方电位越高；远离雷击点的电位就低。如果在雷击时，人的两脚站的地点电位不同，这种电位差在人的两脚间就产生电压，也就有电流通过人的下肢。两腿之间的距离越大，跨步电压也就越大。
针对上述四种雷电袭击人的方式，在各种不同的情况下，我们就应采取相应的措施进行预防。

什么样的人容易遭雷击

人遭闪电击中的几率最多也就是1∶60万。闪电本身次数并不增多，一天是800万次。美国有人数过，根据保险公司统计，每年有600人左右遭雷击，现在已增至1500人。有一些科学家将这归咎于男性的性激素——睾丸激素。因为遭雷击的86%都是男人。他们强调一点：在一组人中，那些睾丸激素多的人遭雷击的几率大。

遭受雷击的人为什么居然还能活命？应该说，几千万伏特的电荷和几十万安培的电流瞬间就能让人毙命，可有些人却活了下来。有人认为闪电和裸露的电线不是一回事。有时闪电甚至都不会在身体上留下任何痕迹，但是穿透了内脏。或者恰恰相反，只从外面一过，燎着了衣服，烧着了皮鞋。强大的电流有时是在几百万分之一秒的瞬间“击透”全身，所以未能总是烧成灰烬。关键是要看体内器官和组织平均值为700欧姆的抵抗力，这个抵抗力越大，后果便越严重。人遭雷击时首先是作为体内电路的神经纤维“起火”，不过最多是其保护膜受损，这种保护膜就其实质很像电线中的绝缘体。人遭雷击恢复常态后，甚至都没能感觉到有什么变化。有时得几个月后才有所感觉，到那时神经纤维开始“变短”，在一些不该有的地方有了接触。

安全守则

总的原则：一是人体的位置尽量降低，以减少直接雷击的危险；二是人体与地面的接触部分如双脚要尽量靠近，与地面接触越小愈好，以减少“跨步电压”。

1．在雷电交加时，感到皮肤刺痛或头发竖起，是雷电将至的先兆，应立即躲避。躲避不及，要立即贴近地面。受到雷击的人可能被烧伤或严重休克，但身上并不带电，可以安全地加以处理。

2．如果身处树木、楼房等高大物体，就应该马上离开。如果来不及离开高大的物体，应该找些干燥的绝缘物放在地下，坐在上面，采用下蹲的避雷姿势，注意双脚并拢。双手合拢切勿放在地面上。千万不可躺下，这时虽然高度降低了，却增大了“跨步电压”的危险。水能导电，所以潮湿的物体并不绝缘。

3．不要在山洞口、大石下或悬岩下躲避雷雨，因为这些地方会成为火花隙，电流从中通过时产生电弧可以伤人。但深邃的山洞很安全，应尽量往里面走。尽量躲到山洞深处，你的两脚也要并拢，身体也不可接触洞壁，同时也要把身上的带金属的物件，如手表、戒指、耳环、项链等物品摘下来，还有金属工具也要离开身体，把它们放到一边。

4．远离铁栏及其他金属物体。并非直接的电击才足以致命。闪电击中导电体后，电能是在瞬间释放出来的，向两旁射出的电弧远达好几米。此外，炽热的电光使四周空气急剧膨胀，产生冲击波。这些冲击波发出的声音，就是雷声。若在近处听到，强大的声波可能震伤肺部，严重时可把人震死。

5．雷雨时如果身在空旷的地方，应该马上蹲在地上，这样可减少遭雷击的危险。不要用手撑地，这样会扩大身体与地面接触的范围，增加遭雷击的危险。双手抱膝，胸口紧贴膝盖，尽量低头，因为头部最易遭雷击。

6．空旷地带和山顶上的孤树和孤立草棚等应该回避，因为它们易遭雷击。这时如在其中避雨是非常危险的，尤其是站在向两旁伸展很远的低枝下面。但是，事物是一分为二的，如果野外有片密林，一时又找不到其它避雷场所，那么也可以利用密林来避雷，因为密林各处遭受雷击的机会差不多。这时只要不站在树林边缘，最好选择林中空地，双脚合拢，与四周各树保持差不多的距离就行了。

7．原则上说，雷电期间应尽量回避未安装避雷设备的高大物体，如高塔、大吊车、开阔地的干草堆和帐蓬等，也不要到山顶或山梁等制高点去。不要靠近避雷设备的任何部分。铁路、延伸很长的金属栏杆和其他庞大的金属物体等也应回避。

8．如果你在江、河、湖泊或游泳池中游泳时，遇上雷雨则要赶快上岸离开。因为水面易遭雷击，况且在水中若受到雷击伤害，还增加溺水的危险。另外，尽可能不要呆在没有避雷设备的船只上，特别是高桅杆的木帆船。

9．如正在驾车，应留在车内。车壳是金属的，因屏蔽作用，就算闪电击中汽车，也不会伤人，因此，车厢是躲避雷击的理想地方。但是雷电期间最好不要骑马、骑自行车、骑摩托车和开敝蓬拖拉机。

