防雷科普知識
1：雷電的基礎知識：
什麼是雷電？
雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現象。產生雷電的條件是雷雨雲中有積累並形成極性。
在雷電放電地點會出現強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。這種雄偉壯觀而又有點令人生畏的自然現象：雷電。一般產生於旺盛的雨季，伴有強烈的劇風和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風。
雷電的科學原理？
雷電是雲內、雲與雲之間或雲與大地之間的放電現象。夏季的午後，由於太陽輻射的作用，近地層空氣溫度升高，密度降低，產生上升運動，在升過程中水汽不斷冷卻凝結成小水滴或冰晶粒子，形成雲團，而上層空氣密度相對較大，產生下沉運動，這樣的上下運動形成對流。在對流過程中，雲中的小水滴和冰晶粒子發生碰撞，吸附空氣中遊離的正離子或負離子，這樣水滴和冰晶就分別帶有正電荷和負電荷，一般情況下，正電荷在雲的上層，負電荷在雲的底層，這些正負電荷聚集到一定的量，就會產生電位差，當電位差達到一定程度，就會發生猛烈的放電現象，這就是雷電的形成過程。雷電電荷在放電過程中，產生很強的雷電電流，雷電電流將空氣擊穿，形成一個放電通道，出現的火光就是閃電。在放電通道中空氣突然加熱，體積膨脹形成爆炸的沖擊波產生的聲音就是雷聲。
2：雷電的危害：
(1)雷電產生強大電流，瞬間通過物體時產生高溫，引起燃燒、熔化；觸及人畜時，會造成人畜傷亡。
(2)雷擊爆炸作用和靜電作用能引起樹林、電桿、房屋等物體被劈裂倒塌。
(3)打雷放電時能產生數萬度高溫，空氣急劇膨脹擴散，產生沖擊波，具有一定的破壞力。
(4)雷電流在周圍空間形成強大的電磁場。電磁感應能使導體的開口處產生火花放電，如有易燃、易爆物品就會引起爆炸或燃燒。
- 各種電力線、電話線、廣播線由於雷擊產生高壓，致使電器設備損壞。
雷電有哪些危害：通過以下數據
2007年 5月23號，也就是上周三下午4：34分。重慶市開縣興業鎮小學的學生們正在上課，忽然外面下起瞭大雨，雷聲大作，幾聲轟鳴中51名學生遭受瞭雷擊，其中7人死亡；傷情相對嚴重者9人，有明顯的電擊傷、雷擊紋路和電磁波損傷，出現短暫耳鳴現象；傷者較重者6人；其餘傷情較輕者29人。在這次經歷雷擊的同學們中，年齡最大的15歲，最小的10歲。
從內蒙古大興安嶺重點國有林管理局防滅火指揮部獲悉，內蒙古大興安嶺林區2019年6月19、20日接連發生多起森林雷電火災，經過快速集中組織力量撲救，截至6月21日早，發生的21起雷電火災已有20起合圍撲滅。
2020年在6月25日，印度就有83人遭雷劈當場死亡，包括一名9歲女童，其中又以戈帕爾甘傑（Gopalganj）地區的死亡人數最高，共有13人身亡，其餘的罹難者則分佈在22個不同的州區。
3：雷電的影響領域（怎麼影響，損失有哪些？）：
現如今，可以說隻要是有電的地方都需要安裝防雷器，防雷器現已應用到個行業當中，包括電力行業、通信行業、石油化工、建築行業等領域。防雷器的應用有效的保障瞭這些行業的用電、通信等線路的的安全，確保設備的正常進行。
