第26章-雷电灾害防御技术分析

第二十六章雷电灾害防御技术一雷电及其危害二防雷工程技术三建筑物的防雷分类四防雷装置的维护一雷电及其灾害雷电灾害防御的必要性雷电是发生在大气层中的气象现象。雷云与大地之间、云层之间、云与空气之间形成一个大的电容器。包括：云际闪，云地闪或地闪晴天太阳辐射产生强烈的上升气流，进而产生水滴的分离。微小水滴带负电，较大的水滴带正电自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。据不完全统计，我国每年因雷击以及雷击负效应造成的人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50亿元到100亿元人民币。雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以大规模集成电路为核心组件的设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。雷击造成的危害主要有五种：（1）直击雷带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，称为直击雷。它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。（2）雷电波侵入雷电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。（3）感应过电压雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。（4）系统内部操作过电压因断路器的操作等系统内部状态的变化而使系统参数发生改变，从而产生内部过电压，即操作过电压。操作过电压的幅值虽小，但发生的概率却远远大于雷电感应过电压。感应过电压和内部操作过电压，均为暂态过电压（或称瞬时过电压），最终以电气浪涌的方式危及电子设备，破坏数据库或使软件误操作，使一些控制元件失控。（5）地电位反击如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施，接地网的地电位会在数微秒之内被抬高数万或数十万伏。2009年1—5月份全国各地重大雷电灾害事例1、2009年6月3日15时50分左右，广东省佛山市顺德区容桂街道高黎社区英宝路东街一在建私人住宅工地发生雷击事故，造成4人死亡，1人重伤、1人轻伤。此次雷击事故原因为：15：50：09的强雷电的非主通道枝状闪击中工棚内当时特定位置人员所致，属不可抗拒的自然灾害。2、2009年6月3日晚20时左右，河南省济源市大峪镇朝村后庄居民组李某及其儿子正准备将耕牛牵到东厢房的牛屋内时，突然一道白光撞在西厢房墙上后折射回去穿进东厢房，击倒父子二人和其中一头耕牛，两人经抢救无效身亡，耕牛也被雷击死亡。3、2009年5月31日17时左右，西藏自治区那曲地区索县亚拉镇16村群众在扎拉沟泽勒采挖虫草时遭雷击，造成4人当场身亡、3人重伤、4人轻伤。4、2009年5月4日，青海省黄南州泽库县麦秀镇尕让村三社境内发生一起雷击事故，造成1人身亡、2人受伤。5、2009年4月18日3时25分左右，海南省琼海国家某粮食储备库遭雷击，造成1套测控系统受损，储粮仓库测控分机箱电子板受损，雷电波入侵使整个储备库测控系统几乎处于瘫痪状况。此次雷灾造成直接经济损失约25万元，间接经济损失30万元。6、2009年3月21日23时左右，河南省焦温高速收费站和焦作至博爱收费站遭受雷击，击坏收费厅所有计算机、监控、UPS。此次雷灾造成直接经济损失20万，间接经济损失约40万。含义：6小时内可能发生雷电活动，可能会造成雷电灾害事故。防御指南：1.政府及相关部门按照职责做好防雷工作；2.密切关注天气，尽量避免户外活动。含义：2小时内发生雷电活动的可能性很大，或者已经受雷电活动影响，且可能持续。防御指南：1.政府及相关部门按照职责落实防雷应急措施；2.人员应当留在室内，并关好门窗；3.户外人员应当躲入有防雷设施的建筑物或者汽车内；4.切断危险电源，不要在树下、电杆下、塔吊下避雨；5.