第一章 雷电的基本理论
现代防雷技术PPT课件第一章雷电及其参数
04
防雷技术概述与标准
防雷技术的基本概念
防雷技术定义
01
防雷技术是指通过一系列措施和方法，预防和减轻雷电对人类
生命财产和设施造成危害的技术。
雷电的形成
02
雷电是大气中的静电放电现象，通常发生在雷暴天气中，由带
电的云层与地面或其它物体之间的电场差引起。
雷电的危害
03
雷电可以引起火灾、爆炸、电击等危害，对人类的生命财产和
雷电活动预测
雷电活动预测的原理
通过分析气象数据、卫星云图、雷达回波等信息，结合地 理、气候等因素，对未来一段时间内的雷电活动进行预测。
雷电活动预测的方法
目前常用的雷电活动预测方法包括统计方法、数值预报和 人工智能等方法，这些方法可以提供较为准确的雷电活动 预测结果。
雷电活动预测的应用
雷电活动预测在气象服务、航空航天、电力、通信等领域 有着广泛的应用，可以为相关行业提供预警和防范措施， 减少雷电灾害造成的损失。
03
雷电的分类与分布
雷电的分类
01
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直击雷
指雷云直接对地面上的建筑物 、人或动物等放电的现象。
感应雷
指雷云在放电过程中，产生的 静电和电磁感应对周围物体产 生的静电和电磁作用的现象。
球形雷
指雷云中形成的特殊放电现象 ，呈球形或椭球形，直径通常
在几十厘米到几米之间。
雷电浪涌
指雷击发生后，在电源和数据 传输线路上感应出的过电压和
过电流的现象。
雷电的分布规律
雷电活动的地理分布
雷电活动的分布与地理位置、气候条件、地形地貌等因素有关， 通常山地、高原、盆地等地区雷电活动较为频繁。
雷电活动的季节分布
雷电的基本知识PPT(完整版)
2、雷（雨）云中电荷分布结构受地理位置影响
（1）电荷分布状况不相同； （2）集中区高度不相同； （3）温度分布不相同；
（4）云体尺寸大小不相同。 （见教材图1.6）
3、对流云中大气电学量的常见值（见教材表1.3）
1.3.2 雷（雨）云的起电机制 1、感应起电学说：
水滴（也可能是冰晶、雹粒）在垂直大气电场 中感应电荷，下端为正、上端为负 ，与大气中上升 的负离子的电荷中和，使水滴带负电，形成雷（雨） 云起电后的电荷分布。
3、积雨云的形成（见教材图1.4）
积云阶段
秃积雨云阶段
鬃积雨云阶段
形成雷（雨）云的三个条件： （1）空气中必须含有充分的水蒸气； （2）太阳照射，水蒸气上升凝结成小水滴； （3）大气对流。
（a）积云阶段：由 一个或多个云塔表征
（b）成熟阶段：由 同时存在的上升气流 和下沉气流以及降雨 共同表征
（c）消散阶段：由 下沉气流和不断削弱 的对流性降雨表征
4、冻结起电学说：
云中冷水滴与雹粒接触时，过冷水滴有了凝结 核，发生相变，迅速变成冰。释放的潜热又使冰的 外壳破裂成冰屑，冰屑带正电随气流上升，较大的 水滴带负电留在原地或约下降，形成雷（雨）云起 电后的电荷分布。
雷（雨）云中部温度在 0 ~ -10 0 C ，是过冷水滴 最多的区域，所以中部负电荷较多。
维持恒定值的必不可少的条件）
动态平衡，维持恒定值 。
晴天大气电流是大气电的消耗者，闪电电流是 大气电的制造者。
§1.3 雷（雨）云
1.3.1 雷（雨）云的形成 1、常见云的分类：卷云、卷层云、卷积云、高层云、 高积云、层积云、雨层云、积云、积雨云共9种（见教 材表1.2）。
2、雷（雨）云：指产生闪电的云，即积雨云。
雷电基础理论
-20° C -10° C
++ +++ + + + + + + +++ + + + ++ + + + + ++ + + + + + ++ + ++ + ++ +++ + + + + +++
---------+---+
++ + + + + + + + + +
-
+
+
-
按照地闪中和电荷的极性和运动方向将地闪分为四种形式，第一种形式常 被称为下行负地闪，占全部地闪的90%以上，它由向下移动的负极性先导激发， 因此向地面输送负电荷；第二种闪电也由下行先导激发，但是先导携带正电荷， 因此向地面输送正电荷，被称为下行正地闪，这种类型的闪电少于全部闪电的 10%。第三和第四种类型的闪电由从地面向上移动的先导激发，被称为上行闪电 （上行雷）。上行闪电一般比较罕见，通常发生在高山顶上或人工的高建筑物上。 第三种闪电先导携带正电荷，因此对应于云中的负电荷向地面的输送，而第四种 闪电则对应于负极性先导，因此将云中的正电荷向地面输送。
雷暴电荷结构概念图
第一节 闪电
通常情况下，一半以上的闪电放电过程发生在雷暴云 内的主正、负电荷区之间，称作云内放电过程，云内 闪电与发生几率相对较低的云间闪电和云－空气放电 一起被称作云闪。 另一类闪电则是发生于云体与地面之间的对地放电， 称为地闪。虽然最频繁发生的闪电是云闪，但是由于 地闪对地面物体所造成的严重威胁，以及它的放电通 道暴露于云体之外易于光学观测，因此目前对地闪放 电过程已经有了相对较系统的研究。
第一部分 雷电基本知识
防雷工程师培训资料第一部分 雷电基础知识雷电是雷雨云之间或在云地之间产生的放电现象，雷雨云是产生雷电的先决条件。
那么雷雨云是怎样形成的？一、雷雨云的形成（一）雷雨云的宏观结构雷雨云是对流云发展的成熟阶段，它往往是从积云发展起来的。
发展完整的对流云，其生命史可以分为以下三个阶段：1．形成阶段：这一阶段主要是从淡积云向浓积云发展。
云的垂直尺度有较大的增长，云顶轮廓逐渐清楚，呈圆孤状或菜花形，云体耸立成塔状。
这样的云我们在盛夏常常看到。
在形成阶段中，云中全部为比较规则的上升气流，在云的中、上部为最大上升气流区。