一、電力行業 1、傳統電力 電力行業是國民經濟的重要基礎產業，為其他產業的發展提供動力和保障，是國傢經濟發展戰略中的重點和先行產業，其對防雷產品的需求主要為輸電鐵塔用接地產品和避雷針、變電站用接地產品和電源防雷器、配電設備的電源防雷器、輸電線及送配電站的雷電故障監測裝置系統。根據歷年來的需求數據顯示，防雷器的需求量呈逐年上升的趨勢。 2、新能源 隨著全球變暖和能源短缺日趨嚴峻，新能源在各國能源戰略中的地位不斷提高，我國也不斷加大光伏、風能、核電等新能源發電的投資力度。新能源行業對防雷產品的需求主要來自於兩方面：一是風機、光伏陣列匯流箱和逆變器等配套用電源防雷器，傳感器用信號防雷器；二是發電場所用接地產品。 新能源的發展給我國雷電防護企業帶來瞭新的市場空間。新能源發電設備精密度高，雷電造成的潛在損失巨大，新能源投資對雷電防護的專業性要求高，十分重視產品性能。隨著我國新能源行業雷電防護標準逐步制定完善和設備國產化率的提升，防雷產品在市場的份額越來越大，充分展現瞭產品技術優勢。
二、通信行業 通信行業擔負著每秒鐘數以億萬計的信息傳遞和溝通任務，是當今信息社會重要的基礎產業之一。通信服務的穩定性與可靠性依賴於遍佈全國各地的通信基站和交換設備等通信設施，一旦這些設施損壞，就會造成通信中斷，導致難以估量的損失。因此，無論是新建還是原有通信設施的改造都必須伴隨雷電防護系統的建設。 通信行業對防雷產品的需求主要是設備供電系統的電源SPD、信號接收天線的天饋SPD，傳輸設備的信號SPD以及移動基站鐵塔頂部的避雷針和底部接地產品。
三、石油化工 石油化工行業包括石油及天然氣的采掘、加工、儲運、煉化等。由於石油化工行業具有高危高爆的特點，在接地保護、直擊雷防護、DCS系統浪湧保護等方面要求非常高。石油化工行業對防雷產品的需求主要是輸油管道、輸氣管道和煉化設備用接地產品；高大煉化生產設備用避雷針；煉化設備用電源防雷器；和設備信號端口用信號防雷器；石油化工運輸車輛防雷裝置。
四、建築行業 建築行業是雷電防護最早應用的領域，也是最主要的雷電防護行業下遊市場之一。系建築行業對防雷產品的需求主要是配電房(箱)用電源防雷器，樓頂用避雷針，接地產品，以及樓宇監控設備、有線電視用信號防雷器。 中國已經是世界上最大的建築市場，隨著房屋建築對智能化和安防要求的不斷提高，其為防雷產品提供瞭廣闊的市場空間。但是由於居民的整體雷電防護意識不高，我國建築行業對專業防雷產品的需求較弱，市場分散，價格競爭激烈。但未來隨著電子信息技術的發展，在物聯網、三網融合等網絡一體化趨勢和智能樓宇帶動下，防雷產品的需求將會越來越大。
五、其他行業 除瞭前面提到的通信、電力、石油化工和建築等主要應用行業外，防雷產品的下遊還包括軌道交通、航天國防、信息化、民航等領域，這些領域的市場容量相對較小，但卻是非常重要的應用市場，而且未來市場增長前景廣闊。 隨著軍事設備電子化程度的不斷提高，國防對雷電防護重視程度也不斷提升，軍事通信、指揮控制、衛星導航等方面均具有明確的雷電防護需求。除軍費投入加大外，*的電子設備國產化的趨勢也越來越明顯，作為設備配套的國內雷電防護企業也因此將在該行業有更多的市場份額。
物聯網行業對雷電防護有很強的要求，大量的傳感器、監控設備和核心傳輸設備都必須安裝信號防雷器和電源防雷器進行防雷。物聯網中的各個電子設備和線路環環相扣，如果某一個傳感器或監控設備受雷擊而損害，會影響網絡中其他用戶的使用，如果某一個核心傳輸設備受損，一整片網絡都可能癱瘓，給用戶帶來沉重損失。隨著我國互聯網發展迅速，防雷器市場需求也將隨之增大。
防雷產品的應用領域非常廣泛，並且與我們的生活息息相關，隨著電子信息產業快速發展，防雷器的市場需求將會越來越大。隻有切實做好各領域的防雷工作，才能有效的保障各電子儀器設備的安全。
4：應對措施（國傢出臺的各類規范：
建築物防雷裝置檢測技術規范 GB/T 21431-2015
建築物防雷設計規范 GB 50057-2010
