现代防雷技术基础

21世纪，人类进入信息社会，以微电子技术和计算机网络为依托的信息技术极广泛地渗入政府各个部门、各行业和所有居民家中，与之不可分离的雷灾迅猛发展。因此，防雷市场扩大极快，大量人员转业、改行到防雷领域，亟须学习现代防雷科技知识。此外，在校各种专业的大学生也需要具备现代防雷基础知识。

由于雷电科学的发展还处在不太成熟的阶段，而防雷减灾还涉及人文科学，因此，防雷需要广泛的基础科学知识。本书适应这种形势，既广泛介绍了有关的自然科学和人文科学基础知识，又介绍了国内外雷灾和防雷实际情况，着重于培养读者的科学思维方法和创新精神。

作者：虞昊编

出版社：清华大学出版社

出版日期：2006-01

ISBN：7302101116

版次：2版

页数：286页

字数：423

开本：16开

21世纪，人类进入信息社会，以微电子技术和计算机网络为依托的信息技术极广泛地渗入政府各个部门、各行业和所有居民家中，与之不可分离的雷灾迅猛发展。因此，防雷市场扩大极快，大量人员转业、改行到防雷领域，亟须学习现代防雷科技知识。此外，在校各种专业的大学生也需要具备现代防雷基础知识。

第1章 雷电科学发展简史

1.1 中国古代对雷电的认识

1.2 欧美雷电科学的建立

1.3 避雷针的发明

1.4 大气电学的发展

1.5 现代防雷科技

1.6 21世纪的展望

参考文献

第2章 概率统计基础知识

2.1 事物的两种描述

2.2 概率论及有关概念

2.3 概率的一些性质

2.4 随机变量

2.5 随机变量的数字特征

2.6 相关

2.7 随机变量的概率分布实例

2.8 常见的概率分布函数

参考文献

第3章 有关雷电的物理学基础

3.1 物理实验

3.2 电磁学绪言

3.3 麦克斯韦电磁场理论

3.3.1 麦克斯韦方程组

3.3.2 静电学和电位概念

3.3.3 恒定电流

3.3.4 缓变现象和似稳电路

3.3.5 速变现象

3.4 气体介质中的电流

3.4.1 气体介质的放电现象

3.4.2 气体放电的物理机制

3.4.3 气体中的电流

3.5 固体介质中的电流与欧姆定律

3.5.1 固体的分类

3.5.2 固体介质的复杂现象

3.5.3 接地电阻

参考文献

第4章 闪电的物理过程及其特性

4.1 晴天大气电场

4.2 晴天大气中的电流

4.3 雷雨云

4.4 积雨云中的电结构

4.5 积雨云中的起电机制

4.6 闪电的类型、球闪

4.7 地闪的类型及其特性

4.8 闪电的形成机制

4.9 工程界对闪电的描述

4.10 雷电放电的工程计算

4.11 全球电路和地球与雷雨云之间的电荷输送1

4.12 物理学上的思考

参考文献

第5章 闪电的各种效应与雷灾实例

5.1 闪

21世纪，人类进入信息社会，以微电子技术和计算机网络为依托的信息技术极广泛地渗入政府各个部门、各行业和所有居民家中，与之不可分离的雷灾迅猛发展。因此，防雷市场扩大极快，大量人员转业、改行到防雷领域，亟须学习现代防雷科技知识。此外，在校各种专业的大学生也需要具备现代防雷基础知识。

由于雷电科学的发展还处在不太成熟的阶段，而防雷减灾还涉及人文科学，因此，防雷需要广泛的基础科学知识。本书适应这种形势，既广泛介绍了有关的自然科学和人文科学基础知识，又介绍了国内外雷灾和防雷实际情况，着重于培养读者的科学思维方法和创新精神。

