雷电防护影响分析及应用探索

李俊　林鹏　吴小鹏　吴陈凡

【摘 要】 随着科学研究的进步，防雷技术不断发展。文中通过防雷的基本含义，以及发生在我国的雷电事件，为防雷事业的从业者和广大群众的防雷工作，提出了一些实践经验。

【关键词】 防雷；技术；措施

引言：

近年来，由于全球气候逐渐的变暖，由此导致的极端气候变化，气象灾害、次衍生灾害不断地频繁发生，年雷暴日数也同时伴随之增多。我国的雷电灾害已成为危害程度仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害的三大气象灾害之一。华东地区大部分区域属于多雷区或强雷区，雷暴日的频繁增加，致使雷击事故多有发生。據不完全统计，每年有上千人因雷击伤亡，雷击造成的直接经济损失达数十亿，甚至数百亿元，其中90%以上的雷击死亡事件都发生在乡村。雷击给人们的生命和财产造成巨大的损失，因此要高度重视和防御乡村雷击事故的发生，减少人员伤亡。

一、防雷理论

1.雷电的形成过程

雷电是自然界中的一种放电现象，具有极大的破坏力，可以在瞬间击伤击毙人畜，微电子产品瞬间瘫痪火烧毁；破坏发电机、电力变压器等电气设备绝缘，引起短路导致火灾或爆炸事故；可以在极短的时间内转换成大量的热能，造成易燃物品的燃烧或者金属熔化飞溅而引起火灾。

雷电放电现象多形成在积雨云中，积雨云随着温度和气流的变化会不停的运动，运动中摩擦起电，就形成了带电荷的云层。某些云层带有正电荷，另外一些带有负电荷。

另外，由于静电感应常使云层下面的建筑树木等有异性电荷。随着电荷的积累，雷电的电压逐渐升高，当带有不同电荷的雷云与大地凹出部分相互接近到一定距离时，期间的电场会超过25到200KV/cm，将产生激烈的放电，同时出现强烈的闪光。由于放电时温度高达2000℃，空气受热急剧膨胀，随之发生爆炸的雷鸣声，就是所谓的闪电和雷鸣。

2.接闪装置的安装

对于云层和大地闪电所带来的直击危害，接闪装置可以通过接闪器将闪电吸引过来，然后顺势将吸引来的闪电传导入地。消耗其能量并将能量分散到大地，分流消耗从而达到保护大地高层建筑的目的。

二、我国雷电事故

1. 假设雷电直接打在建筑物楼顶接闪带上，入地雷电流I=100KA，RG=1Ω、RS=1Ω。此时，G1、G2、G3所处的各楼层的电位都将抬升100KV，如果GA、 GB、GC与防雷地不相连接，就会发生设备工作地线与建筑物楼板到处打火的现象（反击），因为100KV的电位差可击穿的空气距离达300～500MM（由当时的空气绝缘程度而定）。

2.如果RG与RS相距较远（如20M以上），设备工作接地线与楼板、墙壁绝缘较好，地电位的抬升不足以击穿设备工作地线。但雷击时，工作人员刚好与设备机壳相接触，人身体上的某一部位又与地板或墙壁相接触，雷电将会流过人体进入设备工作接地，人身安全必将受到伤害。

3.就全国来看，东南沿海以及贵州、云南、重庆、四川、湖南等都是雷电高发区，雷击事故屡屡酿成严重后果。

3.1.2004年6月26日，浙江省临海市杜桥镇杜前村发生雷击事件，4人遇难，3人受伤，当时有40多人聚集在大树下纳凉、避雨。

3.2.2007年5月23号，重庆开县兴业村小学，由于没有防雷设施，7名小学生遭雷击身亡，44人重伤。

3.3.2007年8月10日，江苏徐州市河桥镇段庄村发生雷击事件。雷电将大树劈断，20余人倒在地上，5人当场死亡，11人受伤。

这些事故反映出一个共同点：没有接闪装置，防雷意识不强。特别在农村缺乏防雷常识，而且不懂得如何救护，这是雷击致死致伤的最主要原因。

三、防雷装置的检查检测

3.1在防雷工程中认真计算接地线上因电抗形成的电位差是非常重要的。建议在实验室检测和计算时，机房设备接地线采用10/350ΜS、5KA电流波进行检测、计算和设计。

