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中图分类号:D321 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)28-0081-02
雷电是年复一年重复出现的自然灾害,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。全球每年因雷电原因造成的人员伤亡和财产损失不计其数。遭受雷击后,煤矿电网不能够实现安全稳定运行,矿井供电的可靠性大大降低,不仅造成重要设备损毁,影响煤矿企业的正常生产秩序,而且还会诱发煤矿安全生产事故,严重威胁煤矿职工的生命安全。因此,对雷电现象进行研究,探索预防雷击电网产生严重危害的有限措施,就成为当前煤矿机电技术人员一项重大而紧迫的任务。
一、目前对雷电的认识:
雷电是一种自然灾害天气现象。空气中饱含水汽的云层在强烈气流的作用下,或上下、或左右剧烈运动,产生电离现象,带正电荷的水珠上升到云层顶部,负电荷沉淀在云层的底部,静电感应导致地面正电荷集聚。这样就在云层和大地之间形成一个大电容,当云层的电荷积聚到一定程度(一般高达几亿伏)时,击穿云层和大地之间的空气,就会发生激烈的放电,并出现闪电和雷鸣现象,称为雷电。
雷电按照危害方式主要可分为直击雷和感应雷
直击雷是指带电雷云直接通过人体、建筑物或设备等等直接对地放电现象。直击雷的破坏力主要表现为放电产生的强大电流,大约为20―200KA,甚至更高;雷击点的发热量大约为500-2000J,可溶化50-200MM3的钢材。在雷电流过的通道上,物体水分受热汽化而急∨蛘停产生强大的冲击性机械力,可以达到5000-6000N,破坏力十分大。
感应雷是指当带有负电荷的雷云集聚在架空线路、建筑物附近,其先导路径上的电荷对导体产生静电感应电荷,当主放电开始时,该电荷被迅速中和而产生的脉冲电压。由感应雷形成的感应过电压通常为100―200KV,最大可达600KV;因静电感应在地面集聚的电荷不能得到全部中和,在释放的过程中也会产生30-40KA的电流,甚至更大。如果接地放电效果较差造成侵入,可使室内电气设备遭到损害 。
直击雷只在雷云对地闪击点的周围造成灾害,损害的范围较小。感应雷没有直击雷猛烈,但是无论雷云对地闪击还是雷云对雷云之间闪击,都可能发生并造成灾害,发生的几率远远高于直击雷,而且可以在较大范围内的多个局部同时产生感应雷过电压现象,还可以通过线路等导体的传输致使雷害范围扩大。
雷电按照形状分为线形、片形和球形三种。线形雷较常见,片形雷较少见,球状雷极其罕见。
根据雷击架空线路部位的不同,直击雷又分为反击雷和绕击雷。绕击雷是指雷电绕过避雷线等防雷设施直接击中输电导线而产生过电压。反击雷是指雷电击中杆塔或避雷设施,雷电流使受击点的电位大大提高,等该电位的电压升高到与导线之间的电压超过电气绝缘的承受能力时,就发生雷击闪络。
二、雷电对煤矿安全生产的影响:
(1)雷电原因引起的雷击过电压造成供电系统开关误跳闸或线路故障,导致煤矿主扇风机、局扇风机和瓦斯抽放泵等一级负荷供电突然中断或设备损坏,不仅影响矿井正常的生产秩序,而且埋下了矿井发生重大机电或瓦斯事故的隐患。
(2)架空线路被雷电击中线后,雷电波沿着线路侵入变电站,由于站内设备绝缘强度低于线路,引起变电站内配电设备绝缘降低和损坏,导致发生全矿无计划停电事故或者备用电源异常现象,严重违反《煤矿安全规程》规定。 实践经验表明,雷电对户内设备绝缘的伤害有时并非一击而穿,而是局部降低电气绝缘,在系统稳定的情况下仍可继续运行,一旦电网因操作或其他原因过电压时彻底破坏绝缘引起弧光短路烧坏电气设备造成停电事故。
(3)雷电原因引起的煤矿瓦斯监控系统,电力监控系统信息通信系统设备和部分弱电设备损坏或信号失真,加大了供电线路和变电站巡查抢修的次数和排除故障的难度,降低了煤矿调度指挥生产和安全工作的及时性和有效性,给煤矿安全生产带来隐患。
三、沁城煤矿电网屡受雷击危害的原因
(1)沁水地区为多雷区。根据相关规定,年雷曝日数大于等于40日的地区为多雷区。据统计,沁水地区每年最早出现雷电在4月初, 6月至9月份出现雷电较常见,次数较多,尤其以每年的7月份最为严重,雷曝日数远远大于40日,属于典型的多雷区。
(2)沁城煤矿电网内的架空线路累计长度达22公里;架空线路分布范围较广,西至沁水五柳庄,东至阳城武甲村,东西相距约16公里;大部分线路架设于易形成和集聚雷云的突出的山顶、顺风的河床、迎风的山坡。架空线路走廊地形地势复杂,架空线路翻山越岭,过河跨沟,海拔变化较大,最高达1100米,最低为790米。