上升气流的垂直廓线呈抛物线型。
在形成阶段，一般不会产生雷电。
2．成熟阶段：从浓积云发展成积雨云，就伴随雷电活动和降水，这是成熟阶段的征象。
在成熟阶段，云除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。
上升气流通常在云的移动方向的前部。
往往在云的右前侧观测到最强的上升气流。
上升气流一般在云的中、上部达到最大值，可以超过25—30米／秒(见图1)。
3、消散阶段：一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后，雷雨云就进入了消散阶段。
这时，云中已为有规则的下沉气流所控制。
云体逐渐崩溃，云上部很快演变成中、高云系，云底有时还有一些碎积云或碎层云。
（二）雷雨云的微物理结构：一块成熟的雷雨云，其顶部可以伸展到－40℃的高度(约l万米以上)，而云底部的温度却在10℃以上。
由于云体在垂直方向上跨过了这么宽的温度范围，因而云中水汽凝结物的相态就很不一样。
在云中有水滴，过冷却水滴、雪晶、冰晶等(见图2)。
我们把雷雨云按温度高低来分层，便可以看：在温度高于0℃的“暖层”的云中，全部是水滴(包括云滴)，在温度0至－8℃的云层中，即有较多的过冷却水滴(温度低于0℃的水滴)，也有一些雪晶、冰晶；在温度低于－20℃的云层中，由于过冷却水滴自然冻结的概率大为增加，云中冰晶的天然成冰核作用更为显著，故云中基本上都是雪晶和冰晶了。
在成熟阶段的雷雨云中，发生着非常复杂的微物理过程，在云的“暖层”，有水滴之间由于大小不同而发生的重力碰撞，也有湍流碰撞和图1 一块雷雨云的气流结构示意图图2 一块雷雨云的微物理结构示意图电、声碰撞过程。
第1章：雷电基础知识
下部出现正电荷。同时在大气宇宙射线的作用下，
空气发生电离，产生正、负离子。 激化的水滴在下落过程中与空气中离子相 遇，水滴下部将俘获负离子，而正离子则被排 斥而上升，这样整个水滴就带上了负电荷。
第1章：雷电基础知识
风电机组防雷与接地
第1章 雷电基础知识 二、雷电放电过程 6、风电机组防雷的迫切性
（1）风电机组易遭雷击的原因
Δ风力发电机组大，一般处于海岸、丘陵、山脊乃至海面上，周围少 有障碍物，恰是易遭雷击的地方； Δ为了捕捉更多的风能，风力发电机组一般都设臵在高于周边的制高 点，更易吸引雷电； Δ上行雷威胁风力发电机组，会对雷云产生向上的先导闪击，风力发 电机组便会 “主动迎接”雷闪。
第1章：雷电基础知识
风电机组防雷与接地
第1章 雷电基础知识 一、雷与电
3、 雷电学说的建立 （4）对流起电学说
认为云的对流运动反抗电场 力而起输送和聚集荷电云滴 和冰晶的作用。上升气流携 带云底正离子向云中运动， 直至上部形成正电荷区。由 于高空传导电流使大量负离 子来到云的上表面并附在云 滴或冰晶上（见地空电流）， 然后由云周围强烈的下沉气 流带下来。到达云下的负电 荷增强了地面电场，使地面 感应，产生尖端放电，从而 产生更多的正离子，这种正 反馈过程最终将造成雷雨云 中常见的电荷分布。
第1章 雷电基础知识 二、雷电放电过程 4、雷电放电的几种类型
Δ 第二类放电
具有向上正先导的云中负电荷中心与 大地和地物间的放电过程，具有负闪电电 流。 ※先导带正电向上，放电一般始于高耸 的接地体（塔尖或山顶），具有向上正先 导而无回击，---向上正先导连续负放电。 ※先导带正电向上，和向下回击---向 上正先导负地闪，如果其后有随后闪击，
雷电基础理论(2012.5.2)
大气电荷密度的表示： 若体积为V的大气中携带总的正电荷为Q+， 负电荷为Q-，则大气体电荷密度为
Q Q V
晴天，大气正、负离子 电场力作用、随气 流流动、大气湍流扩散影响 运动 形成晴天 大气电流。若用J表示晴天大气电流密度，则：
J J C JW J t
其中：Jc为传导电流密度，Jw为对流电 密度，Jt为扩散电流密度。 当大气电场强度发生变化时，还考 虑大气位移电流。
碰撞感应起电学说
气正离子则受其斥力而上升，
于是在云中下部形成负电荷 区,其上部为正荷区。
云粒子
降水粒子选择捕获 云雾离子的起电机制
这一学说的定性解释另人满意，但估
算出电场强度的时间变化dE/dt的数值，作
定量解说时， 遇到了困难。例如推算出电
场增大500V•cm-1需要时间超过12分钟,还
未达到产生闪电的程度。所以这一学说只
冰的热电起电效应
积雨云的起电与冰的热电效应相关
积雨云与冰的热电效应相关联，通过两种方式使积雨云 带电： ①、冰粒、雹粒相互间碰撞摩擦时接触，由于温度差别 而产生热电效应，有离子迁移，当分离时，各带上异号电 荷，在重力和气流的双重作用下，互相分离，使积雨云中出 现正、负电的复杂分布。 ②、过冷液滴与雹接触，过冷液体一旦有了固态的凝结 核，就会发生相变，由液态变为固态，即冰，它将包在作为 凝结核的雹粒上，同时放出潜热，过冷液滴内部因潜热而膨 胀，造成已凝结的外层冰壳的破裂而产生冰屑，由于热电效 应，这些冰屑是带正电的，它们较小而轻，易被上升气流携 至云的上部，所以积雨云的上部积聚起大量的正电荷，温度 也低，当然这里并不排除同时还会有感应起电的物理机制。
1 E jd 4 t
第一部分-雷电的基础知识
第一部分雷电的基础知识一、雷电灾害的严重性雷电发生时，伴随着电闪和雷鸣，雷霆万钧、令人生畏。
在全球范围内，雷电发生的频率是很高的，每秒钟就有上百次雷电；每天约有800多万次雷电；一年中平均发生30多亿次雷电。
实际上，对于我们每个人来讲遭受雷击的概率极少，但碰到雷电这种天气现象的情况是很多的，因雷击而死亡的人数全球每年可达上万人。
