1.雷電產(chǎn)生的原因
雷電現(xiàn)象比較復雜，它是由于地面濕氣受熱上升或空中不同冷、熱氣團相遇凝成水滴或冰晶形成積云，在運動時使電荷發(fā)生分離，當電荷積聚到足夠數(shù)量時，就在帶有不同電荷的云間或由于靜電感應而產(chǎn)生不同電荷的云地間發(fā)生的放電現(xiàn)象。雷云中可能同時存在著幾個電荷聚集中心，所以經(jīng)常出現(xiàn)多次重復性的放電現(xiàn)象，常見的為 2 ～ 3次，當?shù)谝粋€電荷聚集中心完成放電過程后，其電位迅速下降，第二個電荷聚集中心立即向著前一個放電位置移動，瞬間重復放電。每次間隔時間從幾百微秒到幾百毫秒不等，但其放電電流將逐次遞減。
2.雷電種類
（1） 直擊雷 帶電積云接近地面與地面凸出物之間的電場強度達到空氣的介電強度 （25 ～ 30kv /mm） 時發(fā)生的放電現(xiàn)象，稱為直擊雷。
（2） 靜電感應雷 帶電積云接近地面凸出物時，在其頂部感應出大量異性電荷，當帶電積云與其他部位或其他積云放電后，凸出物頂部的電荷失去束縛高速傳播形成高壓沖擊波。此沖擊波由靜電感應產(chǎn)生，具有雷電特征，稱為靜電感應雷。
（3） 電磁感應雷 雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場，在鄰近的導體上感應出很高的電動勢，該電動勢具有雷電特征，稱為電磁感應雷。
（4） 球雷 雷電放電時產(chǎn)生的球狀發(fā)光帶電氣體，稱為
球雷，球雷可能造成多種危害。
3.雷電參數(shù)
（1） 雷電流幅值 雷電流幅值指主放電時沖擊電流的最大值，該幅值可達數(shù)十至數(shù)百千安，雷電流幅值越大，出現(xiàn)的概率越小。
雷電流的幅值隨各國氣象條件相差很大，根據(jù)實測畫出的中國雷電流幅值概率曲線如圖 1所示，它適用于中國年平均雷暴日大于 20d/a的一般地區(qū)。一天內(nèi)只要聽見雷聲就稱為一個雷暴日，一個小時內(nèi)只要聽見雷聲就稱為一個雷暴小時。據(jù)統(tǒng)計，我國大部分地區(qū)一個雷暴日約折合三個雷暴小時，雷暴日是衡量雷電活動頻繁程度的依據(jù)。中國把年平均雷暴日不超過 15d/a的地區(qū)叫少雷區(qū)，超過 40d/a的叫多雷區(qū)。在防雷設計中，要根據(jù)雷暴日的多少因地制宜。
圖 1中的曲線也可用下式表示，即
lgp =i/108
式中 p———雷電流超過 i的概率；
i———雷電流幅值，ka。
中國年平均雷暴日在 20d/a及以下的地區(qū)，如西北地區(qū)、內(nèi)蒙古地區(qū)、東北邊境地區(qū)等，因為形成雷云的高溫度、高濕度的條件較差，可由給定的概率按圖 1查出雷電流幅值后減
半，也可按下式求得，即
lgp =i/54
根據(jù)防雷設計的長期運行經(jīng)驗，對建筑物及構(gòu)筑物，i取為150ka 的計算值，實踐中證明是安全可靠的。
（2） 雷電流陡度 雷電流波形如圖 2所示。雷電流由零增長至最大幅值的這一部分，稱為波頭（τt），通常只有 1 ～4μs；電流值下降的部分，稱為波尾，可長達數(shù)十微秒，這種波頭的形狀稱為半余弦波，用數(shù)字式表達即為
i=1/2（1 -cosωt）
在波頭部分，電流對時間的變化率 a = di/dt，稱為陡度。雷電流與雷電流陡度的關(guān)系如圖 3所示。陡度的數(shù)值開始時很快地增加，a的最大值對半余弦波來說應在 i/2處，以后逐漸變小。當雷電流的幅值達到最大值時，a = 0，即雷電流的
最大值與陡度的最大值并不是同時出現(xiàn)的。由于 τt比較固定，說明 a與雷電流幅值之間有極為密切的關(guān)系，根據(jù)運行經(jīng)驗，在我國 τt取 2.6μs。
（3） 雷電沖擊過電壓 雷電沖擊過電壓指沖擊電壓的最大值。直擊雷沖擊過電壓按下式計算，即
us=irs+ldi/dt
式中 us———直擊雷沖擊過電壓，kv；
i———雷電流，ka；
rs———防雷接地裝置的沖擊接地電阻，ω；
l———雷電流通路的電感 （如通路長度 l以 m 為單位，則 l =1.3l），μh。
雷擊點距電力線路 50m 以外時，感應雷沖擊過電壓可按下式計算，即
uis=25imh/d
式中 uis———感應雷沖擊過電壓，kv；
im———雷電流幅值，ka；