(3)35KV沁城Ⅱ回线路和6回10KV线路的耐雷水平设计富余系数较小,没有充分考虑多雷区的雷害对架空线路的影响。35KV沁城Ⅱ回架空线路仅仅采用了常规的防雷措施;10KV线路的防雷设计仅是在每回线路上安装三组普通避雷器。
四、电网雷电灾害的预防措施
(1)提前做好煤矿电网的设计规划工作。
设计和施工时考虑架空线路全线架设避雷线,在变电站进线和出线处加装避雷器。
防止直击雷的措施有安装避雷器、架设避雷线和改用电缆供电。架设避雷线是世界上公认的架空输电线路最基本的防雷保护措施之一。经验表明,安装避雷器和架设避雷线,置两侧变电站于避雷针可靠保护的范围内,可以大大提高供电的可靠性。2006年,35KV沁城1回设计时采用全线架设避雷线,(线路设计规范和规程规定,35KV等级的架空线路只在进出站两侧架设1-1.5公里的避雷线 )2010年,为了进一步提高防雷水平,我们又在变电站两回架空线路入户的穿墙套管处加装设了2组HY20W5-51-145型氧化锌避雷器。35KV沁城Ⅰ回线路运行以来未因雷电原因出现无计划停电现象。
(2)千方百计采用接闪、分流、接地等雷电基本防护措施,提高煤矿电架空线路的防雷等级。
为确保煤矿电网安全可靠运行,要提升供电线路及设备的雷电防护等级,在设计考虑全线架设避雷线的基础上,逐杆塔安装泄流能力大的氧化锌避雷器,在容易遭受雷击的杆塔附近设置主动式提前放电避雷针,同时要采用先进的降阻技术使接地电阻达到最佳并趋于稳定,避免由于土壤、季节和气候变化而变化,要把避雷设施的接地电阻值稳定在4欧姆以下,越小越好。
(3)用电缆替代架空线路供电或用绝缘导线替代钢芯铝绞线对线路进行局部改造。
改用电缆替代架空线路供电防雷击效果十分明显,但是受地理和投资条件限制,且电缆的维护和故障排除比架空线困难,故首选架空线供电,采用绝缘导线效果更好,可以大大提高供电系统安全运行的可靠性。实际运行情况表明:绝缘导线对于防止线路振动风摆、异物坠落线路,预防由于线路走廊下的树木而引起接地等故障具有十分明显的预防效果,但是对于雷电,尤其是预防感应雷电,效果十分有限。
(4)积极推广高新技术,调整电网运行方式,加强检修维护工作,提高煤矿一级负荷供电可靠性。
采用备自投装置、快速切换装置,采用分列\行和环网供电等措施提高矿井重要负荷的供电可靠性。煤矿安全规程明确规定:正常情况下,矿井电源应采用分列运行方式。结合煤矿的实际情况,得到供电部门的支持和许可,实现电网分列运行,在电网中给主扇风机、瓦斯抽放泵等重要负荷供电的系统中加装备自投或快速切换装置,定期对架空线路和配电设施检修检查维护并及时消除隐患,避免停电事故发生。煤矿重要负荷供电可靠性得到提高,从某种意义上讲,也提高了电网的防雷抗灾能力。
结语
雷电灾害作为自然灾害之一,目前仍然是影响电网运行和煤矿安全生产的主要因素,预防雷电一直是供电研究的主要课题。现在,谁也不会认为完全消除雷击危害是可能的,包括美国等发达国家在内,仍然不能完全绝对避免雷害,但是已经积累了丰富的实践经验。如果能够很好的进行超前设计和高标准建设,不断研究和采用新技术,再加上及时地进行检修维护工作,提高供电可靠性,雷电对煤矿电网的危害程度将大大降低,煤矿的安全生产将会得到有力保障。
参考文献
1、《送电线路运行和检修》 王清葵 中国电力出版社
摘要:本文介绍了雷电的形成过程、雷电灾害的种粪及对人们生活、工作的危害,闸述雷电自然灾害对社会危害的重要性,介绍人们生活如何预防雷电自然灾害的方法与建筑、设施的防雷措施,提出了对防雷装置的安全措施。
关键词:生活安全 雷电危害 防雷措施探讨
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1005-0515(2011)08-0001-03
前言:雷电,是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的自然现象。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。全世界平均每分钟发生雷暴二千次,每年因雷击造成的人员伤亡超过一万人,导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生,每年因雷击造成的直接经济损失达20亿美元以上。
