防雷基礎(chǔ)培訓(xùn)講義
一、雷電基本理論
Ⅰ、雷電概述
人們通過(guò)模擬地球原始大氣在密室中進(jìn)行放電的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果由無(wú)機(jī)物合成了11種氨基酸。這些物質(zhì)的出現(xiàn)，是生命起源的基礎(chǔ)，因此，一些生命起源學(xué)說(shuō)認(rèn)為，是雷電孕育了地球上的生命。同理，地球上空有一層電離層，它是由帶正電荷的粒子組成，該電離層起著防止太陽(yáng)和宇宙空間各種有殺害生命作用的射線進(jìn)入地面，保護(hù)地球上的生命，如果沒(méi)有這電離層，即使地球上本來(lái)已經(jīng)有的生命，也會(huì)被來(lái)自太空的各種射線殺死，地球不可能出現(xiàn)現(xiàn)在的繁榮和文明。但是電離層的正電荷以平均約1800A的電流強(qiáng)度向大地放電，可想而知，如果得不到補(bǔ)充，電離層的電荷恨快便會(huì)放盡。由于雷電不斷補(bǔ)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(hù)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(shuō)，是雷電促使地球成為文明的星球。從這個(gè)角度來(lái)講，人類有今天的文明應(yīng)該感謝雷電。
由于雷擊會(huì)給人類帶來(lái)災(zāi)害，因此，人類很早就與雷害進(jìn)行斗爭(zhēng)。其中取得卓越成就的有18世紀(jì)中葉著名科學(xué)家富蘭克林（Franklin）M·B·羅蒙諾索夫（JIOMOHOCOB），L·B·黎赫曼（PHXMAH）。他們通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)建立了雷電學(xué)說(shuō)，認(rèn)為雷擊是云層中大量陰電荷和陽(yáng)電荷迅速中和而產(chǎn)生的現(xiàn)象；并且創(chuàng)立了避雷理論，發(fā)明了避雷針。他們?nèi)〉玫倪@些科學(xué)成就，已為人類作出了重大的貢獻(xiàn)。
我國(guó)古籍中，有關(guān)雷電理論和避雷實(shí)踐的記載十分豐富。例如東周時(shí)《莊子》上記述：“陰陽(yáng)分爭(zhēng)故為電，陽(yáng)陰交爭(zhēng)故為雷，陰陽(yáng)錯(cuò)行，天地大駭，于是有雷、有霆。”這些學(xué)說(shuō)與現(xiàn)代的雷電學(xué)說(shuō)是如此相似，不過(guò)它比現(xiàn)代雷電學(xué)說(shuō)要早2000多年。在古籍中關(guān)于建筑工程中避雷的記載也十分豐富。南北朝的孟奧《北征記》中有如下記述：“凌云臺(tái)南角一百步，有白石室，名避雷室。”又有盛弦之《荊州記》中記述：“湖陽(yáng)縣春秋蓼國(guó)，樊重之邑了，重母畏雷，為立石室，以避之，悉之文石為階砌，至今猶存。”書中談及的白石、文石，據(jù)分析應(yīng)該屬于絕緣性能較好的石塊。至于宋、元、明、清代的建筑物多用“雷公柱”（宋代稱棖桿）等措施以避雷。
在古籍中有關(guān)雷擊的事故的記述就更多了，例如：
《續(xù)晉陽(yáng)春秋》：“太元五年，霹靂含殿四柱，殺內(nèi)侍二人�！�
《晉安帝記》：“義熙三年六月，震太廟鴟尾，徹壁柱，若有文字�！�
《晉中興書征祥說(shuō)》：“元興三年，永安王皇后至住巴防，將設(shè)威儀入宮，天大雷震，人馬多死�！�
《沈括·夢(mèng)溪筆談》：“內(nèi)侍李舜舉家為暴所震，其堂之西屋雷火自窗間出，赫然出檐。人以為堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墻壁窗紙皆默。有一木格，其中雜貯諸器，其漆器銀鋁者，銀悉容流在地，漆器不燃灼。有一寶刀，極堅(jiān)剛，就刀室中容為汁。而室亦儼然。人必謂：當(dāng)先焚草木，然后流金石，今乃金石皆爍而草木無(wú)一毀者，非人情所測(cè)。