在雷鸣电闪的时候，它所产生的冲击波和火光以及雷电电流，常会导致建筑物倒塌、引发火灾以及造成电力、通信和计算机系统的瘫痪事故，给国民经济和人民生命财产带来巨大的损失。
在20世纪末，联合国组织的国际减灾十年活动中，把雷电灾害列为最严重的十大自然灾害之一。
美国将雷电列为排名第二的天气杀手。
二、雷电的产生雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。
雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。
积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。
冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。
云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。
因此，云的上、下部之间形成一个电位差。
当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。
闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。
闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。
一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。
放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。
带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。
在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。
这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。
三、雷电危害方式雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。
现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。
以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。
雷电的基本知识
雷电的基本知识雷电是大气中大量饱和水蒸气(水滴)在空间气流的作用下，上升、下降移动过程中摩控分裂而形成两种带不同电荷的雷云层。
在雷云层之间或雷云层对地面之间构成了一个很大的电容器。
随着电荷的积聚，当任何一个电荷聚集中心处的电场强度达到25kV/cm~30kV/cm时，周空气的绝缘性能被破坏。
于是，带不同电荷的雷云层之间、需云对地之间就会发生强烈的放电现象。
雷电瞬间放电时间仅为30us~50us。
放电波陡度可高达50kA/us，其主放电电流可达几上安至几百千安。
由于放电波陡度高，雷电感应电压能达到300kV~400kV。
由于放电电流很大,产生的温度很高，可达20000℃。
雷电发生时，虽然时间很短，但破坏作用很大。
有时雷云层很低，致使地面凸物上感应出异种电荷，造成雷云对地面之间的放电，这就是雷击，也称做直击雷。
在发生雷击的同时，其附近将呈现雷电感应，分为静电感应和电磁感应两种,也具有破坏作用。
静电感应是由于雷云放电前,对地面上物体的顶端感应出大量异性电荷，呈现很高电压的现象,一旦雷云与其他部位放电后，静电感应现象也随之消失,致使聚集的大量电荷,呈现很高的电压,迅速沿物体传播。
电磁感应是雷击后，其瞬间产生又很快消失的雷电流，在其周围空间产生强大的电磁场的现象，在此电磁场作用范围内的金属体上，会产生很高的感应过电压，上述感应过电压冲击波的破坏性也很大。
雷云中可能同时存在着几个电荷聚集中心，所以经常出现多次重复性的放电现象，常见的为2次~3次，当第一个电荷聚集中心完成放电过程后,其电位迅速下降,第二个电荷聚集中心立即向前一个放电位置移动，瞬间重复放电，每次间隔时间从几百微秒至几百毫秒不等,但其放电电流会逐次递减。
第二个及以后的雷云放电电流通常不超过30kA。
防雷技术基础知识
防雷技术基础知识第一章雷电基本理论人们通过模拟地球原始大气在密室中进行放电的实验，结果由无机物合成了11种氨基酸。
这些物质的出现，是生命起源的基础，因此，一些生命起源学说认为，是雷电孕育了地球上的生命。
同理，地球上空有一层电离层，它是由带正电荷的粒子组成，该电离层起着防止太阳和宇宙空间各种有杀害生命作用的射线进入地面，保护地球上的生命，如果没有这电离层，即使地球上本来已经有的生命，也会被来自太空的各种射线杀死，地球不可能出现现在的繁荣和文明。
但是电离层的正电荷以平均约1800A的电流强度向大地放电，可想而知，如果得不到补充，电离层的电荷恨快便会放尽。
由于雷电不断补充电离层放电失去的电荷，保持电离层总电荷量大体平衡，使这层生命的保护屏障得以保存，使地球上的生命不致被宇宙射线灭绝。
因此，可以说，是雷电促使地球成为文明的星球。
从这个角度来讲，人类有今天的文明应该感谢雷电。
由于雷击会给人类带来灾害，因此，人类很早就与雷害进行斗争。
其中取得卓越成就的有18世纪中叶著名科学家富兰克林（Franklin）M·B·罗蒙诺索夫（JIOMOHOCOB），L·B·黎赫曼（PHXMAH）。