在空旷场地不要打伞，不要把农具、羽毛球拍、高尔夫球杆等扛在肩上。含义：2小时内发生雷电活动的可能性非常大，或者已经有强烈的雷电活动发生，且可能持续。防御指南：1.政府及相关部门按照职责做好防雷应急抢险工作；2.人员应当尽量躲入有防雷设施的建筑物或者汽车内，并关好门窗；3.切勿接触天线、水管、铁丝网、金属门窗、建筑物外墙，远离电线等带电设备和其他类似金属装置；4.尽量不要使用无防雷装置或者防雷装置不完备的电视、电话等电器；5.密切注意雷电预警信息的发布。二防雷工程技术雷电灾害防御的原理（1）气象环境调制型（2）气象环境影响型（3）气象环境择优型（4）气象影响控制型（5）综合型机械时代防雷——富兰克林法本杰明·富兰克林——资本主义精神最完美的代表，十八世纪美国最伟大的科学家，著名的政治家和文学家。他一生最真实的写照是他自己所说过的一句话“诚实和勤勉，应该成为你永久的伴侣。”他是美国历史上第一位享有国际声誉的科学家和发明家和音乐家。为了对电进行探索曾经作过放风筝实验1750年前后发明的使用金属棒（避雷针）接闪，并用金属线（引下线）将雷电流传导泄入大地的方法，迄今仍是惟一有效的直击雷防御技术（1）防雷目的：防止雷电直击建筑物（2）防雷方法：利用避雷针高出被保护物的高度使雷云下的电场发生畸变，从而将雷电流引到避雷针上，通过引下线和接地装置泄入大地。引下线“人工引雷”就是在适宜的雷暴条件下，通过一枚小型火箭将雷电人为地引发到地面。使本来随机发生的自然雷电在可控状态下进行，从而获得近距离研究雷电的机会。近日，我国科学家在山东滨州成功地进行了一次“人工引雷”的实验。据了解，目前，世界上只有法国、美国、日本、巴西和中国掌握了人工引雷技术。电气时代防雷（1）防雷目的：除防止雷电直击在建筑物上，产生高电位的电效应、热效应和机械效应危害外，还防止雷电以金属导线或金属管道为通道，以雷电波的形式侵入建筑物内，危害室内人身安全和损坏设备（2）防雷方法：法拉第笼防雷法。利用钢筋或铜带将建筑物包围起来，形成一个保护笼，可屏蔽静电场。电子信息时代防雷（1）防雷目的：除上述目的外，还需防止雷电的电磁感应危害和电磁脉冲辐射危害（2）防雷方法：对雷电电流进行分流、泄流和阻断雷电波入侵，以及保护设备进行屏蔽、等电位等防雷综合技术分流技术：在防雷场所的楼顶增设接闪器，将大量电流通过大楼金属结构、引下线和接地网向大地泄流，以降低电位屏蔽技术：在防雷场所将防雷网、屏蔽网、建筑物金属钢筋和金属体进行电气连接，形成多重屏蔽系统。接地技术：将所有金属构件、管道、导线金属屏蔽层等均连在一起与屏蔽笼就近连接，以加密法拉第笼三、建筑物的防雷分类1.民用建筑物的防雷分类第一类：指的是具有特别重要用途的属于国家级的大型建筑物第二类：指的是重要的活人员密集的大型建筑物第三类：（1）年雷击次数在0.01次以上的建筑。（2）建筑群边缘地带的高度为20m以上的建筑物。（3）高度超过15m的建筑物。（4）历史上雷害事故比较多的建筑物2.工业建筑物的防雷分类第一类：建筑物中制造、使用或储存大量爆炸物质，电火花引起爆炸，会造成巨大破坏第二类：建筑物中制造、使用或储存大量爆炸物质，但电火花引起爆炸，不会造成巨大破坏和人身伤亡第三类：根据雷击对工业生产的影响，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素来确定建筑物防雷系统的组成1.接闪器是对直接截受雷击的避雷针、避雷带、避雷网、以及用作接闪的金属屋面和金属构件的总称。根据被保护物形状的不同，接闪器的形状也不同北京展览馆埃菲尔铁塔应县塔美国国会大厦千年不倒翁现存最古老高大的纯木结构的塔，堪称世界一绝世界上最早的防直击雷典范工程2.引下线是连接接闪器与接地装置的金属导体。由于防雷要求雷电流对地泄放的通道时低阻抗的，因此引下线必须以最短的途径接地，且常采用多根引下线引下线可专门敷设，也可利用建筑物的金属构件3.接地装置接地装置是接地体和接地线的总称。它是让已纳入防雷系统的雷电流能顺利流入大地，而不能让雷电流能量集中在防雷系统的某一处而造成对被保护物体的破坏接地装置时防雷系统中最重要、最基础的一个环节