裝了避雷針還須防雷嗎
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日期：2017/4/9 18:21:34
雷電以其巨大的破壞力給人類社會帶來不少慘重的災(zāi)難，尤其是近些年來，雷電災(zāi)害頻繁發(fā)生，對國民經(jīng)濟造成的危害日趨嚴(yán)重。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，雷電這一自然現(xiàn)象已逐步被人們了解，觀念也有了很大的轉(zhuǎn)變。但是，雷電的形成過程、傳播途徑、破壞渠道等知識都具有較強的專業(yè)性，不易被普通人群所掌握。在很多人的觀念里，認(rèn)為只要裝上了避雷針，就可以高枕無優(yōu)了。殊不知，不合規(guī)范的避雷裝置不但無法避雷，甚至可能“引雷人室”，如何正確解決避雷針防雷的局限性和副作用等技術(shù)問題，有效地防止雷擊，是我們防雷避雷工作的重要任務(wù)。
1．避雷針應(yīng)確保入地回路暢通
避雷針實際上是引雷器，它將周圍的雷電引向自身并提前放電，將雷電流通過接地導(dǎo)體傳向大地，避免保護對象直接遭雷擊。由于直擊雷的過電壓可達(dá)數(shù)百萬伏，雷電流數(shù)達(dá)萬乃至數(shù)十萬安。因此，安裝的避雷針和接地導(dǎo)體要有良好的導(dǎo)電性，同時保證有足夠的機械強度和載流能力，以滿足通過雷電流時動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。不但要正確設(shè)計、規(guī)范安裝，還要經(jīng)常保養(yǎng)，避免“有形無用”，要使它經(jīng)常處于良好狀態(tài)。
2.重視避雷針下的感應(yīng)雷擊
感應(yīng)雷擊是雷雨云的靜電感應(yīng)或放電時的電磁感應(yīng)的作用。避雷針的保護作用是有限的，它是直擊雷的克星，但對感應(yīng)雷（含靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)）的侵人是無能為力的。
靜電感應(yīng)是指雷云（多帶負(fù)電荷）在接近建筑物頂部、線路、設(shè)備或金屬導(dǎo)線上感應(yīng)出異號束縛電荷，當(dāng)雷云對其它地面目標(biāo)放電或云間放電時，云層中的負(fù)電荷在一瞬間消失了，上述物體上感應(yīng)出的這些被束縛電荷也就在一瞬間失去了束縛而成為自由電荷，并以電磁波的形式沿導(dǎo)體兩端高速傳播,這種雷電波（稱為行波）會在線路上產(chǎn)生過電壓,并沿線路侵人電氣設(shè)備，使其絕緣受過電壓的威脅。雖然安裝了避雷針，顯然它對靜電感應(yīng)是無所作為的。
當(dāng)雷擊線路或地面的某目標(biāo)時，極大的雷電流對地泄放，在周圍空間要產(chǎn)生變化率很高的電磁場，使其附近的金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生過大的感應(yīng)脈沖過電壓，即電磁感應(yīng)雷。其幅值與雷電流的大小及變化速度成正比，與落雷點的距離成反比。由于雷電流的幅值和頻率都很高，金屬導(dǎo)體上感應(yīng)出的脈沖過電壓可能達(dá)到很大的數(shù)值。避雷針不僅不能阻止電磁感應(yīng)雷的產(chǎn)生，而且由于避雷針的引雷效應(yīng)，落雷機會反倒增加，避雷針附近的設(shè)備遭雷害的機會和程度都會增加，使被保護區(qū)內(nèi)的弱電設(shè)備因感應(yīng)過電壓而損壞。同時，雷擊電磁脈沖是一種強烈的干擾源，會造成無線電設(shè)備不能正常工作。
閃電時，高壓沖擊波（瞬間高電位）通過架空的輸電電纜、通信線路、電話線、無線電天線和金屬管道等引人室內(nèi)，造成高電位引人。雷電波引人的同時，還可能在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，造成連鎖的雷害。而避雷針對上述感應(yīng)的侵人是無能為力的。
3.感應(yīng)雷擊、雷電波侵入的防護措施