户外避雷守则

在户外应遵守以下规则，以确保安全：

1.雷雨天气时不要停留在高楼平台上，在户外空旷处不宜进入孤立的棚屋、岗亭等。

2.远离建筑物外露的水管、煤气管等金属物体及电力设备。

3.不宜在大树下躲避雷雨，如万不得已，则须与树干保持3米距离，下蹲并双腿靠拢。身高在这些树木和岩石高度的1／5～1／10以下时，比较安全。

4.如果在雷电交加时，头、颈、手处有蚂蚁爬走感，头发竖起，说明将发生雷击，应赶紧趴在地上，这样可以减少遭雷击的危险，并拿去身上佩戴的金属饰品和发卡、项链等。要把带在身上的一切 金属物拿下放在背包中，尤其金属框的眼镜一定要拿下来。不要靠近避雷设备的任何部分；尽量不要使用设有外接天线的收音机和电视机，不要接打手机。

5.如果在户外遭遇雷雨，来不及离开高大物体时，应马上找些干燥的绝缘物放在地上，并将双脚合拢坐在上面，切勿将脚放在绝缘物以外的地面上，因为水能导电。

6.在户外躲避雷雨时，应注意不要用手撑地，同时双手抱膝，胸口紧贴膝盖，尽量低下头，因为头部较之身体其他部位最易遭到雷击。

7.当在户外看见闪电几秒钟内就听见雷声时，说明正处于近雷暴的危险环境，此时应停止行走，两脚并拢并立即下蹲，不要与人拉在一起，相互之间要保持一定的距离，避免在遭受直接雷击后传导给他人。最好使用塑料雨具、雨衣等。

8.在雷雨天气中，不宜在旷野中打伞，或高举羽毛球拍、高尔夫球棍、锄头等；不宜进行户外球类运动，雷暴天气进行高尔夫球、足球等运动是非常危险的；不宜在水面和水边停留；不宜在河边洗衣服、钓鱼、游泳、玩耍。

9.在雷雨天气中，不宜快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔，因为身体的跨步越大，电压就越大，也越容易伤人。

10.如果在户外看到高压线遭雷击断裂，此时应提高警惕，因为高压线断点附近存在跨步电压，身处附近的人此时千万不要跑动，而应双脚并拢，跳离现场。

雷电抢救

遭雷击不一定致命。许多人都曾逃过大难，只感到触电和遭受轻微烧伤而已。也有人遭雷击可能导致骨折(因触电引起肌肉痉挛所致)，严重烧伤和其它外伤。

雷电伤人是经常发生的，如不躲避或避雷措施不当就会遭受很大威胁。据报道，在瑞士，每百万人口当中，每年约有10人遭受雷击；而美国，每年死于雷击事故的人数比死于飓风的人还多；在日本，1968年竟发生一起闪电击毙11名儿童的事故。因此，我们有必要懂得防雷的具体措施及遭雷击后的抢救方法。

雷电伤人主要是强大的雷电电流的作用。它对人体的主要危险。往往不是灼伤。如果雷电击中头部，并且通过躯体传到地面，会使人的神经和心脏麻痹，就很可能致命。人受雷电电流冲击后，心脏不是停止跳动，就是跳动速率极不规则，发生颤动。这两种情况都使血液循环中止，造成脑神经损伤，人在几分钟内就可以死亡。遭雷击后抢救及时还是有可能复活的。有时即使感受不到受害者的呼吸和脉搏，也不一定意味着“死亡”。如能及时抢救(如人工呼吸)，往往还能使“死者”恢复心跳和呼吸。此外，雷击可能使伤者的衣服着火，也可能会熔化伤者的金属饰物和表带。

当人体被雷击中后，往往会觉得遭雷击的人身上还有电，不敢抢救而延误了救援时间，其实这种观念是错误的。如果出现了因雷击昏倒而“假死”的状态时，可以采取如下的救护方法如果触电者昏迷，把他安置成卧式，使他保持温暖、舒适。立即施行触电急救、人工呼吸是十分必要的。

1.是进行口对口人工呼吸。雷击后进行人工呼吸的时间越早，对伤者的身体恢复越好，因为人脑缺氧时间超过十几分钟就会有致命危险。如果能在4分钟内以心肺复苏法进行抢救，让心脏恢复跳动，可能还来得及救活。

2.对伤者进行心脏按摩，并迅速通知医院进行抢救处理。如果遇到一群人被闪电击中，那些会发出呻吟的人不要紧，应先抢救那些已无法发出声息的人。

3.如果伤者衣服着火，马上让他躺下，使火焰不致烧及面部。不然，伤者可能死于缺氧或烧伤。也可往伤者身上泼水，或者用厚外衣、毯子把伤者裹住以扑灭火焰。伤者切勿因惊慌而奔跑，这样会使火越烧越旺，可在地上翻滚以扑灭火焰，或趴在有水的洼地、池中熄灭火焰。用冷水冷却伤处，然后盖上敷料，例如用折好的手帕清洁一面盖在伤口上，再用干净布块包扎。