《齊書·五行志》：“永元三年正月，豫章郡，天火燒三千余家�！痹撎旎�，到底是一般雷擊，還是球形雷？未加考證。
以上只是我國(guó)古籍關(guān)于雷記載中的點(diǎn)滴摘錄，當(dāng)然它與現(xiàn)代雷電理論和避雷技術(shù)相比還有差距，但是從歷史觀點(diǎn)來(lái)看，我們的祖先能夠在那么早的年代里就創(chuàng)造出那樣完整的雷電理論，并且在技術(shù)上得到應(yīng)用，這是我們民族光輝燦爛文化歷史的一頁(yè)。
Ⅱ、雷電成因
通常所謂雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對(duì)大地之間迅猛的放電。這種迅猛的放電過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃電并伴隨巨大的聲音。當(dāng)然，云層之間的放電主要對(duì)飛行器有危害，對(duì)地面上的建筑物和人、畜沒(méi)有很大影響。然而，云層對(duì)大地的放電，則對(duì)建筑物、電子電氣設(shè)備和人、畜危害甚大，這是我們研究的主要對(duì)象。
通常雷擊有三種主要形式：其一是帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象，叫做“直擊雷”。其二是帶電云層由于靜電感應(yīng)作用，使地面某一范圍帶上異種電荷。當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云層帶電迅速消失，而地面某些范圍由于散流電阻大，以致出現(xiàn)局部高電壓，或者由于直擊雷放電過(guò)程中，強(qiáng)大的脈沖電流對(duì)周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象，叫做“二次雷”或稱“感應(yīng)雷”。其三是“球形雷”，將在后面另詳細(xì)說(shuō)明。
(1) 雷云的形成
不管是直擊雷還是感應(yīng)雷都與帶電的云層存在分不開(kāi)，帶電的云層稱為雷云。有關(guān)雷云形成的假說(shuō)很多，但至今尚未有一種被公認(rèn)為無(wú)懈可擊的完整學(xué)說(shuō)，這里我們介紹其中被認(rèn)為比較完善并經(jīng)常被推薦的假說(shuō)。
根據(jù)大量科學(xué)測(cè)試可知，地球本身就是一個(gè)電容器，通常帶了穩(wěn)定地帶負(fù)電荷50萬(wàn)庫(kù)侖左右，而地球上空存在一個(gè)帶正電的電離層，這兩者之間便形成一個(gè)已充電的電容器，它們之間的電壓為300KV左右，并且場(chǎng)強(qiáng)為上正下負(fù)。
當(dāng)?shù)孛婧魵獾目諝馐艿綗霟岬牡孛婧婵臼軣岫仙�，或者較溫暖的潮濕空氣與冷空氣相遇而被墊高都會(huì)產(chǎn)生向上的氣流。這些含水蒸氣的上升時(shí)溫度逐漸下降形成雨滴、冰雹（稱為水成物），這些水成物在地球靜電場(chǎng)的作用下被極化（圖1-1），
圖1-1水成物在大氣電場(chǎng)中的極化 負(fù)電荷在上，正電荷在下，它們?cè)谥亓ψ饔孟侣湎碌乃俣缺仍频魏捅Вㄟ@二者稱為云粒子）要大，因此極化水成物在下落過(guò)程中要與云粒子發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是其中一部分云粒子被水成物所捕獲，增大了水成物的體積，另一部分未被捕獲的被反彈回去。而反彈回去的云粒子帶走水成物前端的部分正電荷，使水成物帶上負(fù)電荷。由于水成物下降的速度快，而云粒子下降的速度慢，因此帶正、負(fù)兩種電荷的微粒逐漸分離（這叫重力分離作用），如果遇到上升氣流，云粒子不斷上升，分離的作用更加明顯。最后形成帶正電的云粒子在云的上部，而帶負(fù)電的水成物在云的下部，或者帶負(fù)電的水成物以雨或雹的形式下降到地面。當(dāng)下面所講的帶電云層一經(jīng)形成，就形成雷云空間電場(chǎng)，空間電場(chǎng)的方向和地面與電離層之間的電場(chǎng)方向是一致的，都是上正下負(fù)，因而加強(qiáng)了大氣的電場(chǎng)強(qiáng)度，使大氣中水成物的極化更厲害，在上升氣流存在在情況下更加劇重力分離作用，使雷云發(fā)展得更快。
