[摘要]隨著科技的不斷發展，大量電子設備在電力系統中得到廣泛應用。各種信息系統中使用的弱電設備經常遭受到直擊雷、感應雷以及雷電瞬間過電壓、過電流的侵襲和危害。本文首先對雷電的形成和特點進行了簡要介紹，進而重點研究雷電對弱電設備的影響。
　　[關鍵詞]感應雷，防雷保護，影響
　　雷電造成的危害無孔不入，尤其是對電子信息系統等弱電設備的危害是極大的。因為一些電子設備工作電壓只有幾伏，傳遞信息的電流也非常小，對外界的干擾及其敏感。而雷電的電壓可高達數十萬伏，瞬間電流可高達數十萬安，所以具有極大的破壞性。有效地防止雷電對電子信息系統等弱電設備所產生的危害，是保證變電站安全、穩定運行的重要前提。因此，我們對雷電的形成和對雷電過電壓的危害進行深入研究是很有必要。
　　一、雷電的形成分析
　　地球上空有一層電離層，它是由正電粒子組成的，該電離層起著防止太陽和宇宙空間各種有殺害生命作用的射線進入地面。由于雷電不斷補充電離層放電失去的電荷，保持電離層總電荷量大體平衡，使這層生命的保護屏障得以保存，使地球上的生命不致被宇宙射線滅絕。因此，可以說是雷電促使地球成為文明的星球。由于雷擊會給人類帶來災害，所以人類很早就與雷害進行斗爭了。
　　不管是直擊雷還是感應雷，都與帶電的云層分不開。帶電的云層稱為雷云。有關雷云的假說很多，但至今尚未有一種被公認為無懈可擊的完整學說，這里介紹其中被認為比較完整并經常被推薦的假說。科學工作者的測試結果表明，大地被雷擊時，多數是負電荷從雷云向大地放電，少數是雷云上的正電荷向大地放電。在一塊雷云發生的多次雷擊中，最后一次雷擊往往是雷云上的正電荷向大地放電。從觀測證明，發生正電荷向大地放電的雷擊顯得特別猛烈。
　　雷電的成因是摩擦生電及云塊切割磁力線，把不同電荷進一步分離。由此可見，雷電的主要能源來自于大氣的運動。沒有這些運動，是不會有雷電的，這也說明了為什么雷電總是伴隨著狂風暴雨而出現。為了便于數學和工程上的討論分析，有必要對雷電放電進行模型的建立。雷電放電的物理過程很復雜，國際上都習慣把雷擊低接地阻抗物體時流過該物體的電流定義為雷電流。因而在防雷保護計算的彼得遜等值電路中，等值雷電流通常就直接用雷電流來表示。
　　二、雷電對弱電設備的影響
　　雷電有兩個放電參數：一個是起主要破壞作用的雷電流，常達幾十安到幾十萬安，其作用時間極短；另一個是雷電流的上升速度，通常稱陡度，其值在1~80kv/us之間。雷電對弱電設備的影響是由以上兩個放電特性引起的，具體可分為以下幾類。
　　（一）直擊雷的影響。直擊雷是指雷雨云對大地和建筑物放電的現象。它以強大的沖擊電流、熾熱的溫度、猛烈的沖擊波以及強烈的電磁輻射損壞放電通道，其最高電流達200~300kv，一般在20~40kv，其時間甚短，一般僅為10~100us。直接擊在建筑物構架上，因電效應、熱效應和雷電沖擊波等作用而造成電力線路、電力系統弱電設備等損壞。其對弱電設備的影響主要表現在以下幾個方面：
　　1.電效應的破壞作用。根據安培定律，當A、B平行導體上分別通以電流i1，i2(kv)，A、B的距離為d(m)時,每米導線所受的作用力按下式計算:
　　式中，平行導體的長度10為1m。
　　假定雷擊的瞬間兩導體的電流i1和i2都等于100kv，兩導體的距離d為50cm。計算結果表明，這兩根導體每米都受到408kg的力。因此雷擊的時候，由于電動力的作用，也有可能使弱電設備導線折斷。