他们通过大量实验建立了雷电学说，认为雷击是云层中大量阴电荷和阳电荷迅速中和而产生的现象；并且创立了避雷理论，发明了避雷针。
我国古籍中，有关雷电理论和避雷实践的记载十分丰富。
例如东周时《庄子》上记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。
”这些学说与现代的雷电学说是如此相似，不过它比现代雷电学说要早2000多年。
在古籍中关于建筑工程中避雷的记载也十分丰富。
南北朝的孟奥《北征记》中有如下记述：“凌云台南角一百步，有白石室，名避雷室。
”又有盛弦之《荆州记》中记述：“湖阳县春秋蓼国，樊重之邑了，重母畏雷，为立石室，以避之，悉之文石为阶砌，至今犹存。
”书中谈及的白石、文石，据分析应该属于绝缘性能较好的石块。
雷电防护安全指南实用手册
雷电防护安全指南实用手册雷电是一种强大而又危险的自然现象，它带来的电流和电压可能对人们的生命和财产造成巨大损害。
为了保护人们和设备免受雷击的危害，制定一份雷电防护安全指南是必要的。
本手册将为您提供一些实用的指导措施和建议，以帮助您更好地应对雷电风险。
第一章：了解雷电雷电是大气中形成的一种电气放电现象。
当云间或云与地面之间形成强烈的静电场时，就会产生雷暴现象，这时大气将放电，形成闪电。
雷电的主要特点是过电流、过电压、涌电流和电磁干扰。
第二章：雷电防护原理雷电防护的基本原理是通过设计和安装合适的保护装置，将雷电的电流和电压引导到地下或安全地方，避免对建筑物和设备造成直接或间接损害。
常用的防护装置包括避雷针、避雷网和避雷装置。
第三章：雷电防护措施1. 设计合理的避雷系统。
根据建筑物的高度、形状和周围环境等因素，选择合适的避雷针和避雷装置，确保雷电会优先被这些装置吸引和导向地下。
2. 安装避雷设备。
避雷针和避雷装置应按照相关标准和规范进行安装，保证其完好、牢固地固定在建筑物的高点和需要防护的设备上。
3. 地线系统的设计和布置。
合理设置地线系统，将雷电引导到地下，确保电流畅通，防止因为雷电灾害导致的火灾和爆炸等事故。
4. 电气设备的防护。
对于对雷电敏感的电气设备，应采取必要的保护措施，如安装防雷插座、防雷器、隔离开关等设备，以减少雷电对其造成的危害。
5. 建立雷电监测和预警系统。
及时了解雷暴的形成和发展趋势，预测雷击的可能性，提前采取必要的防护措施，保护人们的生命和安全。
第四章：日常预防雷电安全建议1. 减少户外活动。
在雷电活动频繁的时候，尽量减少户外活动，远离高处、开阔地、水面、金属结构等雷电易袭击的区域。
2. 在室内时避免使用金属物品。
雷电容易通过金属传导，因此在室内时，尽量避免接触金属物品，如水龙头、电线、电器等。
3. 避免接触电器和电线。
雷电可能通过电线传导到建筑物内部或家用电器上，因此在雷电天气中，应尽量避免接触电器和电线。
安全教育方案之雷电
安全教育方案之雷电第一章：雷电的形成和危害1.1 雷电的形成雷电是一种自然现象，通常在云与地面或云与云之间产生放电现象。
当云中的水滴、冰粒等在上升运动中相互碰撞，云中的温度下降，水汽凝结成雨滴或冰粒时，云中正电荷和负电荷被分离开，形成静电效应，雷电就是由这种静电效应引起的。
当云内的负电荷和地面或其他云内的正电荷之间电位差达到一定值时，将产生放电现象，形成雷电。
1.2 雷电的危害雷电具有极强的能量，所以非常危险。
雷电对人体有直接灾害和间接伤害。
雷电灾害常表现为人员伤亡、财产损失、设施受损等。
在雷电过程中，雷电通过电击人体致使直接伤害；雷电击中房屋或其他建筑物，引发火灾等次生灾害；雷电击中高压输电线，会引发事故停电等。
第二章：雷电安全教育2.1 雷电安全教育的意义雷电是一种自然现象，无法控制和避免，但我们可以通过对雷电知识的学习和了解，提高自我防雷的意识和能力，以减少或避免雷电引发的危害。
2.2 雷电安全教育的对象雷电安全教育的对象主要包括学生、家长、教师、工人、老年人等各个年龄段和各行各业的群体。
2.3 雷电安全知识的普及为了有效提高大众防雷意识，需要对雷电的形成和危害进行普及教育，教会大家如何预防雷电灾害以及避免在雷电天气下产生危险。
第三章：雷电安全预防知识3.1 雷电天气的判断要想有效预防雷电灾害，首先要学会判断雷电天气。
通常，有以下几个方法判断：一、观察云的形态：当出现积云、盘状云或层积云，并伴有阵雨、雷雨和风等天气现象时，很可能发生雷电天气。
二、听力判断：大多数雷电天气前，都有电光同响的征兆，可依靠听觉来判断。
三、气象广播：根据气象部门发布的天气预报来判断是否有雷电天气的可能。
3.2 在雷电天气下的预防措施一、避免在露天场所避雷：应尽快找到安全场所躲避，远离高大树木、高楼大厦等场所。
二、避免在水域避雷：雷电容易以水面为接触，所以在雷电天气下要尽量远离河流、湖泊等水域。
三、室内避雷：室外避雷不宜成功时，应尽快进入室内，关闭窗户，避免雷电直接或间接伤害。
雷电基本知识(一)
雷电基本知识(一)雷电是指大气中电荷间的放电现象，是自然界中常见的一种现象。
雷电对人体和环境都会带来一定的危害，因此了解雷电的基本知识对我们非常重要。
一、什么是雷电雷电是指在大气中电荷间的放电现象，电荷在云层、云与地面之间、云与云之间形成高电场。
当电荷的电位差达到一定的值时，电荷间会发生电流。
电流流过时会放出能量，就形成了一道闪电。
闪电在空气中形成的温度很高，能量很大，声音和光线也很强烈。
二、雷电的成因雷电形成的原理是云层中产生了静电荷，不同电荷之间形成电位差。
通常是云中负电变多，地面上的物体带正电。
产生正负电荷不平衡的原因可能是云与云之间、或云与地面之间的风吹动云层，磨擦云层；或产生强烈的对流运动，使云层中的水分子受到撞击和摩擦而分离出正负电荷。