從上面的分析，好像雷云總是上層帶正電荷，下層帶負(fù)電荷。實(shí)際上氣流并不單是只有上下移動(dòng)，而比這種運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜。因此雷云電荷的分布也比上面講的要復(fù)雜得多。
根據(jù)科學(xué)工作者大量直接觀測(cè)的結(jié)果，典型的雷云中的電荷分布大體如圖1.2所示。
科學(xué)工作者的測(cè)試結(jié)果表明，大地被雷擊時(shí)，多數(shù)是負(fù)電荷從雷云向大地放電，少數(shù)是雷云上的正電荷向大地放電；在一塊雷云發(fā)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(cè)證明，發(fā)生正電荷向大地放電的雷擊顯得特別猛烈。
上面的假說(shuō)首先是由威爾遜（Wilson）提出的，通常把它叫做威爾遜假說(shuō)。另外，廣州有位唐山樵先生對(duì)雷云的形成提出了如下的假說(shuō)： 雷電的出現(xiàn)是與氣流、風(fēng)速密切相關(guān)的，而且與地球磁場(chǎng)也有一定的聯(lián)系。雷雨云內(nèi)部的不停運(yùn)動(dòng)和相互磨擦而使雷雨云產(chǎn)生大量的正、負(fù)電荷的小微粒，即所謂的摩擦生電。這樣，龐大的雷雨云就相當(dāng)于一塊帶有大量正、負(fù)電荷的云塊，而這些正、負(fù)電荷不斷地產(chǎn)生，同時(shí)也在不斷地的復(fù)合，當(dāng)這些云塊在水平方向向東或向西迅速移動(dòng)時(shí)（最大風(fēng)速可達(dá)40m/s），它與地球磁場(chǎng)磁力線產(chǎn)生切割，這就好像導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生電流一樣，云中的正、負(fù)電荷將產(chǎn)生定向移動(dòng)，其移動(dòng)的方向可按右手定則來(lái)判斷。若云塊是由西向東移動(dòng)，而地磁場(chǎng)磁力線則是由地球南極指向地球的北極，因此大量的正電荷向上移動(dòng)，負(fù)電荷向下移動(dòng)，這樣云的下部將積聚越來(lái)越多的負(fù)電，而云的上部積聚大量的正電，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到足夠高（25～30KV/cm）時(shí)將引起雷云間的強(qiáng)烈放電，或是雷云中的內(nèi)部放電，或是雷云對(duì)地放電，即所謂的雷電。
圖1-2典型的雷電云中的電荷分布，左圖是按理論歸納
綜上所述，雷電的成因仍為摩擦生電及云塊切割磁力線，把不同電荷進(jìn)一步分離。由此可見(jiàn)，雷電的成因或者說(shuō)主要能源來(lái)自于大氣的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有這些運(yùn)動(dòng)，是不會(huì)有雷電的。這也說(shuō)明了為什么雷電總伴隨著狂風(fēng)驟雨而出現(xiàn)。
(2) 電離層與地面間的電荷平衡
上面說(shuō)過(guò)，地球是一個(gè)表面帶負(fù)電荷的球體，并且它所帶的負(fù)電荷量長(zhǎng)期穩(wěn)定在5×105C水平，而在地球上空的電離層上則帶有相等的正電荷，使電離層與地面之間的電壓約300KV。因而在電離層與地面之間存在一個(gè)電場(chǎng)，晴天時(shí)在地面附件的電場(chǎng)強(qiáng)度為120V/m。即使在晴天時(shí)，大氣中總有一些空氣分子被電離。
圖1-3 地球電場(chǎng)示意圖
