摘 要 目前，防雷工作的重要性、迫切性、复杂性增加了，对雷电灾害的防御已从直击雷防护到系统防护。因此，必须重新认识和研究现代防雷技术，提高防御雷灾的综合能力。

　　随着高科技的发展，尤其是微电子技术的高速发展，由雷电引发的灾害越来越频繁，损失也越来越大，原先的避雷针已无法充分保护建筑物、人和电器设备。人握着电话话筒而受雷击致死的事件时有耳闻，一些原先从不发生雷电灾害的行业和部门也频频受损。2008年6月23日，位于上海松江区中山东路上平西小区180余户居民中有30余户的家用电器遭雷击受损，居民质疑防雷设施形同虚设。虽然有些雷害是人们意料不到的，但有些则可以通过预测、预防来减少雷害的损失。这就给我们提出了一个新的课题，即如何完善现代防雷技术，减少和防止雷电灾害的发生。

1 雷电的形成和危害

　　雷电是一种大气中规模巨大的火花放电现象，由于上下气流的强烈撞击和摩擦，某些云团带正电荷，某些云层带负电荷。它们使大地地面或建筑物表面产生异性电荷，当电场强度积累到一定程度（25~30kV/cm）时，不同云团之间或者云与大地之间的电荷可以击穿空气，开始游离放电，即“先导放电”。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面（或地面上的建筑物、架空输电线）时，便会产生由地面向云团的逆导主放电，在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的电流，电流做功的结果，可使电流通过之处的气体瞬间温度急剧升高到3000℃左右，从而呈现强烈的火光，这就是我们看到的划破天空的闪电，同时，受热的电离气体体积急剧膨胀而发生隆隆的雷声，这就是雷电。

1.1 雷电的威力

　　据有关研究统计，地球上任一时刻平均有2000多个雷暴在进行着，平均每秒有100次闪电，每个闪电的强度可高达10亿V，足见其能量之大，产生的危害可想而知。
雷电电流平均约为20000A（甚至更大），雷电电压大约是1010V（人体安全电压为36伏），一次雷电的过程约为千分之一秒，平均一次雷电发出的功率达200亿千瓦（一般电饭锅的功率低于1000瓦）。我国建造的世界上最大的水力发电站——三峡水电站的装机总容量为1820万千瓦，只有一次雷电功率的千分之一。
雷电的电功率虽然很大，但由于放电时间短，所以闪电电流的电能量并不算大，一次约为5555千瓦时。全年雷电释放总电能约为17.5亿千瓦时。

1.2 雷电的危害

　　我国东部大部地区属多、高、强雷区，广东、省海南省的有些地区年平均雷暴日为100天以上。我国平均每年因雷击灾害所造成的损失为几十亿元，广东2002年已统计的雷害发生2263起，造成损失3亿多元。
据统计，现今全球平均每年因雷电灾害造成的直接经济损失就超过10亿美元，死亡人数在3000以上。我国根据气象部门和劳动部门的估算，每年雷击伤亡人数均超过10000人，其中死亡3000多人。例如1989年８月1２日，我国青岛市黄岛油库遭雷击失火，燃烧104小时才勉强扑灭。伤亡人员近百名，烧毁原油3.6万吨，油库毁坏殆尽。又如某数据中心遭受的一次雷电灾害中，全体技术人员历时三年的研究成果和宝贵数据一次性化为乌有。类似的案例不胜枚举。

2 雷灾出现新的特点

　　2000年以后，雷灾出现新的特点，城市超高建筑的增加使雷电击穿空气的距离缩短，因为雷击概率与建筑高度成正比，所以雷击概率加大。同时，由于全球气候变暖，城市“热岛”现象增多，使城市的大气环流出现了新特点，致使夏季雷暴期延长。更重要的是，随着科技的进步，微电子设备被广泛应用，城市通信电源大幅增多，电磁场发生变化，特别是微电子产品普遍绝缘强度低，过电压耐受力差，容易遭受雷电侵袭，其中电脑网络、通讯指挥系统和公用天线都是重灾区。据统计，在各种灾害造成的损害中，感应雷击造成的损害高居榜首，占全部雷电灾害损失的33.8％。当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往将有极大的不同，可以概括为：