感應(yīng)雷擊、雷電波侵人不像直擊雷那樣有強烈的閃光和雷鳴，常常是悄然發(fā)生，但其危害面甚廣，在總雷害事故中占相當(dāng)大的比例。微電子產(chǎn)品等弱電設(shè)備對雷電極為敏感，防御能力很差，是雷電波侵人的主要對象。
防護感應(yīng)雷擊的主要措施是，在雷云發(fā)生云內(nèi)閃、云際閃、云地閃時，對進人建筑物的各類金屬管、線上所產(chǎn)生雷電脈沖波“限”和“泄”，從而保護建筑物內(nèi)人員及各種電子設(shè)備的安全。一是守好雷電脈沖波的侵入口，最大限度削弱脈沖幅度。采取的具體措施應(yīng)根據(jù)各種設(shè)備的具體情況而異。為防止它們通過供電線路破壞設(shè)備，防雷保護首先是在總電源、機房配電柜和"UPS"前端及設(shè)備插座端合理地加裝電源避雷器。信號線、通信線、天饋線等應(yīng)在信號電纜終端設(shè)備的輸人口裝設(shè)信號線路和天饋線避雷器。二是接好電子設(shè)備工作接地線，將經(jīng)避雷器衰減后的殘留雷電脈沖泄人大地。電子設(shè)備工作接地線與建筑物防雷接地線，最好各自獨立可靠接地，兩者間應(yīng)有足夠的安全絕緣距離，如果受條件限制，無法使兩者保持安全距離，可采用“共用接地系統(tǒng)”，即工作接地線與建筑物防雷接地線接到一個統(tǒng)一的地網(wǎng)上，此時接地電阻最好小于in。工作接地線也可與電氣設(shè)備接地裝置共用，接地電阻不大于40。對于高新、精密電子設(shè)備，還應(yīng)采用屏蔽措施。這樣，避雷針、避雷器、接地網(wǎng)形成綜合防雷體系，彌補了避雷針無法防感應(yīng)雷及雷電波侵入的不足。
普通家庭應(yīng)做好個人防雷。雷雨天氣時，盡量不要撥打、接聽電話。打雷時，最好不要看電視，盡可能關(guān)閉電腦、電視、寬帶網(wǎng)絡(luò)等各類電子電器，必要時，拔掉有可能引人雷電的電源線、電話線、電視饋線及網(wǎng)絡(luò)線等金屬線。
4.謹(jǐn)防避雷針引起的反擊雷
避雷針吸引雷電而先行導(dǎo)電，將雷電流泄放到大地，在避雷擊的同時，也導(dǎo)致反擊現(xiàn)象的發(fā)生。雷電的反擊現(xiàn)象，通常指遭受直擊雷的金屬體（包括接閃器、接地引下線和接地體）在接閃瞬間，它與大地間存在著很高的電位差，對較近的與大地連接的其他金屬物發(fā)生放電（又叫閃絡(luò)）的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可能發(fā)生在避雷針及引下線與被保護設(shè)備之間，也可能發(fā)生在避雷針接地裝置與其他設(shè)備接地裝置之間。反擊過電壓的瞬時值是隨時間變化的，其幅值不僅與雷電流的大小和陡度有關(guān)，而且同引下線和接地裝置的電阻和電感有關(guān)。即使避雷針接地裝置阻抗很低，這個電壓降也是一個十分巨大的數(shù)值，可導(dǎo)致火災(zāi)或人身傷亡。
反擊過電壓的大小，主要決定于接地裝置上的電阻和電感，要減小雷電流在引下線和接地裝置上造成的巨大電壓降，需要盡可能地降低引下線的電感和接地裝置的接地電阻和電感。采用多根引下線并聯(lián)，如混泥土梁柱內(nèi)的鋼筋就是多根并聯(lián)，可以大大降低它的電感參數(shù)，減小接地電阻，就可達(dá)到降低雷電反擊電壓的目的。
當(dāng)通過避雷針（塔）的引下線泄放雷電流時，沿避雷針（塔）的引下線會有電壓降，它將通過空氣間隙與附近接地的人或物擊穿放電，稱為旁側(cè)反擊。反擊電壓與很多因素有關(guān)，如作為電極構(gòu)架的結(jié)構(gòu)形式、電壓的波形、極性、以及大氣環(huán)境條件等。為了防止旁側(cè)反擊的發(fā)生，人行道、其他設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)，與防雷引下線或獨立避雷針?biāo)乃芙Y(jié)構(gòu)之間的空氣距離應(yīng)大于5米。因為條件限制不能達(dá)到要求時，應(yīng)把避雷引線與金屬體作等電位連接。不允許在配電裝置的構(gòu)架上裝設(shè)避雷針，更不可在避雷針或避雷針的構(gòu)架上架設(shè)線路或無線電天線。當(dāng)必須在避雷針的構(gòu)架上安裝照明燈具等電氣設(shè)備時，其電源線必須采用直接埋人地卞的帶金屬外皮的電纜或穿人金屬管中的導(dǎo)線，而且埋人地中的長度在10米以上。