我国是雷电高发的国家之一,每年遭受雷电都会生成人员的伤亡和经济损失。雷电的发生有明显的季节性,一年四季均有发生,但多出现在夏季。在这电闪雷鸣的季节里,人们在感觉“天威难测”的同时,更加关注雷电危害与防护。 我们通常所谓雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层,或者是带电的云层对大地之问迅猛的放电。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。虽然放电作用时间短,但放电时产生数万伏至数十万伏冲击电压,放电电流可达几十到几十万安培,电弧温度也可达几千度以上,对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响。然而,云层对大地的放电,则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。这也是我们研究的主要对象。对建筑群中高耸的建筑物及尖形物、空旷区内孤立物体以及特别潮湿的建筑物、屋顶内金属结构的建筑物及露天放置的金属设备等有很大威胁,可能引起倒塌,起火等事故。特别是煤矿企业、油气生产地区,皖北地区年雷暴日常达40多天,频繁的雷击会造成生命和财产的巨大损失。近几年,皖北煤矿因雷击,都造成停电,办公自动化以及生产通讯,监控等系统也因雷电感应而击穿,雷电灾害已经严重影响安全生产。因此我们要做好防雷措施。
1 雷电灾害的大约分类及危害
1.1 直击雷:由高空云层直接对地面的建筑物、避雷针、输电线路、树木、人体放电。产生的放电电流最大可达几百万安培,雷电流高压技应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压(2011年8月17日凌晨1-3时淮北市中部百善区域闪电达380多次)。如此巨大的电压瞬间冲击电气设备。足以击穿绝缘使设备发生短路,可以造成建筑物的直接损坏。引发火灾和人员伤亡。
1.2 雷电感应:在遭到直击雷时,强大的雷电流在通过避雷针引线对地放电时会在导体周围产生高压感应电动势,产生强大的交变电磁场,这种感应电动势会使与其平行或交叉的供电线路、通讯线路及其它线路产生出上万伏的高压电势,破坏供电系统,击穿电脑设备和其他通信设备的电子器件,使设备损坏,甚至引起火灾。
1.3 飘雷:直击雷发生后有时会有红色或兰色火球出现。在空中随风飘移.再次遇到物体和人蓄时放电.对建筑、设备人蓄形成危害。
1.4 滚雷:雷电对大地放电时没有一次放完,产生带电火球接地面滚动直到电能释放完为止。同样会对建筑、人畜构成危害。
1.5 雷电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流,并产生大量热能。在雷击点的热量会很高。可导致金属熔化。引发火灾和爆炸。
1.6 雷电流机械效应主要表现为雷击物体发生爆炸、扭曲、崩溃撕裂等现象导致财产损失和人员伤亡。
1.7 雷电波的侵入和防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾。
2 常用防雷设备与措施
针对直击雷、雷电波侵入,雷电感应三种雷电危害,采用不同的防雷设备和措施。其中常用防雷设备有接闪器,是专用于接受直接雷击的金属物体,通过引下线和接地装置将雷电流引入大地,而起到防雷保护作用。根据接闪器金属物体加工形式不同,接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷网。另一种防雷设备是避雷器,主要防止雷电波侵入和雷电感应。以保护电器设备。避雷器应与被保护设备并联,并安装在被保护设备电源一侧,遇雷电波侵入和雷电感应时,避雷器导通将过电压泄放大地,从而保护用电设备。
3 市民生活中雷电危害的防范
3.1为了避免或减少雷击事故的发生,保证人畜及建筑物的安全,对建筑物而言,首先把好建筑设计第一关,按建筑物的功能综合考虑防雷避雷设施,特别要考虑清理到室外附加在屋顶上的霓虹灯、广告牌、金属旗杆、微波塔及共用天线等潜在的不安全因素;其次把好施工质量检查监督及竣工验收关,严格按照国家规定的标准验收建筑物的避雷设施。对共用天线、居民住宅楼的总电源、电子计算机网络用户以及架空电话线用户等应加装专用避雷器,并在每年雷雨季节到来之前,对这些避雷装置进行一次安全性能检测维修,并取得防雷装置检测合格证。
