直击雷与感应雷的危害及形成原理

1.直击雷

直接打在被击物上的雷称为直击雷。强大的雷电流从被击物上如高层建筑物、输电线路的杆塔等流入大地时，产生的热效应、机械力的效应以及由于高层建筑物或杆塔顶部电位升高造成的反击等，破坏性极大。电流流经被击物相当于流经一电阻和电感串联的等值电路，如图6-4所示。电流流经电阻RCh引起的压降为iLdRCh，电流的波头部分，即高频部分流经电感。被击物顶部的电位不但与被击物的构筑形式、高度有关，而且与雷电流的幅值和陡度有关。雷电流幅值大，顶部的电压高；雷电流陡度大，顶部电压也高。顶部电位高，容易引起对被击物反击。如果被击物是高层建筑物的话，则容易引起对建筑物内的低压电气设备、通信设备，特别是微电子设备的反击闪络放电；如果被击物是输电线路杆塔，则容易引起由杆塔向导线放电的绝缘子串反击闪络；如果被击物是专门用来引雷的避雷针，而避雷针对附近的电气设备空气距离或者避雷针的接地网对附近电气设备接地网的地中距离不够的话，也会造成向附近电气设备反击放电。

图6-4　等值电路(www.xing528.com)

图6-5　感应雷的形成过程

2.感应雷

当雷击地面或其他物体时，附近的电气设备虽然没有遭到雷的直击，但也会产生很高的过电压，有时甚至损坏电气设备绝缘，这种过电压称为感应过电压，俗称感应雷。这是因为在雷电放电的先导阶段，在先导路径中充满了电荷（通常是负电荷，因为负极性的雷云占85%左右），如图6-5（a）所示。它对导线产生了静电感应，在先导路径附近的导线上缓慢地积累了异性的束缚电荷（正电荷）。因为这个过程缓慢，聚积束缚电荷的电流可忽略不计。当雷击大地后，主放电开始，先导路径中的电荷自下而上被迅速中和，这时导线上的束缚电荷转变为自由电荷，向导线两侧流动[图6-5（b）]。由于主放电的速度很快，所以导线中被束缚的电荷疏散也很快，导线中的电流就很大。正极性的感应过电压可达几万甚至几十万伏，常会使35kV及以下的电气设备损坏，特别是对10kV及以下的电气设备和线路的威胁很大。