建築物電子信息系統防雷技術規范 GB 50343-2012
建築物防雷工程施工與質量驗收規范 GB 50601-2010
石油化工裝置防雷設計規范 GB 50650-2011
通信局（站）防雷與接地工程設計規范GB 50689-2011
通信局（站）防雷與接地工程驗收規范GB 51120-2015
古建築防雷工程技術規范 GB 51017-2014
石油與石油設施雷電安全規范 GB 15599-2009
單位和機構怎樣采取防雷的措施：
個人戶外室內防雷措施：
5：雷電研究歷程（研究概況）：
我國從20世紀80年代至今針對雷電研究就取得瞭很大的研究進展。特別是針對爆雲電結構、雷電電磁輻射、人工引發雷電技術及其應用等方面進行瞭大量的研究，並取得瞭重要研究成果，在國際上具有一定地位。我國是世界上掌握人工發雷電觸發雷電技術的四國之一，在同南北地區成功觸發瞭近50次雷電，每次實驗過程中幾乎都獲得瞭同雷電電流、逛、電磁等相關的綜合測量資料，同事還加大瞭對流光激發、傳播、回擊過程模式等方面的研究。中國科學技術大學、中國氣象科學空間中心等幾個范圍開展的雷電定位系統研究，在我國雷電檢測工作中發揮著十分重要的作用。
科學名人科學發現與應用：
揭開雷電之迷的科學傢是本傑明·富蘭克林（Benjamin Franklin）(1706.1.17—1790.4.17)是18世紀美國的實業傢、科學傢社會活動傢、思想傢和外交傢。他是美國歷史上第一位享有國際聲譽的科學傢和發明傢。為瞭對電進行探索曾經作過著名的“風箏實驗”，在電學上成就顯著，為瞭深入探討電運動的規律，創造的許多專用名詞如正電、負電、導電體、電池、充電、放電等成為世界通用的詞匯。他借用瞭數學上正負的概念，第一個科學地用正電、負電概念表示電荷性質。並提出瞭電荷不能創生、也不能消滅的思想，後人在此基礎上發現瞭電荷守恒定律。他最先提出瞭避雷針的設想，由此而制造的避雷針，避免瞭雷擊災難，破除瞭迷信。他是一位優秀的政治傢，是美國獨立戰爭的老戰士。他參加起草瞭《獨立宣言》和美國憲法，積極主張廢除奴隸制度，深受美國人民的崇敬。他是美國第一位法國駐外大使,所以在世界上也享有較高的聲譽。
最新進展：
自改革開放以來，我國經濟社會迎來迅猛發展，高層建築物拔地而起，不斷刷新著記錄。在此背景下，防雷減災需求持續增長，防雷行業獲得前所未有的發展契機。雷電災害威脅著社會公眾的生命及財產安全，為此必須高度重視防雷減災工作。隨著經濟不斷發展，防雷已成為加快城市化進程的重要任務之一。
據《中國防雷行業市場前瞻與投資戰略規劃分析研究報告》顯示，全世界每年因雷害造成的損失高達十億美元以上。最近幾年，隨著國傢、行業對於防雷工作的重視，監控系統的防雷要求被提到一個相當高的地位。
隨著中國信息系統的高速發展，各個行業進入以微電子控制的信息時代，防雷行業進入市場化運作的快速發展時期，未來前景看好。
雷電的未解之謎（雷電對性別的選擇）：
被雷電追殺的傢族、雷電擊人的事時有發生，這沒有什麼可奇怪的，然而，雷電專門追擊同一傢族裡的人，這就讓人不解瞭。
美國人瑞克·迪瑪瑞的曾祖父年輕時並不害怕雷電，所以有一天，也在牧場裡幹活時，遇到大雨，也沒有躲，而是急著往傢裡跑。這時一道雷電擊中瞭他。等到人們發現時，他已經死瞭。
瑞克的祖父知道自己的父親是怎麼死的，所以，他從來不在下雨天去牧場，就是下雨時他正好在牧場，也一定要找個地方躲起來。可是有一天，瑞克的祖父正坐在院子裡的草坪上看報紙。突然來瞭一道閃電，老人被雷電擊中瞭。他倒在地上，耳朵和鼻子還冒著煙，臉上紫紅紫紅的。他周圍的草坪被燒焦瞭一大片。