5.防止跨步電壓對人身的傷害
當(dāng)避雷針接閃時，雷電流泄人大地并在土壤中散流，由于土壤電阻率有一定分布，雷電流在地面上各點間就出現(xiàn)電位降，距雷擊點越近，電流密度越大，電位降也就越大。如果人跨步在避雷針附近，在兩腳間的電位降（稱跨步電壓）使雷電流通過兩腳和軀干的下部，人就會被擊傷。為了防止雷擊避雷針時形成的跨步電壓和接觸電壓對人體的傷害，避雷針接地裝置距離建筑物人口及人行道應(yīng)大于3米，否則應(yīng)將接地裝置深埋1米甚至更深。如果是0.4米厚的瀝青碎石路面，也可在接地裝置兩側(cè)各2米的范圍內(nèi)敷設(shè)50-80毫米厚的瀝青層，或者在接地裝置周圍作均壓帶連接。如果雷暴天誤人避雷針附近，應(yīng)兩腳并攏或單腳跳離危險區(qū)。
6.克服地電位升高對“遠(yuǎn)地”設(shè)備的反擊
各種用電設(shè)備都是要接地的。設(shè)備接地后，它的電位就與接地裝置的電位一起變動。在雷電沖擊下，地電位升高，連接接地裝置的設(shè)備上電位跟著升高。另一方面，設(shè)備與外界還有各種聯(lián)系，它通過電源供電線路、設(shè)備的通信線、控制線以及數(shù)據(jù)采集線等各種線路引來了遠(yuǎn)地的零電位。于是在設(shè)備與這些外引線路之間發(fā)生電位反擊，將會對連接到“遠(yuǎn)地”的所有設(shè)備造成嚴(yán)重的危害。對這類電位反擊的防護通常采用SPD、間隙或隔離變壓器。
7.克服避雷針對球形雷的失控
避雷針總是把雷擊引向自身來保護被保護物的，但雷電形態(tài)直接影響避雷針的保護效能。在常見的線狀雷、帶形雷、鏈形雷、球形雷中，避雷針對前三種雷有較好的引向性，即具有良好的避雷性能，但對球形雷失去控制。球形雷也叫滾雷，多在強雷暴雨時閃電最頻繁的時候出現(xiàn)，它有時從天而降，最常見的是沿大樹滾下，一般呈帶色的、有拳頭般大小到足球那樣大的“火球”，可輻射出大量的熱能。它出現(xiàn)時，常有尖叫聲或嗡嗡聲，其活動速度不大，可以看到移動，其路徑極不規(guī)則，有時距地面0.5米到1米，有時升起2到3米，通常沿水平方向上下滾動，常呈漂浮狀態(tài)，一般與風(fēng)向一致。
遇到障礙物可停止或越過，有時會安然地消失，往往留下具有刺激性的輕煙霧，但碰到人或物時也會發(fā)生恐怖的爆炸。球形閃電存在的時間可由幾秒到幾分鐘，它能在一個地方停留一些時候，一面冒煙，一面放出火花。球形雷往往不會被避雷針吸引，而是無規(guī)則地向建筑物高處的孔洞等縫隙亂竄，通過煙囪、開著的門窗和其他縫隙飄人室內(nèi)。球形雷遇到易燃物質(zhì)，則造成燃燒，遇到可爆炸的氣體或液體貝1J造成更大的爆炸。
根據(jù)球形雷的特性，建筑物最好梁用籠式避雷網(wǎng)，如果達(dá)不到籠式避雷網(wǎng)條件，就在建筑物的通風(fēng)孔道、煙囪等其他縫隙處進行再防雷。具體方法是在孔洞或縫隙上加裝網(wǎng)眼不大于4cm，、線徑中2mm-2.5mm的接地鐵絲網(wǎng)。堵好建筑物墻面上不必要的孔洞，對高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護球雷的措施。當(dāng)雷雨來臨時，要將門窗關(guān)好，防備球形雷飄進室內(nèi)；雷電猛烈時，更不要靠近門窗和通風(fēng)孔道以防不測。如果在野外遇到球形雷，也不要跑動，可拾起身邊的石塊使勁向外扔去，將球形雷引開。
此外，避雷針引來的強大雷電流在接地引線斷線卡處易產(chǎn)生火花，也會在附近的金屬開口環(huán)處產(chǎn)生火花，從而引起事故。所以避雷針不宜用于對弱電設(shè)備的保護，特別不適用于易燃易爆品的防雷保護。所以，避雷針防雷有一定的局限性和副作用，安裝了避雷針還須進行再防雷的各種措施。防雷害必須綜合治理，多渠道防護。