在電場(chǎng)的作用下造成放電電流。根據(jù)觀測(cè)和計(jì)算的結(jié)果表明，全地球該放電電流強(qiáng)度為1800A，如果長(zhǎng)期如此，電離層與地面之間的電荷將很快放電完畢；然而事實(shí)上，它們之間大致長(zhǎng)期保持恒定的電量和電壓，這主要由于雷暴的形成和雷擊，把正電荷從大地送回到電離層，起到對(duì)電離的正電荷充電的作用。根據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)資料及電學(xué)觀測(cè)資料估計(jì)，在任何一時(shí)刻全地球表面上連續(xù)發(fā)生著大約1000個(gè)雷暴，從而使電離層與大地之間的電場(chǎng)保持穩(wěn)定。
(3)尖端放電與雷擊
由物理學(xué)可知，通常物體內(nèi)部的正電荷和負(fù)電荷是相等的，所以從整體來(lái)看不顯示帶電現(xiàn)象，當(dāng)某一物體所具有的正、負(fù)電荷不相等時(shí)，這個(gè)物體就顯示帶電的特性，當(dāng)物體內(nèi)部的正電荷多于負(fù)電荷，物體帶正電，反之帶負(fù)電。由于電荷都有異性相吸、同性相斥的特性，所以帶電物體中的同性電荷總是受到互相排斥的電場(chǎng)力作用。以一個(gè)如圖1。4那樣的帶尖鋒的金屬球?yàn)槔�，假如金屬球帶上�?fù)電（同理也可以解釋帶上正電），由于電荷同性相斥的作用，電子總是分布到金屬球的最外層表面，并且有“逃離”金屬球表面的趨勢(shì)。球帶尖鋒部分的電子受到同性電荷往外排斥力最強(qiáng)，故最容易被排斥離開(kāi)金屬球，這就是通常說(shuō)的“尖端放電”。此外當(dāng)帶電物體周圍的空氣越潮濕或帶有與帶電體相反電荷的離子時(shí)，帶電體也越易放電。
當(dāng)天空中有雷云的時(shí)候，因雷云帶有大量電荷，由于靜電感應(yīng)作用，雷云下方的地面和地面上的物體都帶上與雷云相反的電荷。雷云與其下方的地面就成為一個(gè)已充電的電容器，當(dāng)雷云與地面之間的電壓高到一定的時(shí)候，地面上突出的物體比較明顯地放電。同時(shí)，天空帶電的雷云在電場(chǎng)的作用下，少數(shù)帶電的云粒（或水成物）也向地面靠攏，這些少數(shù)帶電微粒的靠攏，叫做先驅(qū)注流，又叫電流先導(dǎo)。先驅(qū)注流的延續(xù)將形成電離的微弱導(dǎo)通，這一階段稱為先驅(qū)放電。
開(kāi)始產(chǎn)生的先驅(qū)放電是不連續(xù)的，是一個(gè)一個(gè)脈沖地相繼向前發(fā)展。它發(fā)展的平均速度為105～106m/s各脈沖間隔約30～90μs，每階段推進(jìn)約50 m。先驅(qū)放電常常表現(xiàn)為分枝狀，這是由于放電是沿著空氣電離最強(qiáng)、最容易導(dǎo)電的路徑發(fā)展的。這些分枝狀的先驅(qū)放電通常只有一條放電分支達(dá)到大地。
圖1-4
當(dāng)先驅(qū)放電到達(dá)大地，或與大地放電迎面會(huì)合以后，就開(kāi)始主放階段，這就是雷擊。在主放電中雷云與大地之間所聚集的大量電荷，通過(guò)先驅(qū)放電所開(kāi)辟的狹小電離通道發(fā)生猛烈的電荷中和，放出能量，以至發(fā)出強(qiáng)烈的閃光和震耳的轟鳴。在雷擊中，雷擊點(diǎn)有巨大的電流流過(guò)。大多數(shù)雷電流峰值為幾十KA，也有少數(shù)上百KA以至幾百KA的。雷電流峰值的大小與土壤電阻率的大小成減函數(shù)關(guān)系，即土壤電阻率高，則雷電流峰值��；土壤電阻率低，、則雷電流峰值大。
雷電流大多數(shù)是重復(fù)的，通常一次雷電包括3～4次放電。重復(fù)放電都是沿著第一次放電通路發(fā)展的。雷電之所以重復(fù)發(fā)生，是由于雷云非常之大，它各部分密度不完相同，導(dǎo)電性能也不一樣，所以它所包含的電荷不能一次放完，第一次放電是由雷云最低層發(fā)出的，隨后放電是從較高云層、或相鄰區(qū)發(fā)出的。一次放電全部時(shí)間可達(dá)十分之幾秒。
Ⅲ、雷電特性
(1)雷電流的特性
