建筑物防雷讲义
一、引言
雷电是一门古老而有神秘色彩的科学，自从有人类历史以来，各个时期都记录着人们和雷电斗争的历史。自从富兰克林（Benjamin Franklin，1706—1790）研究大气物理建立雷电理论并发明了避雷针以来，人类同雷电的斗争进入了新的领域。富兰克林以后，现代工业化开始发展，尤其是在俄国工程师多勃罗奥里斯基（1862—1919）发明了三相感应电机和变压器实现电能远距离传输；美国发明家贝尔（1847—1922）发明了电话以后，人类很快进入了电气化时代。这个时候雷电的危害从过去的以直击雷击毁地上的人和物为主发展成为以通过导线传播的雷电波为主。经过长期的研究，人们建立起了感应雷和高电压反击的理论，弄清了高电压雷电波在金属导线上的传播规律，并于1890年发明了带串联间隙和熔断器的避雷器。1922年美国西屋电气公司研制成功了炭化硅避雷器，1972年日本日立公司研制成功了配电用无间隙避雷器，防雷科学得到了大的发展，高电压雷电保护技术基本成熟。
事物总是这样：一种矛盾得到解决，另一种隐含在原来矛盾内部的不被重视的矛盾回跃升成为主要矛盾。20世纪70年代以后，随着世界半导体集成技术的不断发展和完善，新的矛盾产生了。由于半导体集成电路十分脆弱无法耐受过电压和过电流的冲击，使得智能化弱电设备的雷击灾害显著增加。电子计算机网络系统、有线传输通信系统、微波传输通信系统、工业自动化控制系统等等与人类生活关系密切的行业受到了严重的雷害威胁。弱电的雷电保护成为雷电防护行业新的研究领域。
工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步区研究和解决。近十多年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术，但这些理论、技术和设备并为得到很好的推广。因此，增强防雷意识成为全社会关注的问题。我国于1994年颁布了新的《建筑物防雷设计规范》GB 50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对原有的规范做了大量的修改，无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位，这也标志着我们国家对雷害的重视。

二、雷电的基本理论

雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害，它与水、旱、刑事犯罪、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。
雷电产生于雷暴，而雷暴往往伴随强对流天气而形成，是由大气环流和当地气象因素决定的。雷暴是积雨云中云与云之间或云与地之间产生的放电现象，并伴有火花放电，强大电流通过时，又使空气迅速膨胀产生巨大的响声，即雷电。闪电有枝状、片状、带状、球状，其中枝状最为常见。
雷暴的能量是由太阳辐射能转化的大气不稳定能所供给的。每年进入春季，太阳辐射增强，大气中的不稳定能增加，因雷暴始发于春季，盛夏，太阳辐射强烈，大气不稳定能储存多，雷暴频繁。秋冬以后，太阳辐射减弱，因而雷暴逐渐减少。但由于全球气候变化和大气污染等原因，现在冬季也经常出现雷击现象。据悉，每个闪电的强度可以高达10亿伏，一个中等强度雷暴的功率约有10万千伏，相当于一座小型核电站的输出功率。
一般而言，雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点。随着现代化高新技术产业基础——电子技术的迅速发展和广泛运用，雷电灾害跟踪而至，还呈现出新的特点：受灾面大大扩展，特别容易侵入与高新技术最密切的领域，损失和危害程度大大增加。为此国家于1999年颁布了《中华人民共和国气象法》；2000年6月30日又颁布了《防雷减灾管理办法》；这对于减轻包括雷电灾害在内的气象灾害，保障人民生命财产安全，促进经济、社会的可持续发展，将起重要的推动作用。
近年来，随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛，雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。由于通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集中化，使设备耐受过电压、过电流的能力下降，更易遭受雷电破坏。轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏，使通信中断，大量信息丢失或无法传输；重者使网络主机损坏，导致网络瘫痪，工作无法进行。计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有：MODEM（调制解调器）、ROUTER（路由器）SWITCH（交换机）、HUB、网卡、通信卡、UPS、计算机电源及主板。
在雷电灾害防御方面，纵观人类防雷历史，已有两个多世纪，从建筑物防雷发展到供电防雷、电气和电子设备防雷，现在已进入第四个阶段即现代微电子设备防雷。防雷技术和产品，也随着现代高新技术发展得到显著发展，除传统的避雷针引雷拦截技术外，已拥有