当产生的电荷差异达到一定程度时，电击放电就会在空气中形成一道闪电。
三、雷电的种类雷电的种类有地面放电、云间放电、云地放电和人工放电等，其中地面放电和云间放电是最常见的两种。
地面放电是指云层中的闪电瞬间跨越地面，造成强烈的光和声，灯泡等电子设备会碎裂；云间放电是指云层中两个云之间发生的电击放电，形成一道云闪电，我们经常能够看到。
云地放电一般发生在大气中某些特定的气体层中，人工放电则是人为引发闪电的情况，如烟花、静电放电等。
四、雷电的危害雷电危害很大，既对人体造成危害，也对环境造成破坏。
在人类历史中，雷暴频繁的地区常常发生雷击人事故，如建筑物的倒塌、断电等。
此外，雷击过程中会产生臭氧等物质，破坏大气层，对环境造成破坏。
五、如何避免雷电危害为了避免雷电危害，我们应该做好以下方面的措施。
一是避免在室外高处活动，如登山、高空作业等。
二是避免在雷雨季节使用电器设备，如电视机、电脑等。
三是安装避雷装置，避免雷击事故的发生。
综上所述，了解雷电的基本知识对我们非常重要。
我们应该做好预防措施，尽力减少雷电带来的危害。
雷电基本理论
雷电基本理论Ⅰ．雷电概述人们通过模拟地球原始大气在密室中进行放电的实验，结果由无机物合成了11种氨基酸。
这些物质的出现，是生命起源的基础，因此，一些生命起源学说认为，是雷电孕育了地球上的生命。
同理，地球上空有一层电离层，它是由带正电荷的粒子组成，该电离层起着防止太阳和宇宙空间各种有杀害生命作用的射线进入地面，保护地球上的生命，如果没有这电离层，即使地球上本来已经有的生命，也会被来自太空的各种射线杀死，地球不可能出现现在的繁荣和文明。
但是电离层的正电荷以平均约1800A的电流强度向大地放电，可想而知，如果得不到补充，电离层的电荷恨快便会放尽。
由于雷电不断补充电离层放电失去的电荷，保持电离层总电荷量大体平衡，使这层生命的保护屏障得以保存，使地球上的生命不致被宇宙射线灭绝。
因此，可以说，是雷电促使地球成为文明的星球。
从这个角度来讲，人类有今天的文明应该感谢雷电。
由于雷击会给人类带来灾害，因此，人类很早就与雷害进行斗争。
其中取得卓越成就的有18世纪中叶著名科学家富兰克林(Franklin)M·B·罗蒙诺索夫(JIOMOHOCOB),L·B·黎赫曼(PHXMAH)。
他们通过大量实验建立了雷电学说，认为雷击是云层中大量阴电荷和阳电荷迅速中和而产生的现象；并且创立了避雷理论，发明了避雷针。
他们取得的这些科学成就，已为人类作出了重大的贡献。
我国古籍中，有关雷电理论和避雷实践的记载十分丰富。
例如东周时《庄子》上记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。
”这些学说与现代的雷电学说是如此相似，不过它比现代雷电学说要早2000多年。
在古籍中关于建筑工程中避雷的记载也十分丰富。
南北朝的孟奥《北征记》中有如下记述：“凌云台南角一百步，有白石室，名避雷室。
”又有盛弦之《荆州记》中记述：“湖阳县春秋蓼国，樊重之邑了，重母畏雷，为立石室，以避之，悉之文石为阶砌，至今犹存。
《雷击培训教材》课件
雷电对人类和设施造成的伤害非常严重，了解如何防范雷电是非常重要的。
第二章：雷击事故案例
1 国内外雷击事故案例分析
2 雷击事故的影响与教训
通过分析国内外的雷击事故案例，我们可 以了解不同情况下的雷击原因和影响。
雷击事故对设施、人员以及生产带来的影 响是严重的，我们需要从中吸取教训。
《雷击培训教材》PPT课 件
这份PPT课件是关于雷击培训的详细教材，通过本课程，您将了解雷电的原 理、防护措施以及应急处理等知识。
第一章：雷电原理
1 什么是雷电
雷电是一种大气现象，产生于云层中的静电放电过程，形成极高的电压与电流。
2 雷电的形成原理
雷电的形成与云层内部的电荷分离和积聚有关，云层内部形成了正电荷和负电荷的分布。
响应雷击事故需要按照 规定的流程进行，确保 人员安全和设施保护。
3 雷击后的保护与修
复工作
雷击后，需要及时采取 措施修复设施，并保护 人员免受后续的影响。
结语
1 对雷击培训课程进行总
结，强调ห้องสมุดไป่ตู้电防护的重 要性。
2 展望雷电防护的未来趋
势，介绍新技术和方法 的发展。
3 感谢大家的支持与参与，
鼓励大家加强雷电防护 意识。
1 雷电监测系统介绍
2 雷电预警方法分析
雷电监测系统可以帮助我们实时监测雷电 的活动，为防护措施提供准确的数据支持。
通过分析不同的雷电预警方法，我们可以 及时采取防护措施，减少雷击事故的发生。
第五章：雷击应急处理
1 雷击应急预案制定
制定周密的雷击应急预 案是应对突发雷电灾害 的关键措施。
2 雷击应急响应流程
第三章：雷电防护措施
雷电防护基本理论
雷电基本理论Ⅰ．雷电概述人们通过模拟地球原始大气在密室中进行放电的实验，结果由无机物合成了11种氨基酸。
这些物质的出现，是生命起源的基础，因此，一些生命起源学说认为，是雷电孕育了地球上的生命。
同理，地球上空有一层电离层，它是由带正电荷的粒子组成，该电离层起着防止太阳和宇宙空间各种有杀害生命作用的射线进入地面，保护地球上的生命，如果没有这电离层，即使地球上本来已经有的生命，也会被来自太空的各种射线杀死，地球不可能出现现在的繁荣和文明。
但是电离层的正电荷以平均约1800A 的电流强度向大地放电，可想而知，如果得不到补充，电离层的电荷恨快便会放尽。
由于雷电不断补充电离层放电失去的电荷，保持电离层总电荷量大体平衡，使这层生命的保护屏障得以保存，使地球上的生命不致被宇宙射线灭绝。