本书可以供从事防雷工作人员作为专业教材，也可以供理工科大学教师、研究生及本科生作为参考书。

第1章雷电科学发展简史1

1.1中国古代对雷电的认识1

1.2欧美雷电科学的建立5

1.3避雷针的发明8

1.4大气电学的发展13

1.5现代防雷科技16

1.621世纪的展望21

参考文献22

第2章概率统计基础知识23

2.1事物的两种描述23

2.2概率论及有关概念24

2.3概率的一些性质25

2.4随机变量26

2.5随机变量的数字特征27

2.6相关29

2.7随机变量的概率分布实例31

2.8常见的概率分布函数34

参考文献39

第3章有关雷电的物理学基础40

3.1物理实验40

3.2电磁学绪言46

3.3麦克斯韦电磁场理论48

3.3.1麦克斯韦方程组48

3.3.2静电学和电位概念49

3.3.3恒定电流53

3.3.4缓变现象和似稳电路56

3.3.5速变现象58

3.4气体介质中的电流71

3.4.1气体介质的放电现象71

3.4.2气体放电的物理机制76

3.4.3气体中的电流79

3.5固体介质中的电流与欧姆定律82

3.5.1固体的分类82

3.5.2固体介质的复杂现象85

3.5.3接地电阻86

参考文献94

第4章闪电的物理过程及其特性96

4.1晴天大气电场96

4.2晴天大气中的电流100

4.3雷雨云111

4.4积雨云中的电结构116

4.5积雨云中的起电机制121

4.6闪电的类型、球闪126

4.7地闪的类型及其特性133

4.8闪电的形成机制145

4.9工程界对闪电的描述153

4.10雷电放电的工程计算155

4.11全球电路和地球与雷雨云之间的电荷输送156

4.12物理学上的思考158

参考文献159

第5章闪电的各种效应与雷灾实例160

5.1闪电对人体的生理效应160

5.2闪电的电动力效应163

5.3闪电的光辐射效应164

5.4闪电的冲击波效应165

5.5闪电的热效应和机械效应166

5.6闪电产生的高电压167

5.7闪电的静电感应效应169

5.8闪电的电磁场效应171

5.9雷灾实例及分析176

5.9.1雷灾概况176

5.9.2人身雷击事故实例及分析181

5.9.3建筑的雷击事故185

5.9.41989年的黄岛特大火灾事件189

5.9.521世纪建筑物雷灾新情况194

5.9.6信息技术设备雷灾195

参考文献196

第6章雷电探测与防雷检测197

6.1雷电探测与预警197

6.1.1概述197

6.1.2美国KSC的闪电测量系统197

6.1.3美国KSC的防雷减灾措施200

6.1.4雷电探测与定位204

6.1.5简介几种新的探测仪206

6.2防雷检测209

6.2.1雷电防护标准化技术工作209

6.2.2我国防雷检测工作的一些状况210

6.2.3防雷接地检测工作的困惑211

6.2.4展望212

参考文献213

第7章防雷工程技术概述214

7.1人身防雷214

7.1.1行政措施214

7.1.2雷电造成人身事故的规律214

7.1.3个人防雷常识215

7.1.4雷击后的救护216

7.1.5谈一点野外作业的防雷216

7.2建筑防雷概述217

7.2.1雷击建筑物的规律217

7.2.2关于避雷装置222

7.2.3关于防雷接地229

7.2.4展望231

7.3雷电电磁脉冲防护236

7.3.1概述236

7.3.2架空导体的防护241

7.3.3埋入地下设施的防护244

7.3.4计算机和其他微电子设备防护247

7.4现代防雷的策略248

7.4.1按地区规划统一防雷248

7.4.2躲、引、拒三种策略的运用248

7.4.3综合防雷的思考249

参考文献252

附录1录像片《大气电场》解说词254

附录2录像片《雷电及其防护》解说词257

附录3防雷术语261

附录4浙江省绍兴绿神特种水产品有限公司鳖场“8.6”重大雷击火灾事故分析278

附录5从地面到卫星的雷电探测方法评述281 2100433B