瑞克的堂兄自然也知道這些情況，所以他每遇陰天也不敢到外邊去。他以為這樣，雷電就不會找上自己瞭。有一天，下雨時，他打瞭個電話，雷電通過電線，還是把他擊死瞭。
瑞克不迷信，而且懂得很多科學知識。他不僅有好幾個學士學位，而且幹瞭22年航空失事率分析的工作，設計過多用途意外事故記錄儀。他從來不相信祖上那些遭雷電擊的事。但是，在他40歲那年，在一個下雨天他出門的時候，雷電追著他，好在他躲得及時。而且以後，這樣的事情又出現瞭幾次。要不是他躲避及時，早就被雷電擊死瞭。從那以後，他便不得不時時註意保護自己。他先砍倒瞭房子周圍的大樹，拆掉瞭房上的電視天線，並用絕緣材料裝修房子。在室內，他拔下所有的電器插頭，把絕緣水晶玻璃片墊在床下。還在自己身上抹瞭一層防靜電絕緣油，胳膊套上膠皮套袖，腳上穿一雙膠皮靴子，可以說是武裝到牙齒瞭。也怪，從此他觸碰別人時，就會有一股電流沖過來。但是有關專傢檢查過他的身體後說，他和常人並沒有什麼不同。認為雷電專門追他是不可能的事。
一個晴朗的周末，好朋友臺德約瑞克去郊外的湖上垂釣。瑞克本來不想去，但因為是晴天，而且船是木頭的，船槳也是木頭的。他這才放心地上瞭船。他隻顧和朋友臺德高興地垂釣瞭，竟忘瞭天氣的變化。等到瑞克註意觀察天色時，遠處傳來瞭陣陣雷聲。聽到雷聲，瑞克嚇得把魚竿扔到瞭船上。魚竿碰到船底，發出瞭金屬撞擊聲。瑞克的臉一下子變自瞭，因為他這才發現船底是鋁制的。他趕緊和朋友臺德向岸邊劃去。這時，雷聲不斷地在瑞克的身邊響起。突然，臺德大聲地叫瞭起來：“你的嘴在冒火。”正說著，他們的船燃起瞭火苗，臺德和瑞克跳進湖裡，向岸邊遊去。瑞克在前面，臺德在後面看到他身上通亮，整個骨架都呈現出來瞭。等到他們好不容易遊到岸邊時，雲也散瞭，天也晴瞭。
這件事發生以後，瑞克再也不敢出屋瞭，整天躲在絕緣材料搭成的小屋裡。
瑞克及其傢族招雷擊的事，引起瞭科學傢們的興趣。但是至今沒有人能講清楚這是怎麼回事。
6：防雷工具互動模型裝置：
7：防雷先進經驗和最前沿的做法：
雷電、放電物理過程機制復雜，研究難度大，同時雷電及與雷電相關的強對流天氣等對生產生活諸多方面有顯著影響。根據第32屆國際雷電保護會議上報道的研究與近年來國際雷電研究上的進展，《國際防雷研究進展及前沿述評》一文從雷電觀測、雷電物理、雷電電磁暫態效應、雷害風險評估與防護4個方面歸納瞭國際防雷研究的前沿進展，探討瞭國際防雷研究的發展趨勢，並基於以上內容相關研究的發展提出瞭建議。
1.雷電觀測
雷電觀測研究涉及雷電定位和雷電測量，隨著高速攝像技術和光電陣列觀測技術時間分辨率已達ns級，被廣泛應用於雷電觀測。雷電觀測研究已獲取瞭大量雷電活動規律和特性參數，並初步揭示瞭雷電發展中的高能物理過程。上行雷得到越來越多的關註，超特高壓輸電線路雷擊風險與上行先導密切相關。
上圖為Jiang等拍攝的自然雷電的負極性先導發展圖像，小箭頭為梯形先導形成方向。可清晰觀察到負極性先導的梯級發展和分支過程，並觀測到瞭空間先導(space leader)的形成與連接。(幀率為180千幀/s，時間分辨率為5.56μs)(Jiang R, Qie X, Liu M, et al. High speed video observation onrandom stepping and branching of negative leader[C]//2014 International Conferenceon Lightning Protection (ICLP). Shanghai, China: IEEE, 2014: 1445-1447.)