雷電破壞作用與峰值電流及其波形有最密切的關(guān)系。雷擊的發(fā)生、雷電流大小與許多因數(shù)有關(guān)，其中主要的有地理位置、地質(zhì)條件、季節(jié)和氣象。其中氣象情況有很大的隨機(jī)性，因此研究雷電流大多數(shù)采取大量觀測(cè)記錄，用統(tǒng)計(jì)的方法尋找出它的概率分布的方法。根據(jù)資料表明，各次雷擊閃電電流大小和波形差別很大。尤其是不同種類放電差別更大。為此有必要作如下說(shuō)明。
由典型的雷雨云電荷分布可知，雷雨云下部帶負(fù)電，而上部帶正電。根據(jù)云層帶電極性來(lái)定義雷電流的極性時(shí)，云層帶正電荷對(duì)地放電稱為正閃電，而云層帶負(fù)電荷對(duì)地放電稱為負(fù)閃電。正閃電時(shí)正電荷由云到地，為正值，負(fù)閃電時(shí)負(fù)電荷由云到地，故為負(fù)值。云層對(duì)地是否發(fā)生閃電，取決于云體的電荷量及對(duì)地高度或者說(shuō)云地間的電場(chǎng)強(qiáng)度。
云地間放電形成的先導(dǎo)是從云層內(nèi)的電荷中心伸向地面。這叫做向下先導(dǎo)。其最大電場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)在云體的下邊緣或地上高聳的物體頂端。雷電先導(dǎo)也可能是從接地體向云層推進(jìn)的向上先導(dǎo)。因此，可以把閃分成四類，只沿著先導(dǎo)方向發(fā)生電荷中和的閃電叫無(wú)回?fù)糸W電。當(dāng)發(fā)生先導(dǎo)放電之后還出現(xiàn)逆先導(dǎo)方向放電的現(xiàn)象，稱為有回?fù)糸W電。
上面講到一次雷擊大多數(shù)分成3～4次放電，一般是第一次放電的電流最大，正閃電的電流比負(fù)閃電的電流大。這可以從圖1.2典型的雷雨云中的電荷分布得到理解。
電流上升率數(shù)據(jù)對(duì)避雷保護(hù)問(wèn)題極其重要，最大電流上升率出現(xiàn)在緊靠峰值電流之前。習(xí)慣上用電流波形起始時(shí)刻至幅值下降為半幅值的時(shí)間間隔來(lái)表征雷電流脈沖部分的波長(zhǎng)。雷電流的大小與許多因素有關(guān)，各地區(qū)有很大區(qū)別，一般平原地區(qū)比山地雷電流大，正閃電比負(fù)閃電大，第一閃擊比隨后閃擊大。
(2)閃電的電荷量
閃電電荷是指一次閃電中正電荷與負(fù)電荷中和的數(shù)量。這個(gè)數(shù)量直接反映一次閃電放出的能量，也就是一次閃電的破壞力。閃電電荷的多少是由雷云帶電情況決定的，所以它又與地理?xiàng)l件和氣象情況有關(guān)，也存在很大的隨機(jī)性。從大量觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，一次閃電放電電荷Q可從零點(diǎn)幾庫(kù)侖到1000多庫(kù)侖。然而在一次雷擊中，在同一地區(qū)它們的數(shù)量分布符合概率的正態(tài)分布。第一次負(fù)閃擊的放電量在10多庫(kù)侖者居多。
一朵雷云是否會(huì)向大地發(fā)生閃擊，由幾個(gè)基本因素決定，其一是云層帶電荷多少，其二是把云層與大地之間形成的電容模擬為平板電容時(shí)，它對(duì)大地的電容是多少。當(dāng)然這個(gè)模擬電容兩極之間的電壓就是由電容和帶電量決定的。當(dāng)這個(gè)模擬電容內(nèi)的電位梯度du/dl達(dá)到閃擊值時(shí)就會(huì)發(fā)生閃擊。當(dāng)閃擊一旦發(fā)生，云地之間即發(fā)生急劇的電荷中和。
雷電之所以破壞性很強(qiáng)，主要是因?yàn)樗牙自铺N(yùn)藏的能量在短短的幾十μｓ放出來(lái)，從瞬間功率來(lái)講，它是巨大的。但據(jù)有關(guān)資料計(jì)算，每次閃擊發(fā)出的能量只相當(dāng)燃燒幾千克石油所放出的能量而已。
(3)雷電波的頻譜分析
雷電波頻譜是研究避雷的重要依據(jù)。從雷電波頻譜結(jié)構(gòu)可以獲悉雷電波電壓、電流的能量在各頻段的分布，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以估算通信系統(tǒng)頻帶范圍內(nèi)雷電沖擊的幅度和能量大小，進(jìn)而確定避雷措施；在電力系統(tǒng)中，了解雷電波頻譜分析在避雷工程中，也可以根據(jù)其分析結(jié)果，用最小的投資，達(dá)到足夠安全的效果。
