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雷电及其放电过程雷电是一种恐怖而又壮观的自然现象，这不仅在于它那划破长空的耀目闪电和令人震耳欲聋的雷鸣，重要的是它给人类生活带来巨大的影响.且不说雷电促成有机物质的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷电引起的森林火灾可能启发了远古人类对火的发现和利用；仅在现代生活中，雷电威胁人类的生命安全，常使航空、通讯、电力、建筑等许多部门遭受破坏，就一直引起人们对于雷电活动及其防护问题的关注。
雷电放电是一种气体放电现象，由其引起的过电压,叫做大气过电压。
它可以分为直击雷过电压和感应雷过电压两种基本形式。
雷电放电是由于带电荷的雷云引起的。
雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致的认识.一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下,由强大的潮湿的热气流不断上升,进入稀薄的大气层冷凝的结果。
强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。
轻微的水沫带负电，被风吹得较高,形成一些局部带正电的区域。
雷云的底部大多数是带负电,它在地面上会感应出大量的正电荷.这样,在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间,或者雷云和大地之间形成了强大的电场,其电位差可达数兆伏甚至数十兆伏。
随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过了大气游离放电的临界电场强度（大气中约30kV/cm，有水滴存在时约10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电；放出几十乃至几百安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000 o C至20000 o C），使空气急剧膨胀振动，发生霹雳轰鸣。
这就是闪电伴随雷鸣，叫做雷电之故。
大多数雷电发生在雷云之间，它对地面没有什么直接影响。
雷云对大地的放电虽然只占少数,但是一旦发生就有可能带来严重的危险.这正是我们主要关心的问题。
实测表明，对地放电的雷云绝大多数带负电荷，根据放电雷云的极性来定义，此时雷电流的极性也为负电荷。
雷云中的负电荷逐渐积聚，同时在附近地面上感应出正电荷.当雷云与大地之间局部电场强度超过大气游离临界场强时，就开始有局部放电通道自雷云边缘向大地发展。
雷云的产生和雷电放电过程1.1.1 雷电发生机理雷电是由雷云放电引起的，关于雷云的聚集和带电至今还没有令人满意的解释，目前比较普遍的看法是：热气流上升时冷凝产生冰晶，气流中的冰晶碰撞后分裂导致较轻的部分带负电荷并被风吹走形成大块的雷云；较重的部分带正电荷并可能凝聚成水滴下降，它们在重力作用下下落的速度大，并在下落过程中与其他水份粒子发生碰撞，结果一部分被另一水生成物捕获，增大水成物的体积，另一部分云粒子被反弹回去，这些反弹回去的云粒子通常带正电荷，悬浮在空中形成一些局部带正电的云区，而水生成物带上负电荷。
由于水成物下降的速度快，而云粒子的下降速度慢，因而正、负电荷的微粒逐惭分离，最后形成带正电的云粒在云的上部，而带负电的水成物在云的下部。
整块雷云里边可以有若干个电荷中心。
负电荷中心，离地大约500~10000m。
它在地面上感应出大量的正电荷。
随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电。
雷电放电包括雷云对大地，雷云对雷云和雷云内部的放电现象。
大多数雷云放电都是在雷点与雷云之间进行的，只有少数是对地进行的。
在防雷工程中，主要关心的是雷云对大地的放电，如图1-1所示。
图1-1云对地放电（用彩色）雷云对大地放电通常分为先导放电、主放电和辉光放电三个阶段。