h———電力線路導線平均高度，m；
d———線路距雷擊點水平距離，m。
4.雷電的危害
（1） 危害的形式
① 直接雷擊的危害。地面上的人、畜、建筑物、電氣設備等直接被雷電擊中，叫做直接雷擊。發(fā)生直接雷擊時，特大的雷電流 （幾十至幾百千安） 通過被擊物，在被擊物內(nèi)部產(chǎn)生高達幾萬度的溫度，使被擊物燃燒，使架空導線熔化。
② 感應雷的危害。雷云對地放電時，在雷擊點全放電的過程中，位于雷擊點附近的導線上將產(chǎn)生感應過電壓，過電壓幅值一般可達幾千萬伏至幾百萬伏，它能使電力設備絕緣發(fā)生
閃絡或擊穿，造成電力系統(tǒng)停電事故、電力設備的絕緣損壞，使高壓電串入低壓系統(tǒng)，威脅低壓用電設備和人員的安全，還可能發(fā)生火災和爆炸事故。
③ 雷電侵入波的危害。雷電侵入波是指落在架空線路上的雷電，沿著線路侵入到變電所（站） 或配電室內(nèi)，致使設備或人遭受雷擊。
（2） 雷電的破壞作用 雷電放電時，它的破壞作用是綜合性的，包括電磁力、熱效應和機械效應引起的破壞力是相當嚴重的。
① 電磁力的破壞作用。主要表現(xiàn)為毀壞電氣設備絕緣，燒斷電線或劈裂電桿，還可能造成嚴重的觸電事故。
② 熱效應的破壞作用。主要表現(xiàn)為幾萬度的高溫，不僅能使金屬熔化，還能引燃易燃、易爆的物質(zhì)，造成火災或爆炸。
③ 機械力的破壞作用。主要表現(xiàn)為使被擊物扭曲、變形甚至爆裂或碎片。
5.雷電分布的一般規(guī)律
在一般情況下，雷電的出現(xiàn)有以下幾方面的規(guī)律。
① 熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多。
② 從緯度看雷暴的頻繁程度總是由北向南增加，到赤道最高，以后又向南遞減。在我國遞減的順序大致是：華南、西南、長江流域、華北、東北、西北。電力線路的雷害事故統(tǒng)計遞減順序是：華東、中南、東北。
③ 從地域看雷暴的頻繁程度是山區(qū)大于平原、平原大于沙漠、陸地大于湖海。
據(jù)有關(guān)部門在中南、華東地區(qū)觀測，落雷密度是：山區(qū)0.02次 /km2、平原 0.01次 /km2。在廣東觀測，雷電流的幅值是：超過 200ka 的概率占 2% ，超過 40ka 的概率占 50% 。
④ 從時間看，雷暴高峰月都在七、八月份，活動時間大都在北京時間 14時 ～ 22時，各地區(qū)雷暴的極大值和極小值系數(shù)出現(xiàn)在相同的年份。
6.山區(qū)落雷的選擇性
一個地區(qū)有無雷暴，是由內(nèi)因 （即氣象）所決定的。但有了雷暴，具體選哪一處落雷，則受外界條件的影響。易落雷的條件如下。
（1） 從地質(zhì)看 土壤電阻率的相對值要小，有利于電荷的很快積聚。
① 大片土壤電阻率較大時，局部電阻率小的地方容易落雷。
② 土壤電阻率突變的地方，最易受雷擊，如巖石與土壤，山坡與稻田的交界面。
③ 巖石山或土壤電阻率較大的山坡，雷擊點多發(fā)生在山腳，山腰次之。
④ 土山或土壤電阻率較小的山坡，雷擊點多發(fā)生在山頂，山腰次之。
⑤ 地下埋有導電礦藏（金屬礦、鹽礦）的地區(qū)，容易落雷。
⑥ 地下水位高、礦泉、山河溝、地下水出口處容易落雷。
（2） 從地形看 要有利于雷云的形成與相遇。
① 落雷幾率的分布是山的東坡、南坡多于山的北坡、西北坡，這是因為海洋潮濕空氣從東南進入大陸后，經(jīng)曝曬悶熱遇山抬升而出現(xiàn)雷雨。
② 山中平地的落雷幾率大于峽谷，這是因為峽谷較窄，不易曝曬和對流，缺乏形成雷電的條件。
③ 湖旁、海邊落雷幾率較少，但海濱如有山岳，則靠海一面山坡落雷幾率較多。
④ 雷暴走廊與風向一致，風口或順風的河谷容易落雷。
（3） 從地物看 要有利于雷云與大地建立良好的放電通道。
① 空曠地中的孤立建筑物和建筑群中的高聳建筑物易受雷擊。
② 排出導電塵埃的廠房及廢氣管道容易落雷。
③ 屋頂為金屬結(jié)構(gòu)、地下埋有大量金屬管道、內(nèi)部存放大型金屬設備的廠房易受雷擊。
④ 建筑群中，個別特別潮濕的建筑，如牛馬棚、冰庫等易遭雷擊。
⑤ 尖屋頂及高聳建筑物易受雷擊，如水塔、煙囪、天窗、旗桿、消防梯等。
⑥ 屋旁大樹、接收天線、山區(qū)輸電線易受雷擊。當然，在分析雷擊的可能性時，不能單從一個因素考慮，而要對周圍環(huán)境作全面綜合的分析。