因此，可以说，是雷电促使地球成为文明的星球。
从这个角度来讲，人类有今天的文明应该感谢雷电。
由于雷击会给人类带来灾害，因此，人类很早就与雷害进行斗争。
其中取得卓越成就的有18世纪中叶著名科学家富兰克林(Franklin)M•B•罗蒙诺索夫(JIOMOHOCOB),L•B •黎赫曼(PHXMAH)。
他们通过大量实验建立了雷电学说，认为雷击是云层中大量阴电荷和阳电荷迅速中和而产生的现象；并且创立了避雷理论，发明了避雷针。
他们取得的这些科学成就，已为人类作出了重大的贡献。
我国古籍中，有关雷电理论和避雷实践的记载十分丰富。
例如东周时《庄子》上记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。
”这些学说与现代的雷电学说是如此相似，不过它比现代雷电学说要早2000多年。
在古籍中关于建筑工程中避雷的记载也十分丰富。
南北朝的孟奥《北征记》中有如下记述：“凌云台南角一百步，有白石室，名避雷室。
”又有盛弦之《荆州记》中记述：“湖阳县春秋蓼国，樊重之邑了，重母畏雷，为立石室，以避之，悉之文石为阶砌，至今犹存。
”书中谈及的白石、文石，据分析应该属于绝缘性能较好的石块。
雷电原理1(课件)
图D是M.A.Uman发表于他在1986年出版的《All About Lightning》一书中。图E是1990年6月美国肯尼迪航天中心和美 国国家航天局联合发表的一份防雷技术报告中刊登的。
积雨云中的电结构
共同的结论是： 1 从内部看，积雨云中大气体电荷分布很复 杂，但可以看成为三个电荷集中区，最高的集 中区是正电荷，中间区为负电荷，最低区为正 电荷； 2 在云下方的地面上观测，好象云是带负电， 因中间区的电量最多，对云下空间产生的大气 电场起决定性作用，所以在雷暴来临时，人们 观测到大气电场突然转向，由正变负，即由地 面指向高空。
二、雷雨云形成的物理过程
1 雷雨云的带电与晴天大气电场有紧密关系。 2 产生闪电的云，俗称雷雨云。云的种类很多，有几 种与雷电有关，其中最重要的是气象学中的积雨云。 3 气象上将云分为三族十属二十九类，常见的各种云 的状况如下表：
积状云如何发展成积雨云？
积雨云包括：
1 热力对流形成的积雨云，又称热雷云，对应气团雷 暴； 2 锋面对流（动力对流）形成的积雨云，又称锋面雷 云，对应锋面雷暴。 充足的水汽； 强烈的上升运动； 大气层结不稳定。
问题
1 为什麽晴天大气有电场？ 2 当人们在室外时，人在从头到脚 这样的高度差内，承受到晴天大气 电场的电位差一般是200V，那麽人 为什麽没有感觉到触电呢？
描述大气电场的方法
物理上用两个量： 电场强度E（矢量）和电位V（标量）。 关系：E=一▽V。 结论： E的方向由高电位指向低电位； 电力线（E）处处与等位面相垂直； 当等位面按相等的电位差来画时，从等位面的间 距和疏密情况，就可以知道电场强度的分布，密集时， 电场强度大，稀疏时，电场强度小。
（二）温差起电学说
实验和理论证明，冰有热电效 应，物理机制如图所示。 1. 冰块两端有温差时，离子浓度 热端大于冷端 2 . 离子从热端向冷端扩散； 3. 扩散速度和质量有关，H+离 子快，OH-离子慢； 4 . 静电场出现，方向由冷端指向 热端； 5 . 静电场的作用阻止氢离子继续 扩散，最后达到静态平衡，使 得冷端带一定的正电，热端带 负电，变为一个电偶极子。
雷电的基础知识
雷电的基础知识在带有不同电荷雷云之间，或在雷云及由其感应而生的不同电荷之间发生击穿放电，即为雷电。
雷电是自然界中一种特殊的、极为壮观的声、光、电现象—伴随有闪电和雷鸣的一种恐怖而雄伟壮观的自然现象。
一、雷电的成因及其特性参数⑴、雷云和雷电①雷云：能发生闪电的云为雷云。
层积云、雨层云、积云、积雨云均与闪电有关，其中积雨云则最为重要。
②闪电：积雨云形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。
当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，即“闪电”。
闪电的形状：枝状、球状、片状、带状。
闪电的形式有云天闪电、云间闪电、云地闪电。
⑵、雷电的成因①雷电：带有电荷的云层向下靠近地面时，地面上的凸出物、金属等，会被感应出异性电荷，随着电场强度的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上闪流，两者相遇即形成对地放电。
②闪电：带负电荷的雷云在大地表面会感应出正电荷，这样雷云与大地间形成一个大的电容器，当电场强度超过大气被击穿的强度时，就发生了雷云与大地之间的放电，即常说的闪电，或者说是雷击。
③雷云放电过程：雷云——雷电先导——迎雷先导——主放电阶段——余辉放电⑶、雷电的特性参数①雷电日（T）：一年中发生雷电放电的天数，(衡量雷电活动频繁的程度)。
②雷电流：雷击电流大致呈单极性的脉冲波。
主要可采用三个参数来表示，即雷电流的幅值、波头时间和半幅值时间。
③雷电过电压：主要决定于雷电流陡度和雷电流通道的阻抗，它的大小可按下式来计算：U=IR+L（式中：I—雷电流幅值kA；i—随时间变化的雷电流kA；R—接地电阻Ω；L—雷电流通道的电感H）。
二、雷电的种类主要分为直击雷、感应雷、雷电波入侵、雷球、雷击电磁脉冲。
⑴、直击雷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。
⑵、感应雷也称为雷电感应或感应过电压。