现代防雷技术与工程第一章 雷电的基础知识

1.1 雷电科技的发展概况

1.1.1人类对雷电的早期认识

1.1.2 雷电科学的建立

1.1.3 大气电学的发展

1.1.4 现代防雷科技的应用

1.2雷电放电的物理过程

1.2.1晴天大气电场

1.2.2大气中的电流

1.2.3雷云的形成

1.2.4雷云的电结构及起电机制

1.2.5闪电的分类与放电过程

1.2.6地闪的种类

1.3雷电活动的基本规律

1.3.1雷电活动的地域性

1.3.2地形对雷电活动的影响

1.3.3雷电放电的选择性

1.4雷电放电的基本参数

1.4.1地面落雷密度

1.4.2雷电流的极性与波形

1.4.3雷电流的等值波形

1.4.4雷电流的频谱与能量分布

1.4.5雷电的电磁脉冲辐射

1.5雷电放电的工程计算

1.5.1雷电放电通道的波阻抗

1.5.2彼得逊等值电路模型

1.5.3实用雷电参数

1.5.4雷电沿金属导线传播的特性

现代防雷技术与工程第二章 雷电危害及防御对策

2.1 雷电危害的基本概况

2.2 雷电危害的机理

2.2.1 雷电的热效应

2.2.2 雷电的机械效应

2.2.3 雷电静电与电磁感应的破坏作用

2.2.4 雷电电磁脉冲辐射的危害

2.3 雷电的探测与预报

2.3.1 雷电探测的发展概况

2.3.2 单站雷电定位系统

2.3.3 多站雷电定位系统

2.3.4 雷电探测的应用

2.4 防雷的基本原则与方法

2.4.1 雷电防护的基本原则

2.4.2 雷电防护的基本方法

2.4.3 防雷保护分区

2.5 有关防雷与接地的标准、规范

2.5.1关于防雷与接地标准的制定概况

2.5.2国际标准化组织及其有关防雷标准

2.5.3我国有关防雷与接地的标准

现代防雷技术与工程第三章 接地与接地装置

3.1接地的基本概念

3.1.1接地原理

3.1.2大地电参数

3.1.3地中电流分布

3.1.4接地参数

3.2接地电阻的计算

3.2.1计算的基本方法

3.2.2人工接地体的接地电阻

3.2.3基础接地体的接地电阻

3.2.4自然接地体的接地电阻

3.2.5冲击接地电阻的换算

3.3降低接地电阻的方法

3.3.1换土法

3.3.2改土法

3.3.3降阻剂法

3.3.4外引接地法

3.3.5深井接地法

3.3.6立体接地法

3.4接地装置的设计考虑

3.4.1场地勘测

3.4.2接地电阻极限值的确定

3.4.3接地材料的选择

3.4.4接地装置的防腐措施

3.5接地装置的检测

3.5.1接地电阻测试

3.5.2理论误差的消除

3.5.3地阻测量仪及测试注意事项

3.5.4其他接地电阻测试方法简介

3.6各种接地间的关系

3.6.1不同接地的目的和要求

3.6.2分立接地与联合接地

3.6.3不同接地方式的防雷效果

现代防雷技术与工程第四章 避雷装置与防雷器件

4.1直击雷防护装置

4. 1.1避雷针的原理与结构

4.1.2避雷针的保护范围

4.1.3避雷针的发展与非常规避雷针

4.1.4消雷器与消雷的可能性

4.2避雷器

4.2.1对避雷器的基本要求

4.2.2保护间隙

4.2.3排气式避雷器

4.2.4阀型避雷器

4.2.5金属氧化物避雷器

4.3防雷元件

4.3.1氧化锌压敏电阻

4.3.2气体放电管

4.3.3半导体放电管

4.3.4齐纳、雪崩及瞬态二极管

4.3.5过电流保护元件

4.4浪涌保护器

4.4.1浪涌保护的基本概念

4.4.2电源浪涌保护器

4.4.3信号浪涌保护器

4.4.4天馈（线）防雷器

4.5隔离装置

4.5.1电源隔离变压器

4.5.2信号隔离变压器

4.5.3光电隔离（耦合）器

4.6屏蔽

4.6.1屏蔽原理

4.6.2法拉第屏蔽

4.6.3多层屏蔽

4.6.4屏蔽效能

现代防雷技术与工程第五章 人体防雷

5.1雷电对人体伤害的概况

5.2雷电袭击人体的形式

5.2.1直接雷击

5.2.2接触雷击

5.2.3旁侧闪击

5.2.4跨步电压

5.3人体防雷的注意事项

5.4雷电伤害人体的机理