（1）雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上；

（2）建筑物常规的避雷针（网、带）保护，其引雷效应使直接雷击和感应雷击的概率均有所增加；

（3）避雷针周围一定范围内的电子信息设备都受感应过电压的危害，距避雷针越近，电子信息设备遭受破坏的可能性越大；

（4）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，无孔不入地造成灾害。防雷工程已从防直击雷、感应雷发展为防雷电电磁脉冲，即雷电灾害的空间范围扩大了；

（5）受灾面扩大。从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，尤其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。

3 雷电波的主要入侵途径

　　一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内，危及各种弱电设备。通常情况下，应重点考虑感应雷的防护。雷电冲击波常见的入侵途径有：

（1）雷电击在外部建筑物的防雷系统上；

（2）浪涌在接地电阻上引起电压降；

（3）环路感应过电压；

（4）雷云之间放电在电力线上引起感应雷电波及过电压；

（5）雷击通信线、电力线、控制信号线附近地面或地面上其它设施在线路上引起感应雷电波及过电压；

（6）电磁脉冲场穿透建筑物，直接作用于计算机、通信设备、控制系统。

4 现代建筑物的系统防雷措施

　　现代建筑物的防雷设计和安装应全面考察外部防雷装置、内部防雷装置、建筑物外的环境乃至全小区的防雷装置统筹考虑。这是现代防雷设计观念转变的重要问题之一。系统的防雷保护必须建立可靠的多层分级（类）保护的避雷装置。所谓多层分级（类）保护原则就是根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程度和所属保护层确定防护要点进行分类保护；电器设备对外联系的所有通道（从电源线到数据通信线路）都应做多级（层）保护。

4.1 外部防雷

　　即采用避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击。

4.2 电源系统防雷

　　为了避免雷电由交流供电电源线路入侵，可在大厦的变配电所的高压柜内的各相安装避雷器一级保护，在低压柜内安装阀式防雷装置作为第二级保护，以防止雷电侵入大厦的配电系统。为确保安全，可在大厦各层的供电配电箱中安装电源避雷器三级保护，并将配电箱的金属外壳与大厦的接地系统可靠连接。

4.3 信息系统防雷

　　计算机专用配电回路设计安装防雷配电柜采取三级防雷保护（安装于UPS输入端）；UPS电源输出端做一级过电压防雷保护；终端设备电源输入端安装防雷箱进行末级电源防雷防护。

4.4 等电位体保护

　　建立综合接地系统，接地电阻小于等于1Ω。在楼顶设计由避雷带，避雷针或混合组成的接闪器，利用钢柱或立柱内钢筋作为防雷引下线，并与建筑物基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架连接起来，形成闭合良好的法拉第笼，建筑内竖向金属管道应每三层与圈梁的均压环相连，均压环应与防雷装置专设引下线相连。应将建筑物顶部栏杆、金属门窗等较大金属物直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置连接。在进出建筑物的各保护区上的金属管道上、电缆屏蔽层等安装连接避雷接地及过压保护器，将建筑物内的交流工作地、安全保护地、直流工作地、防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，避免接地线之间存在电位差，防止由雷电产生的高电压和浪涌电压造成的设备损害。

4.5 多重屏蔽、多重防护

　　微电子设备工作电压低，击穿功率小，靠单一屏蔽难以达到预期效果，因而必须采取多重屏蔽。利用建筑物钢筋网组成的法拉第笼及设备屏柜金属外壳、装置金属外壳等逐级屏蔽，有条件的则在重要进出设备的同一条信号线上安装多个防雷保安单元。
对于智能大楼特别是电气设备的保护除了做好常规的防雷设施和处理好接地问题外，还应在设备房内加装相应的过电压保护装置，以消除电网浪涌、雷电感应电压、设备切换等意外事件对设备的冲击和毁坏。要求进入设备房内的电源线，信号线应通过防雷、防过压处理，设备外壳、金属门、窗、管道、静电地板等应进行等电位处理。

5 结束语

　　现代智能建筑的雷害是多方面的，破坏性巨大。要采取泄流、均压、接地、屏蔽、等电位联结、电涌保护等系统的防护措施；在设计阶段就应进行整体统一的考虑，针对各种电气设备的安装位置、综合布线等方面做防雷措施的设计，可大大减少雷击时对智能建筑及内部信息系统的危害。随着智能化技术的逐步发展及智能建筑在我国的不断普及，智能建筑的防雷技术也将不断得到完善。