　　同樣對拐彎的導體或金屬構件，在拐彎部分也將受到電動力作用，它們之間的夾角越小，受到的電動力越大。當拐角的夾角為銳角時受到的作用力最大，鈍角最小。所以接閃器及其引下線不應出現銳角的拐彎，在不得已采用直角拐彎時應加強構件強度。
　　2.熱效應的破壞作用。如果雷電擊在電弱電設備上，由于雷電流很大，通過的時間極短，被擊得物體瞬間產生巨大熱量，又來不及散發，將產生巨大的爆炸力。當雷電流通過金屬體時，如果金屬體的截面積不夠大時，甚至可使其熔化。因為通道的溫度可高達6000°C~10000°C,甚至更高。因此在雷電流通道上遇到易燃物質，可能引起火災。
　　3.雷電流沖擊波的破壞作用。雷電通道的溫度高達幾千度至幾萬度，空氣受熱急劇膨脹，并以超聲速度向四周擴散，其外圍附近的空氣被強烈壓縮，形成“激波”。被壓縮空氣層的外界稱為“激波波前”。“激波波前”到達的地方，空氣的密度力和溫度都會突然增加。“激波波前”過去后，該區壓力下降，直到低于大氣壓力。這種“激波”在空氣中傳播，會使其附近的電力線路、電氣設備受到破壞。
　　（二）感應雷的影響。感應雷對弱電設備的影響主要是指在雷云之間放電或雷云對地之間放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電纜線路、設備連接線上產生電磁感應并侵入設備，使串聯在線路之間或線路末端的電子設備受到損壞。感應雷雖不如直擊雷猛烈，但其發生的概率比直擊雷高得多。當雷云層與層之間以及雷云與大地之間放電時，在放電通道周圍產生的電磁感應、雷電電磁脈沖的輻射以及雷云電場的靜電感應，使建筑物上的金屬部件、管道、鋼筋和由室外進入室內的電源線、信號傳輸線、天線饋線等感應出雷電高電壓，并通過這些線路以及進入室內的管道、電纜等引入室內造成電子設備損壞。顯然感應雷危害是大面積的，危害電子設備的主要干擾源。
　　1.靜電感應。當建筑物頂部或其他導體處于雷云與大地間所形成的電場中時，建筑物頂部或導體上就會聚集極性與雷云下部電荷極性相反的大量電荷。當雷云與放電體間的電場強度超過兩者之間空氣的擊穿強度時，雷云對放電體放電，正、負電荷在電路中猛烈地中和。雷云放電后，云與大地間的電場突然消失，建筑物頂部或導體上的電荷來不及立即流散，因而產生很高的對地電位差。這個對地電位差稱為靜電感應電壓。如果樓頂不采取良好的接地措施，室內的設備即有可能因靜電感應電壓而受損。
　　2.電磁感應。由于雷電流具有極大的幅值和陡度，在放電通道周圍的空間里會產生強大的變化電磁場。處在這一電磁場中的導體會感應出較大的電動勢如果回路中有些地方接觸不良，就會產生局部發熱或放電現象。電磁感應現象還可以使構成閉合回路的金屬物體產生感應電流，對設備或建筑物造成損害。事實上，在生產實踐中雷擊的靜電感應破壞力數倍于電磁感應。靜電感應還可用雷擊的二次效應理論來解釋。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上極性與雷云極性相反的等量電荷。當雷擊過后，雷擊點地表變為電荷的相對空穴，周圍高電荷區域與地電位相對絕緣的導體上的電荷，將導致設備打火、絕緣受損和電子設備失效。
　　綜上所述，雷電對弱電設備的影響是由雷電流和陡度兩個放電特性引起的，其破壞作用主要體現在電效應、磁效應和熱效應等方面。其中感應雷的危害是大面積的，是危害電子設備的主要干擾源。因此，我們在進行防雷保護工作時，要重點完善對感應雷的靜電感應和電磁感應的屏蔽。