3.2 对于个人和家庭而言,首先要多了解防雷知识,增强防雷意识,积极采取预防措施,避免雷电击伤人。人们已步入信息化、自动化时代,但就目前的科学水平,对雷电的危害,仅停留在预测预报阶段,还不能达到消除或利用雷电程度,因此在雷雨季节,防止雷电危害,注意在雷电时工作生活的某些禁忌,对减少雷电所造成的损失将大为有益,主要有以下几个方面:
3.2.1出行:雷雨时出行在外,避雨时不要靠近孤立的建筑物或构筑物,如高楼、电杆、烟囱、屋檐,因为这些地方由于特别高而尖,容易与带电荷的雷云之间形击穿放电效应,遭受雷击。行人在雷雨时也不能站在空旷的高地上,或大树下躲雨。城市居民外出候车适逢雷雨时。应尽量在公交站台候车,因为一般公交站台是钢结构站台或钢筋混凝土结构站台,建造时已考虑等电位连接并设有接地装置,在此候车是安全的。
3.2.2 居家:现在新建的商住楼或住宅小区已很注意防雷接地均压环等施工质量。国家也对此项要求作为强制性质量标准。雷电交加之时,人在室内是安全的。但一些陈旧住宅则有可能防雷接地系统受到损坏安全性差些,应在雷雨季节前测试检修,居住才安全。同时要注意雷雨天尽量关闭窗户,不要把头手伸出窗外或接触户外金属架、晾衣铁丝,以防引雷入室。
3.2.3看电视:雷雨天看电视(即使是有线电视)极有可能损坏电视机。雷电产生的电磁波,会沿电源线进入电视机,空间强大的电磁场形成的感应电压的脉冲作用有可能损坏电视机元器件,其破坏作用依靠避雷器或避雷网是不能抗御的,建议雷雨时不看电视,并拔掉电源插头和有线电视插头。以保证电视机不被损坏。
3.2.4上网:与雷雨天看电视的情况类似。在雷雨天上网极易造成电脑硬件损坏和通讯故障。即使电脑有良好的屏蔽和接地,雷电也可能沿网络信号侵入电脑内部,破坏其芯片和接口。因此建议雷雨天不上网,拔掉电脑电源插头及网线接口插头。让电脑与电源和网络信号线彻底断开。
3.2.5洗澡:现在不少居民都在屋面安装了太阳能热水器,雷雨天能否用太阳能热水器洗澡,那要看具体情况,如果该建筑屋顶接闪器防雷接地装置质量达标,接地电阻小于规定值(一般1欧),同时太阳能热水器的水箱和真空管支架在接闪器保护范围内,加之太阳能自身的接地系统安装可靠。满足这些条件,雷雨天洗澡是安全的。否则相当危险。检测判断防雷接地系统可靠性是一件专业性很强的工作,普通居民则无法判断防雷接地系统可靠性,建议雷雨天不使用太阳能热水器为好。
3.2.6开车外出:雷雨天开车外出,在车里要比露天安全,因为车壳是一个封闭金属空间,相当于一个等电位连接系统,所以在车内应是安全的。但雷雨时段开车收听无线电广播,则容易导致接听设备损坏。
4 高大建筑物防雷装置及预防措施
4.1直击雷防护:防雷装置由接闪器、引下线和接地体三部分组成,其作用是将雷电流引入大地,防止直接雷击建筑物。保证人身及建(构)筑物安全。
接闪器包括避雷针、避雷线、避雷网、避雷带等是直接接受雷击的金属部分。避雷针一般设在高层建筑物的顶端和烟窗上.保护建筑物免受直接雷击;避雷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。避雷网和避雷带普遍用来保护高大建筑物免受直接雷击和感应雷。
引下线是避雷保护装置的中段部分。上连接闪器下接接地装置。并经最短线路接地。每座建筑物的引下线一般不少于两根。为了减少引入下线的电感量,引下线应沿最短接地路径敷设。对于建筑艺术要求较高的建筑物,引下线可采用暗敷设,但截面要加大。由于建筑物的造型不同,不能做直线引下时,应注意弯曲开口处两点间的直线距离不得等于或小于弯曲部分线段的实际长度的0.1倍,一般弯曲处不用锐角尽量避免用直角。引下线应装在人员不易碰到的隐蔽地点,以防接触电压的危害。
4.2配电设施及信息系统防护:按智能建筑物要求分等级安装避雷器(SPD)。
5 结束语
以上是本人在实践工作中对指导我市防雷灾害的一些的体会,我们只有在生活、生产实践中不断分析、研究雷电自然灾害的特点,电流产生的原因,正确掌握避雷、防雷减灾的知识,采取积极有效的办法和措施,才能彻底预防雷电给人们带来的灾难,促进和谐社会的发展。
西班牙PDC系列提前放电避雷针
1雷电的危害
1.1直接雷击的危害 是指雷云对大地某点发生的强烈放电,它可以直接击中设备
1.1.1雷电流的热效应及其危害。雷电流通过导体时,能使放电通道的温度高达数万度,在极短时间内将电能转换成大量的热能。雷击点的发热能量巨大,能够使温度达到6000℃以上的温度,从而造成施工设备烧毁甚至融化。