5.4.1雷电对于人体的作用

5.4.2人体允许通过的极限电流

5.5雷击致假死的急救方法

5.5.1人工呼吸法

5.5.2体外心脏按压法

现代防雷技术与工程第六章 建筑物防雷

6.1雷电对建筑物的影响

6.1.1建筑物上落雷的过程

6.1.2建筑物着雷的特点

6.1.3雷电对建筑物内金属设施的影响

6.2建筑物防雷的基本方法

6.2.1室外防雷保护

6.2.2室内防雷保护

6.3一般建筑物的防雷措施

6.3.1普通高度的房屋

6.3.2高层建筑物

6.3.3烟囱及高塔类建（构）筑物

6.3.4大型建筑物

6.4特殊建（构）筑物的防雷措施

6.4.1体育场

6.4.2古代文物建筑

6.4.3旅游索道

6.4.4建筑施工现场

6.5存放危险物品的建（构）筑物

6.5.1存放危险物品的仓库

6.5.2加油站

6.5.3露天油罐

现代防雷技术与工程第七章 输电线路与电气设备防雷

7.1雷电对输电线路的影响

7.1.1雷电引起的过电压

7.1.2线路耐雷水平

7.1.3建弧率与雷击跳闸率

7.2雷击输电线路的模型

7.2.1电气几何模型的原理

7.2.2电气几何模型的应用

7.2.3电气几何模型的局限及其发展

7.3输电线路的防雷措施

7.3.1架设避雷线

7.3.2降低杆塔接地电阻

7.3.3提高线路绝缘水平与采用不平衡绝缘方式

7.3.4安装线路避雷器或保护间隙

7.3.5架设耦合地线与加装负角保护针

7.3.6采用消弧线圈接地

7.4变电站的防雷措施

7.4.1防直击雷措施

7.4.2限制侵入雷电波的幅值

7.4.3进线段保护

7.4.4完善接地装置

7.5发电站的防雷措施

7.5.1火电厂

7.5.2风电场

7.5.3光伏电站

7.6配电网的防雷措施

7.6.1配电线路

7.6.2配电设备

7.6.3低压电源系统的接地方式

7.6.4低压电气设备

现代防雷技术与工程第八章 通信系统及其设备防雷

8.1雷电对通信线路的影响

8.1.1通信线的作用及其电学特性

8.1.2雷电对架空通信线的影响

8.1.3雷电对地下电缆的影响

8.1.3雷电对光缆的影响

8.2通信线路的防雷措施

8.2.1架空通信线路

8.2.2地下通信电缆

8.2.3光缆线路

8.3雷电对无线通信天线的影响

8.3.1无线电通信天线的作用

8.3.2无线电波的传播方式

8.3.3天电噪声和感应电压

8.4无线电通信天线的防雷措施

8.4.1长波天线系统

8.4.2中波天线系统

8.4.3短波和超短波天线系统

8.5长话通信系统的防雷

8.5.1架空明线进局保护

8.5.2电缆线路进局保护

8.5.3通信局站的保护

8.6市话通信系统的防雷

8.6.1雷电对市话线路的影响

8.6.2市话线路用户端

8.6.3市话线路交换机端

8.6.4程控交换机的接地

8.7移动通信系统的防雷

8.7.1雷电对移动通信的影响

8.7.2移动通信基站

8.6.5移动通信与通信局站共址

8.8微波通信系统的防雷

8.8.1雷电对微波通信的影响

8.8.2大地微波通信站

8.8.3卫星通信地球站

8.8.4移动卫星通信地面站

现代防雷技术与工程第九章 计算机及其网络防雷

9.1雷电对计算机系统的影响

9.1.1雷电影响计算机的机理

9.1.2雷电磁场对计算机的影响

9.1.3雷电活动频度对计算机的影响

9.2计算机电源的防雷

9.2.1交流电源的质量与干扰的抑制

9.2.2电源线上的浪涌防护

9.3计算机信号传输线的防雷

9.3.1信号传输线上的感应电压

9.3.2信号传输线的选型与布线

9.3.3接口电路的防护要求

9.4计算机的接地

9.4.1计算机设备的接地要求

9.4.2计算机各种接地间的关系

9.4.3计算机接地与建筑物避雷接地

9.5计算机网络的防雷

9.5.1计算机网络的基本概念

9.5.2计算机网络的通信系统

9.5.3计算机网络接地

9.6一般环境下的计算机系统防雷

9.6.1火灾自动报警联动系统

9.6.2建筑智能系统

9.6.3银行电子业务系统