2.雷電物理與現象
雷電物理與現象涉及雷電起始過程、下行先導發展、雷電回擊和雷電連接，近年來雷電物理和現象的研究多基於人工引雷試驗和光學手段等。雷電過程中若幹物理現象的解釋仍未形成共識，雷電和實驗室長間隙放電中高能射線和逃逸電子的觀測使的雷電放電機理有瞭新的研究突破點。
高能射線與逃逸電子的研究中，眾多的理論、模型被提出，例如熱逃逸電子產生、相對論逃逸電子崩(RREA)、相對論正反饋機制等(Dwyer J R, Uman M A. The physics of lightning[J]. Physics Reports, 2014, 534(4): 147-241. Dwyer J R. Recent advances in high energy atmospheric physics[C]∥2014 International Conference on Lightning Protection(ICLP). Shanghai, China: IEEE, 2014: 2035-2042.)。高能射線的觀測與機理、高能射線對雷電的影響等問題目前還有待更為深入的研究和探討。
10m棒−棒間隙雷電連接模擬試驗典型高速圖像，其中I、II、III為梯級先導，IV為上行先導，V為下行先導最大長度(BiagiC J, Jordan D M, Uman M A, et al. High-speedvideo observations of rocket-and-wire initiated lightning, Geophys. Res. Lett.,2009, 36(15): L15801)。
3.雷電電磁暫態效應分析
雷電電磁暫態效應分析包括雷電電磁脈沖及其效應分析方法和防雷接地。雷電電磁脈沖(lightning electromagnetic impulses，LEMP)是指伴隨雷電放電發生的電流的瞬變和強電磁輻射，屬於雷電的二次效應，是常見的天然強電磁脈沖幹擾源之一。LEMP會產生靜電感應、電磁感應、高電位反擊、電磁波輻射等效應，而LEMP 及其感應效應的方法主要有2種：電路仿真和電磁計算。
4.雷害風險評估與防護
雷電保護包括電力系統雷電保護和非電力系統雷電保護。電力系統雷電保護研究主要通過試驗觀測與暫態仿真對電力系統的過電壓與波過程進行研究。而新能源中風力發電、太陽能發電及儲能技術不斷成熟，大型風光儲能互補並網傳輸已成為電力供應的重要手段，新能源系統的雷電防護問題引起瞭大量關註，成為防雷領域的熱點問題，其中風力發電等新領域的雷電防護問題仍處於起步階段。
未來展望
在防雷研究上，未來的主要研究方向根據作者的意見包括：
1.提高雷電檢測精度和時空分辨率；
2.雷電起始、先導起始、先導階梯發展以及雷電連接的參數觀測、機理分析和理論模型研究；
3.長間隙放電過程中的高能射線與逃逸電子的機理及其在雷電形成和發展中的作用研究；
4.新能源、智能電網等新領域的雷電保護研究。