3.2 联合接地可以解决防雷等电位问题，但是，联合接地会将工频干扰、高频干扰加到设备上，使得网络通信、数据传输、设备的工作稳定性受到危害，并容易出现数据丢失、误码、通信中断等。

3.3 在验收、检查工频接地电阻，测试所需的电流极埋设位置与地网边缘之间应不小于该地网等效直径的3～5倍，电压极棒埋设位置，应为电流极棒埋设位置的0.618倍。

3.4独立的接闪杆及其接地装置不得设在行人经常通过或堆放易燃物的地方；对装有接闪杆或接闪带的构架，不准装设低压线或通讯线等。接闪杆、接闪带与引下线应采用焊接方法。

3.5当防雷装置各部分导体出现因腐蚀或其他原因引起的折断、锈蚀达30%以上时，必须进行更换。

3.6 撰写雷击灾害风险评估报告

雷击灾害风险评估报告是利用勘察中取得数据和资料通过存在各风险因子的估算进行归纳分析得出的雷击风险报告，是防雷工程设计和施工的重要依据。对于雷击灾害风险评估报告来说，不仅要保证其数据信息的真实性和完整性，同时也应当具备相应的工程资料，以此来保证其内容的完整性。

在雷击灾害风险评估报告中包含以下基本内容：被评估的防雷工程的概况；该评估区域内的地质条件、大气环境以及雷电分布的特点等，同时也应当包括当地的社会环境和服务设施等全面的描述；在勘察工作进行过程中所涉及到的评估标准和依据；雷电截收面积、雷击次数以及对雷击风险评估计算的数值；不同数据的记录和汇总信息，以及勘察工作的最终结论。

四、防雷装置的维护与措施

1.接闪器是防止雷电过电压侵袭配电和其他电气设备的保护装置。接闪器安装在被保护设备的引入端，其上端接在架空输电线路上，下端接地。其中阀型接闪器是保护变、配电装置常用的一种接闪装置；管型接闪器一般是用于线路上；无间隙接闪器是最简单最经济的防雷装置，俗称简单接闪器，一般安装在线路的进户处，用来保护电度表等设备

2在防雷工程中认真计算接地线上因电抗形成的电位差是非常重要的。建议在实验室检测和计算时，机房设备接地线采用10/350ΜS、5KA电流波进行检测、计算和设计。

3.联合接地可以解决防雷等电位问题，但是，联合接地会将工频干扰、高频干扰加到设备上，使得网络通信、数据传输、设备的工作稳定性受到危害，并容易出现数据丢失、误码、通信中断等。

4.在验收、检查工频接地电阻，测试所需的电流极埋设位置与地网边缘之间应不小于该地网等效直径的3～5倍，电压极棒埋设位置，应为电流极棒埋设位置的0.618倍。

接闪器的种类有接闪杆、接闪线、接闪网、接闪带、接闪器等，是直接接受雷击的金属部分。5.接闪杆一般设在高层建筑物的顶端和烟囱上，保护建筑物免受直接雷击；接闪线常用来架设在高压架空输电线路上，以保护架空线路免受直接雷击，也可用来保护较长的单层建（构）筑物。接闪网和接闪带普遍用来保护建筑物免受直接雷击和感应雷。

6.加强管理与检修。除了在防雷技术上多加研究外，在实际中输输电线路的管理和检修也要加强，如增加巡视力度，清理线路旁的树枝，检查防雷设备的接地等等，消除安全隱患，以防一些不必要的因素造成雷击跳闸停电。其次，加强输电线路防雷工作，要从防止雷击永久性故障和降低雷击跳闸率入手，对以前频繁遭受雷击的输电线路，通过加强线路自身绝在加强技术方面的改造的同时要注意实际线路的管理和检修，加装线路接闪器、加强杆塔接地电阻监测等措施，以降低雷电天气对输电线路造成的危害。

五、结语

综上所述，雷击风险评估是防雷减灾工作的一个重要组成部分，是否能够获得科学、准确的雷击风险评估数据对于防雷装置设计、施工都有着十分重要的影响，提前进行雷击风险评估，采取有效的安全防范措施是雷电防护安全工作的重要举措。

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