1.1.2 雷电的电效应及其危害。雷云对大地放电时,雷电流通过具有电阻或电感的物体时,因雷电流的变化率大(几十微秒时间内变化几万或几十万安培),能产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压,足以使电力系统的设施烧毁、导致可燃易爆物品的爆炸和火灾,引起严重的触电事故雷击还能够造成电效应和冲击波,雷击时雷电流通过通过施工设备产生电动力的破坏作用,雷电冲击波的迫害作用就跟爆炸时附近物体及施工设备、人所受到伤害。
1.1.3 雷电的机械效应及其危害:雷电直接击中施工机械设备,从而造成机械设备毁坏。
1.2雷击电磁脉冲的危及其危害
1.2.1 雷电的静电感应及其危害:雷云的静电感应是指带电的雷云接近地面时,对导体感应出与雷云符号相反的电荷,建筑物或设备顶部大量感应电荷不能迅速流入大地,从而产生很高的对地电压即静电感应电压,它可达到几万伏,能击穿数十厘米的空气间隙发生火花放电。
1.2.2 雷电的电磁感应及其危害:雷电发生时产生很大的雷击电流,又是在极短的时间内发生,在其周围空间里产生交变电磁场,不仅会使处在这一电磁场中的导体感应出较大的电动势,还会在附近的传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线等部位产生感应电流并侵入设备,使连接在线路中间或终端的设备遭到损害。
1.2.3 雷电的电磁脉冲及其危害雷电电磁脉冲:是天空打雷时产生的作为干扰源的强大闪电流及其电磁场。它的感应范围很大,对建筑物、人身、以及车辆和各种电气设备及管线都会有不同程度的危害,这种危害就是雷电电磁脉冲所产生的干扰。
1.2.4 雷电反击:遭受直击雷的金属体(包括接闪器、接地引下线和接地体),在引导强大的雷电流流入大地时,在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上会产生非常高的电压,对周围与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差,这个电位差会引起闪络。在接闪瞬间与大地间存在着很高的电压,这电压对与大地连接的其他金属物品发生放电(又叫闪络)的现象叫反击。
2防雷技术
2.1接闪就是让在一定范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去。避雷针是一种主动式接闪装置,其功能就是把闪电电流引导入大地。避雷线和避雷带是在避雷针基础上发展起来的。采用避雷针是最首要、最基本的防雷措施。
2.2接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地,良好的接地能够有效地降低引下线上的电压,避免发生反击。过去有些规范要求电子设备单独接地,目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作。接地是防雷系统中最基础的环节。
2.3均压连接就是接闪装置在捕获雷电时,引下线立即升至高电位,会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络,并使其电位升高,进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险,最简单的办法是采用均压环,将处于地电位的导体等电位连接起来,一直到接地装置。金属设施、电气装置和电子设备,如果其与防雷系统的导体,特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时,则应该用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时,所有设施立即形成一个“等电位岛”,保证导电部件之间不产生有害的电位差,不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。
2.4 分流就是在一切从室外来的导线与接地线之间并联一种适当的避雷器。当直接雷或感应雷在线路上产生的过电压波沿着这些导线进入室内或设备时,避雷器的电阻突然降到低值,近于短路状态,将闪电电流分流入地。分流是现代防雷技术中迅猛发展的重点,是防护各种电气电子设备的关键措施。由于雷电流在分流之后,仍会有少部分沿导线进入设备,这对于不耐高压的微电子设备来说仍是很危险的,所以对于这类设备在导线进入机壳前应进行多级分流。采用分流这一防雷措施时,应特别注意避雷器性能参数的选择。
