雷電的產生原因學術界仍有爭論，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，由于云層的負電荷吸附效應，在運動中聚集大量的電荷。當不同電荷的積云靠近時，或帶電積云對大地的靜電感應而產生異性電荷時，宇宙間將發生巨大的電脈沖放電，這種現象稱為雷電。

一、雷電流

據試驗資料報道，雷電過電壓產生雷電的沖擊波幅值可高達1億伏，其電流幅值也高達幾十萬安培。雷電流波形如圖1(a)所示。由圖可見，形如鋸齒波。圖中在0點通過C點（電流峰值的10%處）和B點（電流峰值的90%處）作一條直線與橫軸相交的點。圖中T₁稱為波前時間指0點到E點（1.25T處）的時間間隔。T₂稱為半峰值時間指由0點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

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

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

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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施的建筑物或其他物體放電時，強大的雷電流通過這些物體入地，將產生破壞性很大的熱效應和機械效應，可導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，導致地電位升高，如果沒有良好的等電位連接等防護措施，可能產生地電位反擊損壞設備的現象。移動通信基站等宜盡量增大機房接地引入線與雷電引下線在地網上引接點的距離，就是為了減輕地電位反擊對機房內設備的影響。

2、感應雷

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

感應雷電的電磁傳播可分為傳導耦合和輻射耦合。傳導耦合是由各種導線、金屬體、電阻和電感及電容性阻抗耦合到電子設備上的，也可以由公共接地阻抗公共電源耦合危害設備；輻射耦合則是通過空間以電磁場形式耦合到電子設備的接收天線及傳輸電纜上，以危害電子設備。只要摧毀設備的電子元件就可以摧毀電子設備。而現在的電子設備均由低電壓的晶體管、集成電路等構成。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，在系統中一定位置上出現的瞬態過電壓，稱為雷電過電壓。通信系統的外引線在距離通信局（站）稍遠的地方遭到雷擊，部分雷電過電壓將沿這些外引線進入到機房設備中，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GB/T 21714.1《雷電防護 第1部分：總則》，對建筑物產生影響的雷電可能導致建筑物本身、內部物體以及人和動物受到損害，包括內部系統的失效。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，按雷擊點相對于所考察的建筑物的位置，應分為S1~S4的四種，具體詳見下表3-1-2，包括其相應的危害影響。因此，雷電可能產生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

現代通信大樓雖然已采用鋼框架及鋼筋互連結構，同時也采用常規防雷措施，如在大樓房頂上若設有天線鐵塔時，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，又用連線與地相連。因此現代通信大樓己幾乎不再發生直接雷擊。但是環境惡劣的移動通信站、程控交換模塊局、無人值守網路終端單元，均可遭受到直擊雷。

據資料報道：具有鋼框架及鋼筋互連結構的電信大樓，倘若發生直擊雷電時，其雷浪涌電流也不可以低估，這種電流從雷擊點侵入，流至大樓的墻、柱、梁、地面的鋼框架和鋼筋中。而經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）。又發現在大樓內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。

依據試驗資料，若大樓外墻為混凝土鋼筋結構時，由雷浪涌電流產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構時，層間電位差高達8.2kV。此外，在雷浪涌電流入侵的柱子附近，還存在著很強的磁場（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例來看，當大樓的鋼框架或鋼筋侵入雷浪涌電流時，使設在同一大樓內的各種電氣設備之間產生電位差，同時還會出現很強的磁場。另外還引起地電位上升，所以對大樓內通信裝置或電源設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，但感應雷及雷電過電壓的帶來的間接危害則不容忽視，具體表現如下表3-2所示。

表3-2：雷擊對通信系統的其他影響

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，雷電流會使雷擊點周圍土壤電離，并產生電弧，由于電弧形成的熱效應，機械效應及磁效應等綜合作用而使電纜壓扁，并可導致電纜的內外金屬粘連短路。另外，雷擊電纜附近樹木時，雷電流又可經樹根向電纜附近土壤放電，也可使電纜損壞。感應雷可在電纜表層與內部的導體間產生過電壓，也會使電纜內部遭受破壞。因為雷電流在電纜附近放電入地時，電纜周圍位置將形成很強的磁場，進而使電纜的內外產生很大的感應電壓，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生過電壓過電流對通信設備和系統造成危害，為此，我國國家標準GB/T 21545《通信設備過電壓過電流的保護導則》給出了相應的保護導則。

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