云一地之间的线状雷电在开始时往往从雷云边缘向地面发展，以逐级推进方式向下发展。
每级长度约10~200m，每级的伸展速度约107m/s，各级之间有10~100µs的停歇，所以平均发展速度只有（1~8）×105m/s，这种放电称为先导放电，如图1-3所示。
当先导接近地面时，地面上一些高耸的物体（如塔尖或山顶）因周围电场强度达到了能使空气电离的程度，会发出向上的迎面先导。
当它与下行先导相遇时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大的电流（数十到数百千安），伴随着雷鸣和闪光，这就是雷电的主放电阶段。
雷电产生原理：云层内的电荷分布与放电过程
雷电的产生与云层内的电荷分布和放电过程有关。
雷电是大气中因电荷分布不均而产生的放电现象。
以下是雷电产生的基本原理：
1. 云层内的电荷分布：
冰晶与水滴的碰撞：在云层内，水滴和冰晶经过碰撞和运动，导致电子的转移和分离。
电子的上升与沉降：轻的冰晶通常上升到云层的上部，而水滴则可能下沉到云层的底部，导致电荷的分布不均。
2. 云中的电场形成：
电场的建立：由于云层内电子的上升和沉降，形成了电场。
正电荷积累在云层的上部，负电荷积累在云层的下部。
3. 雷云的发展：
云层的增长：电场的作用使得云层继续增长，积累更多的电荷。
4. 雷电放电：
静电放电：当电场强度足够大时，它可能导致静电放电。
这是一种云内部或云与地面之间的放电现象。
云与地面的放电：云底部的负电荷可能感应地面上的正电荷，导致云与地面之间的放电。
5. 雷暴的形成：
雷云的发展：上述过程形成了雷云，雷电放电则是雷云中电荷失衡时的结果。
雷暴：雷电放电伴随着雷声和闪电，形成雷暴，其中强烈的气流和对流进一步增强了电荷的分离。
雷电的产生是由于云层内部电荷分布不均匀，形成电场，导致放电现象。
雷电放电释放的能量产生闪电和雷声，形成一系列的天气现象。
雷电放电的基本型式与特点1.2.1雷电放电的基本型式雷电放电主要有三种主要的型式即1、云对地放电；2、云对云放电；3、云内放电。
因第1种型式云对地放电对人类的活动影响较大，所以我们主要关心的是云对地放电。
（1）、云对地放电形成的直击雷（如图1-1所示）当云层对地较低、或地面有高耸的尖端突起物时，雷云对地之间就会形成较高的场强，当场强达到一定的值时，雷云就会向地面发展向下的先导，当先导到达地面，或与大地迎面先导会合时，就开始主放电阶段。
在主放电中雷云与大地之间所聚集的大量电荷通过狭小的电离通道发生猛烈的电荷中和，放出能量，产生强烈的声和光，即电闪、雷鸣。
在雷击点，有巨大的电流流过。
大多数雷电流的峰值有几十千安，也有少数达到上百千安。
由于雷击是大极短的时间内释放较大的能量，因而会造成极大地破坏作用。
（2）、云对云放电当带不同电荷的云团相遇时，就会发生云对云的放电，云对云的放电其实是最主要的雷电活动型式。
云对云放电对人类活动的影响要比云对地放电小得多，不会产生直击雷，直接造成人身伤亡和建筑物损毁事故。
但云对云放电会在线路和网络上产生感应雷过电压，过电压的大小视雷电活动强弱和放电雷云离地面的高低而定。
感应雷电压幅值与雷云对地放电时的电流大小、雷击点与线路间相对位置、雷击点周围环境（如土壤电阻率）、遭受感应雷击的线路的长度、线路埋设位置、设备接地装置的电阻等诸多因素有关系。
一般来讲，云对云放电越强烈，参与放电的云层离地面越低，所产生的感应雷过电压就愈高，反之则愈弱。
感应雷的产生可由“静电感应”的效应产生，也可由“电磁感应”的效应产生，但大部分的情况是由这两种效应的综合作用而成。
（a）静电感应形成的感应雷过程、静电感应在线路中感应的过电压可由地闪引起，也可由云闪引起。
例如：在架空线路上空有一团雷云，雷云底部带负电荷，由于静电感应，雷云将在大地上感应出正电荷，雷云与大地形成电场，因架空线处于该电场中而被极化，在靠雷云一侧带正电荷，靠大地一侧带负电荷，由于架空线路与大地间的绝缘不会无穷大，因此导线上的负电荷便向左右两方向移动渐渐泄入大地，导线上仅存有受雷击束缚的正电荷。