2.5 屏蔽屏蔽就是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来,阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。
3雷电对施工机械的危害及预防
3.1公路施工机械。公路施工是在露天环境下进行作业。在雷雨季节是雷电袭击的高发地区,雷电往往会对施工机械进行直接袭击,雷电电磁脉冲入侵并损坏路面摊铺机的微电控制装置。
3.1.1 在沥青混合料揽拌厂场安装避雷针装置由于沥青混合料搅拌设备及其配套机械集中在一个生产厂场使用,比较容易进行集中防雷,为此,在拌和厂场安装避雷针。避雷针的高度高于搅拌楼的最高点,达到有效的保护半径,防止雷电对任何一台作业机械直击。当雷电袭击时由避雷针及其引线经过接地网迅速将强大的雷电电流引入大地,防止雷电对机电系统的直击。
3.1.2 对路面摊铺机械电气控制装置装设过电压保护器由于路面摊铺机械是随时移动作业的,不可能集中避雷,而处在露天环境下的移动机械电气控制装置最容易受感应雷浪涌电压的入侵,例如沥青沥青摊铺机控制路面平整度和控制机械定位的压力传感器等就深受其害。为了保护这些控制灵敏度极高的机械微电子控制装置免遭感应雷浪涌电压入侵损毁,根据每台机械控制装置的不同构造特点,对其装设过电压保护器。
3.2 建筑物施工工地
建筑物施工现场,特别是高层建筑物的塔吊、龙门架、起重设备在雷雨季节的防雷尤其重要,在底部应做好防雷接地,并且与建筑物防雷接地共用接地系统,金属轨道顶部与建筑物防雷做等电位电气连接,在雷雨天气里,禁止作业,保证人员生命安全。
中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:
随着社会经济的发展和现代化水平的提高,特别是城市高层建筑的大量增加,各种现代化通讯网络、计算机信息网络、办公自动化系统的建立,雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大,人口密集场地和设施,正在成为雷电袭击的主要对象。要建设一个安全的城市,面对雷电灾害,必须防患于未然。因此大城市防雷显得尤为重要。
1城市防雷的必要性
城市越来越多的林立高楼,一方面体现了城市文明的高速发展,另一方面也为雷击灾害埋下了隐患。众所周知,当雷雨天气来临时,高大的物体总是更容易引雷。尽管这些建筑物顶面的避雷针、避雷带以及建筑本身的柱内主筋能够将绝大部分的雷电流泄放入地,但对于“神秘”的雷击电磁脉冲却防不胜防。这不仅是对雷电灾害缺乏科学的认识,也是对人民生命财产安全的漠视和伤害。一个完整的防雷系统应由直击雷防护措施和感应雷防护措施两部分紧密地结合起来,缺一不可。更主要是高层建筑物受雷电的危害较大,比一般建筑物遭雷击的概率要大得多,高层建筑物一旦遭受雷灾,损失往往非常严重,建筑物遭破坏、设备损坏、人员伤亡等大几率存在,因此必须增强防雷意识,加强防雷设计,科学防御,确保建筑物、设备和生命财产的安全。只有通过对其进行综合防雷设计,才可能将雷电灾害降低到最低程度。
2城市防雷的关注点
2.1 城市建筑。高层建筑在城市建设中越来越普遍,也对安全造成了负面影响,许多高大的在建工程、构筑物和机械设备都容易受到雷电的袭击。发生这些事件时,雷电流对流过地表的被袭击物具有极大的破坏性,有可能造成现场人员伤亡、建筑物损坏、配电线路停电及用电设备被击毁甚至燃烧等事故。
2.2 城市轨道交通。随着现代化新技术不断地涌现,更多的自动化控制系统被应用到轨道交通系统中,为轨道交通运营效率、运行速度的提高提供了有力的技术保障。轨道交通全线应用电力驱动、牵引的方式提供车辆动力,多种因素综合起来增加了线路、车辆及车站遭受雷击的概率,更有可能受到直击雷的袭击。
2.3 学校。大多数城市学校建筑物中在防雷装置合格方面存在或多或少的问题。长期以来,甚至对现有的防雷装置很少或从未进行过维护保养工作,很多建筑防直击雷的避雷针或避雷带存在腐蚀、断裂现象,造成部分防雷装置起不到应有的防雷效果。防雷装置不按规定要求进行布设,很容易产生雷电波侵入及雷电感应,学校计算机室、电教室、电子阅览室、广播室的设备及程控系统、监控系统等都是雷电波侵入和雷电感应损坏的对象。
2.4 城市加油站。许多加油站在防雷设计上极不规范,特别是部分隐蔽工程中存在着安全隐患,加油站内供电、通信等线路多为架空或捆绑在防雷装置上引入,防感应雷设备或联合接地装置的接地电阻不符合规范要求,存在极大的安全隐患。