9.7露天环境下的计算机系统防雷

9.7.1城市交通管理系统

9.7.2交通收费系统

现代防雷技术与工程第十章 电子设备及系统防雷

10.1雷电对电子设备的影响与防护

10.2电视系统的防雷

10.2.1电视接收机

10.2.2有线电视系统

10.2.3卫星电视接收系统

10.2.4电视差转发射系统

10.2.5电视发射塔

10.3视频监视系统的防雷

10.3.1前端视频采集设备

10.3.2视频传输

10.3.3视频控制室（中心）

10.4电子称量系统的防雷

10.4.1雷电对电子衡器的影响

10.4.2电子汽车衡

10.4.3电子轨道衡

10.4.4电子皮带秤

10.5电子监测系统的防雷

10.5.1水文测报系统

10.5.2大坝安全监测系统

10.5.3地震监测系统

10.5.4煤矿瓦斯安全监测系统

现代防雷技术与工程第十一章 生产控制系统防雷

11.1生产控制系统的基本知识

11.1.1生产过程控制的发展概况

11.1.2工业通信与接口

11.1.3生产控制系统上的雷电影响

11.1.4工业控制系统防雷的一般考虑

11.2水处理自动化系统的防雷

11.2.1供水厂自动化系统

11.2.2污水泵站及其自动控制系统

11.2.3污水处理厂自动控制系统

11.3能源转换过程控制系统的防雷

11.3.1火力发电过程控制系统

11.3.2核电站仪控系统

11.3.3水电站监控系统

11.4电力调度自动化系统的防雷

11.4.1电力调度概况

11.4.2电力调度中心

11.4.3电力线通信系统

11.4.4变电站综合自动化系统

11.5油气勘探与集输过程的防雷

11.5.1地震勘探仪器系统

11.5.2钻井设备与井场

11.5.3油气集输自动化系统

11.5.4长输管道的防雷措施

11.6石化生产过程控制系统的防雷

11.6.1石化工业的防爆及其对电路的要求

11.6.2防爆安全栅

11.6.3现场输入装置

11.6.4石化工业控制室

现代防雷技术与工程第十二章 铁路信号系统防雷

12.1雷电对铁路信号系统的影响

12.1.1对信号系统架空线路的影响

12.1.2雷电对信号设备的侵入

12.1.3雷电对铁路钢轨的袭击

12.1.4雷电对轨道电路的危害

12.2车站联锁装置的防雷

12.2.1车站联锁的发展概况

12.2.2电气集中联锁

12.2.3计算机（微机）联锁

12.3区间闭塞装置的防雷

12.3.1区间闭塞的概况

12.3.2半自动闭塞

12.3.3计轴闭塞

12.3.4自动闭塞

12.3.5多信息移频自动闭塞

12.4调车控制装置的防雷

12.4.1调车控制原理

12.4.2驼峰调车计算机系统

12.4.3调速设备

12.4.4测量设备

12.5列车运行控制系统

12.5.1列车运行控制系统概述

12.5.2列车运行自动控制系统

12.5.3高速铁路信号的雷电危害

12.6列车调度指挥系统的防雷

12.6.1列车调度指挥系统概述

12.6.2部局列车调度指挥中心

12.6.3TDCS基层系统

12.6.4分散自律调度集中系统

现代防雷技术与工程第十三章 飞机及导航设施防雷

13.1雷电与人类飞行

13.1.1雷电对飞行活动的影响

13.1.2飞机受雷击情况

13.1.3导航设施配置

13.2飞机的防雷

13.2.1飞机的防雷保护准则

13.2.2结构考虑

13.2.3燃油系统

13.2.4电气线路与电子系统

13.3航管楼的防雷

13.3.1对建筑结构的要求

13.3.2航管楼配电系统

13.3.3航管楼机线连接

13.4导航雷达的防雷

13.4.1天线与天线塔

13.4.2天馈部分

13.4.3达机房

13.5仪表着陆系统的防雷

13.5.1NDB导航台与指点标设备

13.5.2全向信标台和测距仪

13.5.3下滑台

13.5.4航向台

13.6民航气象观测系统的防雷

13.6.1民航气象观测的特点

13.6.2人工气象观测站

13.6.3自动气象观测站

13.6.4气象卫星云图接收装置 2100433B