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②带状闪电：比线状闪电要宽几百倍，看上去像一条亮带，该闪电比较少见。
③片状闪电：指出现在 天空中的无一定形状的 亮光。
④联珠状闪电：
※联珠状闪电多出现在强雷暴期间，并常紧接着一次线状闪电
之后出现在原通道上。 ※联珠状闪电的亮斑有时为一串发光球体，看上去象悬挂在空 中的一长串珍珠，有时则为许多长达几十米的发光段，这些 亮斑一般较暗淡。 ※联珠状闪电的持续时间较线状地闪长得多，熄灭过程也较缓 慢。
五、雷电放电的危害形式 4、雷电过电压侵入 （闪电电涌）；
由于雷电对架空 线路或金属管道 的作用，雷电波 可能沿着这些管 线侵入屋内，危 机人生安全或损 坏设备 。
●2007年
5月23日下午4点多，重庆开县义和镇兴业村小 学学生被雷电击中，造成7名小学生死亡、44名小学生受
伤，其中5人重伤。
●2007年6月4日广东省罗定市一林场工区发生雷击伤
人事故，造成5人死亡3人受伤。
2013年4月28日，什邡市 上空雷声大作，一场雷雨 倾盆而下。11时40分左 右，一道闪电划过天空， 电光火石间闪电将在地里 劳作的村民杨其禄击中， 其半边身体被烧焦，一股 青烟冒起，老人当场倒身 亡。
⑤球状闪电：
☆球状闪电：特指雷暴过程中所发生的一种运动着的发光球。 ☆一般认为球状闪电就是一个等离子体球典型的球闪有桔子或 小柚子那么大，其直径约为20-30cm，辐射功率小于200W。 ☆可以呈现红色、桔黄色、亮白色、蓝色、甚至可以是绿色。
（2）按空间位置分 按闪电的空间位置来分：可将其分为云闪和地闪。 •地闪又称为云地闪电； •云闪又分为云内闪电和云际闪电。 （3）按放电云层带电性质分： •正闪电：带正电荷的云层对地间的放电。 •负闪电：带负电荷的云层对地间的放电。
雷电危害的领域
•
航空、航天
•通讯、广播
•电力、电子、信息、铁路、建筑
• 林业、农业、家畜
2002.7.28大兴安岭森林雷击火灾历时20多天，先后出现大小15个火场、几十个火点， 火灾面积2万公顷，1.6万余人参加了扑救工作。——新中国成立以来最大的森林火灾。
18世纪中叶美 国科学家富兰 克林通过大量 实验（风筝引 雷电）建立了 雷电学说，创 立了避雷理论， 发明了接闪杆。
•3b：向下先导有回击的正闪电；
4a：向上先导无回击的正闪电； 2b：向上先导无回击的负闪电；
4b：向上先导有回击的正闪电；
三、闪电的电荷量
• 闪电的电荷：一次闪电中正、负电荷中和的数量，它反映了一次闪电 放出的能量。 • 雷电的破坏性：在极短的时间内（几十个μS）将雷云蕴藏的能量释放 出来，瞬时功率巨大。但其能量却很少。
地闪的类型（八类闪电）：
无回击的闪电记做a，有回击的闪电记做b ,
无回击的闪电：只沿着先导方向发生电荷中和的闪电； 有回击的闪电：当发生先导放电之后还出现逆先导方向放电的现象。
•1a：向下先导无回击的负闪电；
•2a：向上先导无回击的负闪电；
•3a：向下先导无回击的正闪电； •1b： 向下先导有回击的负闪电；
先驱放电的特点：开始产生的先驱放电是不连续的，为分支状，通常只 有一条放电分支到达大地。
第二节 雷击闪电的特性
一、雷电流的特性
雷电的特性：通过先驱放电所开辟的狭小电离通道在极短的时间（几十μs） 发生猛烈的电荷中和，产生巨大的瞬时功率（可达1011W)，强烈的高温（可 达30000℃以上），发出强烈的闪光和震耳的轰鸣。 1、雷电流的特性： •电流峰值大，一般为几十KA至几百KA； •电流峰值与土壤电阻率成反比； •雷电流大多数是重复的，一次雷击通常包括3－4次放电，第一次放电是由雷 云最低层发出。
• 波头时间：双指数函数曲线峰值的左边部分。很 陡，时间为零点几μs到 十几μs（tf)。 • 波长时间：雷电流从开始到下降为幅值的一半的 部分。(tn) • 常见的雷电流波形：8/20 μs、1.5/40 μs、10/700 μs波形。 结论：雷电流主要分布在低频部分，且随着频率 的升高而递减。90％以上雷电能量分布在频率为 10多KHZ以下。
三、尖端放电与雷击 1、尖端放电：
电子总是分布在金属体的最外层表 面，金属体的尖锋部分电子相互排斥 力最强，最易被排斥而离开金属体。
2、雷电（雷击）的形成：
当天空中有雷雨云时，由于其带有大量的电荷，因静电感应就会在 其下方的地面或物体上感应上异性的电荷，形成相应的电场，当该电场 强度大到一定强度的时候，雷云就会对大地上的突出物进行先驱放电， 当先驱放电到达大地以后，就开始主放电，这就形成了雷击。 先驱放电：少数带电的云粒（或水成物）在大电场的作用下，向地面靠 拢的现象。
• 雷云的形成（感应起电学说）
当地面含水蒸气的空气受热而 上升，产生向上的气流。气流上升 的过程中温度会不断下降而液化形 成雨滴和冰雹（称为水成物)，该 水成物在重力作用下下落与云粒子 （云滴和冰晶）发生碰撞。使云粒 子的负电荷与水成物正电荷中和， 云粒子正电荷被排斥上移，在上升 气流的作用下，分离的作用更加明 显，最后形成总体上为上部为带正 电的云粒子，下部为带负电的水成 物的带电云层，形成了雷云空间电 场，该电场与大地电场方向一致， 使大气中的水成物极化更厉害，使 雷云发展得更快。如下图所示。 • 大气电平衡：如图所示。
雷击案例
●1989年12月12日，青岛市黄岛油库5号油罐遭雷击爆炸，大
火烧了60小时，火焰高300米，烧掉4万吨原油，烧毁10辆消 防车，使19人丧生，74人受伤，还使630吨原油流入大海。
• 2004.6.26,浙江临海市杜桥镇杜前村30人在树下避雨,不幸 惨遭雷击,造成17人死亡,13人受伤.