雷电的成因
通常所谓雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的 云层，或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。当然，云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响。然而，云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大.
通常雷击有三种主要形式：
其一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”.
其二是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“感应雷”。
其三是“球形雷”.
过电压造成建（构）筑物及设备损坏的几个方面
(1) 雷电
a.直击雷：是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（针、带、网、线、）引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电会透过多种形式及途径破坏电子设备。
b.感应雷：是雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，并在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线和电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压现象并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，致使雷害范围扩大。
c.球形雷：是一种特殊的雷电现象，简称球雷。一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体，（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为10-20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是3至5秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。
d.雷电波侵入：由于雷电电流有极大峰值和陡度，在它周围出现瞬变电磁场，处在这瞬变电磁场中的导体会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，都会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）是在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4高斯。现代银行、邮电、证券机房或营业柜台普通应用微机进行货币存取、信息传递与交换，其对磁脉冲承受限度一般为小于0.007高斯，故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽措施必须充分注意。
(2)操作瞬间过电压：
众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时过电压。
(3)地电位反击：
是指雷击大地或接地体，引起地电位上升而波及附近的电子设备，对设备产生反击，损害其对地绝缘
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
现代防雷技术的理论基础在于：闪电是电流源，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，而不能让其随机性选择放电通道，简言之就是要控制雷电能量的泄放与转换。 德国专家希曼斯基在《过电压保护理论与实践中》提出了现代防雷保护的三道防线：
外部保护---将绝大部分雷电流直接引入地下泄散；
内部保护及过电压保护----阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的侵入波危害设备；
过电压保护----限制被保护设备上雷电过电压幅值。 这三道防线相互配合，各尽其职，缺一不可。
层分级（类）保护的避雷装置
多级分级（类）保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过城市危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。
外部无源保护
在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。
保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针（线）顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。然而，以往一般认为用避雷针架空得越高越好（一般只按45度角考虑），且使用被动放电式避雷针，其反应速度差，保护的范围小以及导通量小。根据现代化发展的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从30度、45度、60度等不同角度考虑，安装，以做到对各种雷击的防护，增大保护范围以及增加导通量。建筑物的所有外露金属构件（管道），都应与防雷网（带，线）良好连接。
内部防护
电源部分防护：雷电侵害主要是通过线路侵入。高压部分电力局有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电力限制到小于6000伏（IEC62.41），而线对线则无法控制。所以，对380v低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建议在高压变压器后端到楼宇总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器，作一级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器，作为三级保护。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备（避雷器）将雷电过电压（脉冲）能量分流泄入大地，达到保护目的，所以，分流（限幅）技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络防护的关键，因此，选择合格优良的避雷器至关重要。
信号部分保护：对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。其主要考虑的如：卫星接收系统、电话系统、网络专线系统、监控系统等。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端，应对地加装避雷器，电缆中的空线对应接地，并做好屏蔽接地，其中应注意系统设备的在线电压、传输速率、按口类型等，以确保系统正常的工作。
接地处理
在计算机机房的建设中，一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。一般整个建筑物的接地系统有：建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻小于10欧）、逻辑地（也称信号地）、防雷地等，有的（如IBM）公司要求另设专用独立地，要求地阻小于4欧（根据实际情况可能也会要求小于1欧）。然而，各地必须独立时，如果相互之间距离达不到规范要求的话，则容易出现地电位反击事故，因此，各接地系统之间的距离达不到规范的要求时，应尽可能连接在一起，如实际情况不允许直接连接的，可通过地电位均衡器实现等到电位连接。为确保系统正常工作，应每年定期用精密地阻仪，检测地阻值。接地装置由接地极及一些附件、辅助材料组成。接地装置的选材和施工主要决定于土质结构，即土壤的地阻率p。不同层土质结构不同，因而地阻率p不同，为增加接地装置使用效率，应使用长效降阻剂。
避雷针工作原理
雷雨云形成以后对大地的电压，低则几百万伏，高则数千伏甚至更高，雷雨云对大地的一次闪击放电的峰值电流平均为30多KA，它的瞬时功率为109-1012W以上。由于瞬时功率很大，所以它的破坏力是相当大的。
当高空出现雷雨云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷雨云相反的电荷，避雷针处于地面建筑物的最高处，与雷雨云的距离最近，由于它与有良好的电气连接，所以它于大地有相同的电位，使避雷针附近空间的电场强度比较大，容易吸引雷电先驱，使主放电都集中到它的上面，从而保护附近比它低的物体遭受雷击的几率大大减少。而避雷针被雷击的几率却大大的提高。避雷针不但不能避雷反而引雷，它是自身的多受雷击而保护周围免受雷击。
由于避雷针与大地有良好的电气连接，能把大地积存的电荷能量迅速传递到雷雨云层中泄放；或把雷雨云层中积存的电荷能量传递到大地中泄放，使雷击而造成的过电压时间大大的缩短，从很大程度上降低了雷击的危害性，这就是避雷针的工作原理。但需要说明，避雷针必须有足够可靠，并且有接地电阻尽量小的引下线接地装置与其配套，否则，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷击的损害程度。