2.5 城市电网。雷电已成为城市电网的主要“杀手”之一,由雷击引起的线路故障、人员伤亡、设备损坏逐年上升。据有关资料统计,大部分的雷电感应和雷电入侵来自于电力传输线,是电力系统安全的不确定因素。
2.6 通信基站。随着国家对3G产业的不断推进,3G建设正在不断展开。3G基站存在射频远端设备上塔的问题,雷击环境相对恶劣,所以电源的防雷在解决3G基站防雷中占有重要的地位。
2.7楼顶太阳能。目前世界上都在提倡节约能源,随之大量的太阳能热水器也被人民群众安装使用,随着太阳能热水器普遍被居民所使用,雷击太阳能热水器导致人员伤亡和设备损坏的事故时有发生。
2.8防盗防护网。随着城市高层建筑的增加,防盗防护网的大量使用,雷击防盗防护网造成人员伤害和财产损失的事故也时有发生。
3城市防雷工作的方向
3.1政府主导,完善雷电灾害防御方面的法律法规,保障防雷击灾害工作的有效开展,严格依照相关法律法规开展工作,做到有法必依。
3.2加强雷电防护的宣传,雷电灾害防御的相关部门应当加强雷电防护的宣传,提高广大市民的防雷安全意识。
3.3做好新建、扩建、改建的建(构)筑物的防雷行政审批工作,确保新建建、扩建、改建的建(构)筑物防雷安全性,特别是房地产开发商应该积极主动开展相关工作,为业主提供安全优质的住宅产品。
3.4做好防雷装置的日常维护和安全检测,防雷装置在使用过程中应按相关规范要求做定期检测,并设专人维护;同时扩大防雷装置安全检测覆盖面,确保防雷装置的有效性。
3.5针对现代高层、超高层建筑及复杂的电子信息系统、楼顶太阳能、防盗防护网的特点,应该从防直击雷和感应雷两方面做好全面的防雷措施。
3.6对大型重点项目开展防雷预警工作。并通过各种渠道技术把关,帮助各单位企业完善建筑物防雷装置,建立健全综合防雷系统。
4高层建筑内部防雷装置的检测
4.1 电源系统。检查总配电及消防控制系统、各楼层配电箱、精密设备是否按照防雷技术要求安装 SPD;安装的SPD的技术参数、安装位置、数量是否符合防雷技术规范要求。
4.2 信号系统。计算机网络系统、监控系统、火灾报警控制系统是否按照规范安装 SPD,其规格型号等是否符合要求。根据线路的工作频率、传输介质、特性阻抗等参数,选用电压驻波比和插入损耗小适配的电涌保护器。
4.3 弱电机房接地装置。配电系统安装的避雷器、总配线架、设备的金属外壳是否接在总接地母排上;建筑物内各金属管道是否做等电位连接、防静电接地等是否共用接地系统。
4.4 配电系统。电源线上的各级电涌保护器应安装在被保护设备电源线路的前端,电涌保护器连接导线应平直,其长度不宜大于0.5m。当电压开关型电涌保护器至限压型电涌保护器之间的线路长度小于10米、电压限压型电涌保护器之间的线路长度小于5米时,应在电涌保护器之间加装退耦装置。
3.7太阳能热水器。安装时,是否根据太阳能热水器的高度和现在屋顶结构,选择采用避雷针作为接闪器,并依据空间相对比的大小设置避雷针位置,同时将太阳能热水器与避雷针做等电位连接。
3.8防盗防护网。高层建筑在使用防盗防护网时,应注意是否就近和屋顶引下线、避雷带相连免遭雷电波侵袭。
5城市防雷的避险对策
5.1必须大力加强城市雷电研究、防雷避险措施和防雷技术的完善。并且通过城市闪电监测资料和雷电灾害统计数据,对城市雷电灾害风险进行系统研究,提出对各行政区雷电灾害易损性进行综合评估的方法,对城市雷电灾害易损性进行风险区划。
5.2要加强防雷安全网的建设,特别是雷电高发区域,需要全面查补防雷设施的安装漏洞。城市内各相关部门要通力配合,特别是要重点做好易遭雷击部位的防雷设施建设,以消除长期存在的雷击隐患。
5.3要加快建设防雷预警服务体系,重点要完善闪电定位仪、大气电场仪、新一代雷达、气象卫星的雷电监测网,并加强开发研究及应用,提高雷电预警预报能力。
5.4要把防雷设施的检查维护作为重要内容,建立防雷安全管理制度,设立防雷安全责任人,制定防雷设施检查维护制度,并进行必要的防雷安全知识教育,发现防雷设施存在隐患时,应及时采取措施进行处理。
5.5对防雷装置的管理,实行定期检测制度。在防雷检测前,必须对所有检测仪器进行检查,查看仪器是否处于正常状态;测量有关数据时,应注意一定要进行复测,经常性的对防雷装置进行巡查与维护。
6 结束语
目前,很多城市对防雷的重视还不够,公众对雷电知识的掌握也十分有限,这些都需要政府相关的管理规划部门抓住城市防雷的源头,从预报、防范、宣传多方面入手,才能将雷电灾害挡在城市之外,使城市更加安全。
参考文献
[1]吴卫东.高层建筑雷电防护装置检测要点[J].青海气象,2007年防雷专刊:53-56.