二、闪电及其分类
1、闪电：由于雷雨云中不同部分之间聚积着不同极性的电荷，当积累到一定 程度时，就会在云的不同部分之间、不同云团之间、云团与地之间产生很强的 电场，从而将云内、外的大气层击穿，在云的不同部分之间、不同云团之间、 云团与地之间产生瞬时强火花放电，这就是闪击。
2、闪电的分类 （1）按闪电的形状分 闪电按形状可分为线状闪电、带状闪电、片状闪电、联珠状闪电和球 状闪电。 ①线状闪电：它是闪电中最常见，放电较强烈的一种。形状为一种蜿蜒 曲折枝杈纵横的线条状亮光，类似树枝状。
雷 电 灾 害 调 查 与 鉴 定
防 雷 雷 电 工 灾 程 害 的 调 设 计 查 与 鉴 施 定 工
相应组织机构及任务分工
• 防雷中心：防雷装置设计审核、防雷装置竣工验 收检测、防雷装置安全检测、雷击风险评估、雷 电灾害调查与鉴定、防雷新技术的研发应用。 （防雷技术服务） 气象台：雷电监测预警。（防雷技术服务） 政策法规处：防雷行政管理。 防雷公司：防雷工程的设计与施工、防雷产品的 研发与生产。（防雷市场经营）
说明：1、雷雨云大致有三个电荷集中区， 最高集中区为正电荷，中区为负电荷，最低 区为正电荷（该处电荷很少）； 2、雷云中电荷分布状况、电荷集中区 的高度、云体尺度大小都与地区特点有关， 对不同地区可能会出现较大得差异。 3、雷云形成的三个条件：第一，空气 中必须含有充足的水蒸气。第二，地表温度 较高，能形成上升气流。第三，空气能流动 （有风）。
2、感应雷击：主要是指静电感应和电磁感应。 闪电静电感应（lightning electrostatic induction ）： 由于雷云的作用， 使附近导体上感应 出与雷云符号相反 的电荷，雷云主放 电时，先导通道中 的电荷迅速中和， 在导体上的感应电 荷得到释放，如没 有就近泄入地中就 会产生很高的电位
• • •
课程学习内容
• • • • • • 雷电的基本理论 雷电的破坏作用和避雷原理 避雷装置和避雷元件 接地装置 建筑物的防雷设计 建（构）筑物防雷装置竣工验收检 测 • 建筑物电子信息系统防雷装置的常 规检测
第一章 雷电的基本知识 教学目标：
• • • • • • • 了解雷电的作用 掌握雷击的主要形式和各自特点 掌握雷云的形成过程 掌握雷电的形成过程 了解闪电的类型 掌握雷电活动的规律 了解雷击的选择性
四、雷电波的频谱分析
1）一次闪电放电的过程（如图） • 先导放电；
• 主放电；
• 余辉放电； 2）雷电流的波形（图1.14）
•
特点：雷电流随时间以近似指数函数规律极快的上升到峰值，然后 由以近似指数函数规律下降。 • 表征雷电流的参数：幅值（峰值）、波头时间、波长时间 。
波头和波长严格定义
如图，先由纵轴上的0.1、0.9、和 1.0 三个刻度作三条横轴 的平行线，前两条平行线分别与波形曲线的头部分相交于A、B 两点，过A、B两点作一条直线,该直线与第三条平行线和横轴分 别相交于C、D 两点，由C点 引横轴的垂线, 其垂足E点与 D点之间的时间即定义为 波 头时间,用 t1 表示。为了定义 波长时间, 再由纵轴上0.5刻 度作横轴的平行线,该平行线 与 波形曲线的波尾部分相交 于F点, 从F点引 横轴的垂线, 垂足G点与D点之间的时间即定义为波长时间，用t2表示。由于波 长时间也是波形曲线衰减到半幅值所需要的时间, 它习惯上也被 称为半幅值时间。在定义了波头和波长时间后, 单极性雷电流脉 冲波形可计为t1/t2, 这里t1和t2一般采用s作单位。
闪电电磁感应（lightning electromagnetic induction ）： 由于雷电流 迅速变化在 其周围空间 产生瞬变的 强电磁场， 使附近导体 上感应出很 高的电动势
五、雷电放电的危害形式
3、电磁脉冲辐射；
电磁脉冲辐射 是指雷电流经 电阻、电感、 电容耦合产生 的电磁效应， 包含闪电电涌 和辐射电磁场 效应。
• LC传输线分流型避雷器的基本工作原理
雷电流：100KHZ以下，LC对其衰减大； 电视信号：几十兆赫兹以上，LC对其衰减小。
感抗XL=2πfL
容抗XC=1/2πfc
C
L
C
五、雷电放电的危害形式
1、直接雷击:闪击直接打在建筑物、其它物体、大地或