雖然各種雷電波總體的輪廓相似，但是每一次雷電閃擊的電流（電壓）波形仍然存在很大的隨機(jī)性。
雷云向大地或雷云之間劇烈放電的現(xiàn)象稱為閃擊（這里以討論前者為主），帶負(fù)電荷的雷云向大地放電為負(fù)閃擊，帶正電荷的雷云向大地放電為正閃擊，雷云對(duì)大地放電多為負(fù)閃擊，其電流峰值以20~50KA居多。正閃擊比負(fù)閃擊猛烈，其電流幅值往往在100KA以上，我國(guó)黑龍江省近年曾發(fā)生過(guò)300KA正電荷閃擊記錄（通常200KA以上屬少見(jiàn)）。
Ⅳ、雷電活動(dòng)及雷擊的選擇性
(1)雷電活動(dòng)及雷電活動(dòng)日
雷電活動(dòng)從季節(jié)來(lái)講以夏季最活躍，冬季最少，從地區(qū)分布來(lái)講是赤道附近最活躍，隨緯度升高而減少，極地最少。
評(píng)價(jià)某一地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱，通常用兩種方法。其中一種是習(xí)慣使用的“雷電日” ，即以一年當(dāng)中該地區(qū)有多少天發(fā)生耳朵能聽(tīng)到雷鳴來(lái)表示該地區(qū)的雷電活動(dòng)強(qiáng)弱，雷電日的天數(shù)越多，表示該地區(qū)雷電活動(dòng)越強(qiáng)，反之則越弱。我國(guó)平均雷電日的分布，大致可以劃分為四個(gè)區(qū)域，西北地區(qū)一般15日以下；長(zhǎng)江以北大部分地區(qū)（包括東北）平均雷電日在15?0日之間；長(zhǎng)江以南地區(qū)平均雷電日達(dá)40日以上；北緯23°以南地區(qū)平均雷電日達(dá)80日。廣東的雷州半島地區(qū)及海南省，是我國(guó)雷電活動(dòng)最劇烈的地區(qū)，年平均雷電日高達(dá)120--130日�？偟膩�(lái)說(shuō)，我國(guó)是雷電活動(dòng)很強(qiáng)的國(guó)家。
因?yàn)槿藗兌淠苈?tīng)到的雷聲，一般距離只能在15km左右，更遠(yuǎn)的雷聲一般就聽(tīng)不到了，所以雷電日只能反映局部地區(qū)雷電活動(dòng)情況。
還有一些科學(xué)家認(rèn)為用雷電日表征一個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)不夠準(zhǔn)確，因?yàn)橐惶飚?dāng)中聽(tīng)到一次雷聲就算一個(gè)雷電日，而一次當(dāng)中聽(tīng)到1000次雷聲也算一個(gè)雷電日，并且認(rèn)為測(cè)試地區(qū)以1000k㎡范圍內(nèi)發(fā)生的閃擊次數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)，這樣就得出一種新的評(píng)價(jià)雷電活動(dòng)的方法，叫雷閃頻數(shù)。也就是說(shuō)雷閃頻數(shù)是1000k㎡內(nèi)一年共發(fā)生的閃擊數(shù)（也可以用每1k㎡一年內(nèi)雷擊次數(shù)為單位）。顯然以1000k㎡作為一個(gè)地區(qū)單位來(lái)評(píng)價(jià)雷電活動(dòng)的情況，對(duì)航空、航海、氣象、通信等現(xiàn)代技術(shù)更為適合。然而它的測(cè)試方法只能借助于無(wú)線電，用耳朵來(lái)聽(tīng)是無(wú)能為力的。而對(duì)于建筑行業(yè)防雷，用雷電日單位己足夠準(zhǔn)確，并且大量觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料表明，一個(gè)地區(qū)的雷閃頻數(shù)與雷電話動(dòng)日成線性關(guān)系，所以兩種統(tǒng)計(jì)方法是沒(méi)有矛盾的。
(2)雷擊的選擇
年平均雷電日這一數(shù)字只能給人們提供概略的情況。事實(shí)上，即使在同一地區(qū)內(nèi)，雷電活動(dòng)也有所不同，有些局部地區(qū)，雷擊要比鄰近地區(qū)多得多。如廣州的沙河，北京的十三陵等地。我們稱這些地方為該地區(qū)的“雷擊區(qū)” 。
雷擊區(qū)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。蘇聯(lián)H﹒C﹒斯捷柯里尼科夫（CTehojhkob）曾用模擬試驗(yàn)的研究方法證明，如果地面土壤電阻率的分布不均勻，則在電阻率特別小的地區(qū)，雷擊的幾率較大。這就是在同一區(qū)域內(nèi)雷擊分布還是不均勻的原因。
這種現(xiàn)象我們稱之為“雷擊選擇性” 。試驗(yàn)結(jié)果證明，雷擊位置經(jīng)常在土壤電阻率較小的土壤上，而電阻率較大的多巖石土壤被擊中的機(jī)會(huì)很小。這是因?yàn)樵诶纂娤闰?qū)放電階段中，地中的電導(dǎo)電流主要是沿著電阻率較小的路徑流通，使地面電阻率較小的區(qū)域被感應(yīng)而積累了大量與雷云相反的異性電荷，雷電自然就朝這些地區(qū)發(fā)展。
根據(jù)H。那林達(dá)（Norinder）,O.沙卡(Salka)和上面提到的H.C.斯捷柯尼科夫的試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際調(diào)查資料證明：
土壤電阻率較大的山區(qū)和平原，雷電選擇性都比較明顯；雷擊經(jīng)常發(fā)生在有金屬礦床的地區(qū)、河岸、地下水出口處、山坡與稻田接壤的地上和具有不同電阻率土壤的交界地段。
在湖沼、低洼地區(qū)和地下水位高的地方也容易遭受雷擊。此外地面上的設(shè)施情況，也是影響雷擊選擇性的重要因素。
當(dāng)放電通道發(fā)展到離地面不遠(yuǎn)的空中時(shí)，電場(chǎng)受地面物體影響而發(fā)生畸變。如果地面上有一座較高的尖頂建筑物，例如一座很高的鐵塔，由于這些建筑物的尖頂具有較大的電場(chǎng)強(qiáng)度，雷電先驅(qū)自然會(huì)被吸引向這些建筑物，這就是高聳突出的建筑物容易遭受雷擊的緣故。
在曠野，即使建筑物并不高，但是由于它是比較孤立、突出，因此也比較容易遭受雷擊。調(diào)查結(jié)果表明，在田野里供休息的涼亭、草棚、水車棚等遭受雷擊的事故是很多的。
從煙囪冒出的熱氣柱和煙囪常含有大量導(dǎo)電微粒和游離分子氣團(tuán)，它們比一般空氣易于導(dǎo)電，這就等于加高了煙囪的高度，這也是煙囪易于遭受雷擊的原因之一。因此，在一支較高的煙囪附近，如果有一支較低的煙囪，在高煙囪不冒煙而低煙囪冒煙的情況下，雷電往往直接擊在低煙囪上。所以在高低兩條煙囪并排時(shí)，即使低煙囪在高煙囪雷電保護(hù)范圍之內(nèi)，但仍然要求兩條煙囪都要裝避雷裝置。
建筑的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部設(shè)備情況和狀態(tài)，對(duì)雷擊選擇性都有很大關(guān)系。金屬結(jié)構(gòu)的建筑物、內(nèi)部有大型金屬體的廠房，或者內(nèi)部經(jīng)常潮濕的房屋，如牲畜棚等，由于具有很好的導(dǎo)電性，都比較容易遭受雷擊。
上面所談到的這些雷電選擇性，僅僅是一些常見(jiàn)的例子，很不全面，但它已經(jīng)給我們提供了雷擊選擇性的資料，因而對(duì)防雷工作有重要的意義。據(jù)此我們可以決定哪些地區(qū)、哪些建筑物應(yīng)該加避雷裝置，而另一些地區(qū)、建筑物在防雷投資上可以少花一些或甚至不必花費(fèi)投資。
在同一區(qū)域內(nèi)雷擊分布不均勻的現(xiàn)象，我們稱之為“雷擊選擇性”。 雷災(zāi)事故的歷史資料統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究證明，雷擊的地點(diǎn)以及遭受雷擊的部位是有一定規(guī)律的，因此掌握這些規(guī)律對(duì)預(yù)防雷擊有很重要的意義。同一區(qū)域容易遭受雷擊的地點(diǎn)和部位有：
A、易遭雷擊的地點(diǎn)：
1、土壤電阻率較小的地方，如有金屬礦床的地區(qū)、河岸、地下水出口處、湖沼、低洼地區(qū)和地下水位高的地方；
2、山坡與稻田接壤處；
3、具有不同電阻率土壤的交界地段。
B、易遭受雷擊的建（構(gòu)）筑物：
1、高聳突出的建筑物，如水塔、電視塔、高樓等；
2、排出導(dǎo)電塵埃、廢氣熱氣柱的廠房、管道等；
3、內(nèi)部有大量金屬設(shè)備的廠房；
4、地下水位高或有金屬礦床等地區(qū)的建（構(gòu)）筑物；
5、孤立、突出在曠野的建（構(gòu)）筑物。
C、同一建（構(gòu)）筑物易遭受雷擊的部位：
1、平屋面和坡度≤1/10的屋面，檐角、女兒墻和屋檐；
2、坡屋度＞1/10且＜1/2的屋面；屋角、屋脊、檐角和屋檐；
3、坡度＞1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角；
4、建（構(gòu)）筑物屋面突出部位，如煙囪、管道、廣告牌等。
（3）雷電的破壞作用
當(dāng)人類社會(huì)進(jìn)入電子信息時(shí)代后，雷災(zāi)出現(xiàn)特點(diǎn)與以往有極大的不同，可以概括為：
（1）受災(zāi)面大大擴(kuò)大，從電力、建筑這兩個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到幾乎所有行業(yè)，特點(diǎn)是與高新技術(shù)關(guān)系最密切的領(lǐng)域，如航天、航空、國(guó)防郵電通信、計(jì)算機(jī)、電子工業(yè)、石油化工、金融證券等；
（2）從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵。從閃電直擊和過(guò)電壓波沿線傳輸變?yōu)榭臻g閃電的脈沖電磁場(chǎng)從三維空間入侵到任何角落，無(wú)空不入地造成災(zāi)害，因而防雷工程已從防直擊雷、感應(yīng)雷進(jìn)入防雷電電磁脈沖（LEMP）。前面是指雷電的受災(zāi)行業(yè)面擴(kuò)大了，這兒指雷電災(zāi)害的空間范圍擴(kuò)大了。例如二000年七月二十五日14點(diǎn)40分左右，一次閃電造成漕寶路桂菁路附近二家單位同時(shí)受到雷災(zāi)，而不是以往的一次閃電只是一個(gè)建筑物受損。
雷擊災(zāi)害：配電柜和電路板遭受感應(yīng)雷擊
（3）雷災(zāi)的經(jīng)濟(jì)損失和危害程度大大增加了，它襲擊的對(duì)象本身的直接經(jīng)濟(jì)損失有時(shí)并不太大，而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)損失和影響就難以估計(jì)。例如一九九九年八月二十七日凌晨2點(diǎn)，某尋呼臺(tái)遭受雷擊，導(dǎo)致該臺(tái)中斷尋呼數(shù)小時(shí)，其直接損失是有限的，但間接損失將大大超過(guò)直接損失。雷擊災(zāi)害半徑:
（4）產(chǎn)生上述特點(diǎn)的根本原因，也就是關(guān)鍵性的特點(diǎn)是雷災(zāi)的主要對(duì)象已集中在微電子器件設(shè)備上。雷電的本身并沒(méi)有變，而是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人類社會(huì)的生產(chǎn)生活狀況變了。微電子技術(shù)的應(yīng)用滲透到各種生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，微電子器件極端靈敏，這一特點(diǎn)很容易受到無(wú)孔不入的LEMP的作用，造成微電子設(shè)備的失控或者損壞。
為此，當(dāng)今時(shí)代的防雷工作的重要性、迫切性、復(fù)雜性大大增加了，雷電的防御已從直擊雷防護(hù)到系統(tǒng)防護(hù)，我們必須站到歷史時(shí)代的新高度來(lái)認(rèn)識(shí)和研究現(xiàn)代防雷技術(shù)，提高人類對(duì)雷災(zāi)防御的綜合能力。