中图分类号:P429 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160432193
雷电是雷云之间或云地之间产生的放电现象,雷暴云是闪电主要来源,当云中局部电场超过约400KV/m时,就会发生闪电放电现象。本文主要对雷电的活动规律、产生原因及危害进行分析,对并预防雷电灾害的相关措施进行了探讨,以供同仁参考。
1 雷电的活动规律
全球从S60°到N80°都有雷电活动,陆地多于海洋,热带最多,温带地区一年四季都会出现,并以春夏季为最多。雷电的出现开始一般是3、4月份居多,于9、10月结束。雷暴活动主要集中在4~8月份,最活跃在7月份,一般在白天开始,集中期在午后和傍晚。雷击的选择地点取决于3个条件:易于形成雷云。雷电活动常在春夏之交及夏天,我国N23°~24°之间,而广东刚好处于这个纬度范围内;易于形成雷电通道。因为一般雷电通常都是顺着电阻最小的路线发展,所以,在土壤里面电阻小的地方易于落雷;易于引起先导放电电场的畸变。如旷野中的建筑物,即使不高,但由于它孤立突出,相对接近雷云,因此它的电场强度大于地面,当先导放电接近时,就会引起先导放电电场的畸变,而把先导放电引向自己,所以这些建筑物易于遭受雷击。只要具备了第一个条件,其他两个条件如果任意具备一个就会有机会下雨。
2 雷电的危害及其产生原因
雷电产生超出人和设备承受极限以外的强大电流、电压、电能、高温、强大的冲击波,同时还会产生巨大的静电场和电磁辐射等物理效应,这样就容易对我们和我们所居住的房屋建筑和电力等一系列设备造成损害。总的来说,雷电之所以会对我们造成危害,最终还是由于雷电时所产生的热效应、电效应、冲击性电动力3种效应导致的。
2.1 热效应
根据相关资料记载,在雷电产生时,雷击点会释放大概500~2000J的热量,这样的热量相当于我们炼钢50~200mm3所需要的热量,这就是为什么我们的房屋建筑如果被雷击中后会起火和人体遭雷击皮肤组织会被烧焦的真正原因。
2.2 电效应
雷暴天气时,雷电一般有巨大的电能量释放出来,这样就会形成一个巨大的电场和磁场,如果在这个电场和磁场范围内有电子设备和人体感应到这些能量,电子设备就有可能被这些能量击毁,人就感应到就会出现心室纤颤及呼吸股麻痹,就会出现猝死现象。
2.3 冲击性电动力
雷电流产生的冲击力能把我们的房屋建筑击毁,所以房屋建筑要做好防雷保护,另外在雷暴雨天气人尽量不要外出,以免受到冲击电动力的伤害。
3 雷电的预防及防护措施
根据现行的法律法规及相关规范要求,新建建(构)物筑物应安装防雷装置进行保护,确保建(构)筑物及人员安全。在建筑物电源入户端或总配电房安装低压电源浪涌防护装置,减少或消除雷电流产生的过电压对电气设备或人身造成损坏(伤)。
如果在室内,遇到雷雨天时,首先我们检查好家里的门窗关好没有,如果没有关上的要立即关上,这样可以减小雷电进入屋内,同时房间内的所以电器设备都要断开电源,对于手机等通信设施也不能拨打,避免雷电产生的强大电能和磁场对电气设备的损害。其次,如果在打雷时,人尽量不要外出行走,假如在开车时遇到雷雨,要马上关闭车内电磁通信设备,避免引入雷电磁场,对电气设备造成损害;假如是在荒郊野外劳作时碰上雷雨时,我们应马上找到一个安全的躲避地方,不要使用带金属的雨具,不能在大树下躲雨,也不要在空旷的地方过久停留,最好找一个地势相对较低的地方。假如能找到一个山洞避雨也要注意,人不要紧挨洞壁,人也要双脚并拢,尽量不要触碰石壁,减少触及雷电的可能性。假如人被雷击中了,雷电电流通过人体泄放到大地是一个很短暂的过程,伤者身上是不带电的,这时不必担心施救者被电击。
从源头抓起,预先对房屋建筑做好防雷工作,一般防雷工作在房屋建筑主体工程应同时设计、同时施工、同时验收并交付使用。同时我们为了确保目前已经投入使用的防雷设施性能正常,有效发挥防雷作用,在每年的雷雨季节来临之前,必须聘请具有防雷检测资质企业的专业技术人员对房屋建筑进行防雷年度检测,假如存在安全隐患的要限期整改,在检测合格后方可让人们居住,这样才能最大限度的减少雷电对人们的伤害。
1. 管理不善引起死亡:越冬期间鱼主户认为鱼类不吃或少吃饲料 ,而松于管理,越冬 池塘渗水漏水 ,塘小水潜雪过厚造成池水缺氧 ,导致鱼类窒息死亡。
2. 鱼体受伤感染引起死亡?:越冬鱼体体质差,规格小,体内积存的能量等营养物质少,难以满足越冬期生存的需要,常因身体衰弱而死亡。
3. 水质原因?引起死亡:冰封期过长,水与空气接触很少,水体中溶解氧含量较少,光线不足,导致水体中浮游植物繁殖量减少,光合作用产氧量下降,使鱼体处于低溶解氧状态,极易出现缺氧严重窒息而死亡。
4. 鱼种过密引起死亡:鱼种大小不均与 ,加上投食不当,造成鱼种规格大小体质体质差异较大,由于体内脂肪营养能量少,因身体衰弱导致死亡。
二、鱼类越冬的管理措施
1.及时修复保温棚等灾损渔业设施,努力减少越冬水产养殖对象损失;做好渔业生产设施的防冻工作。
2. 合理投饲提高抗病力。寒冷的冬季,适当补充投喂精饲料,使鱼类生命活动的能量得以补充,提高成活率。鱼类活动增强,应适当增加投饲量。
3. 定期调节好水质。有水源的池塘,每隔10~15天应加注新水一次,每次加注新水20~30厘米,并适当排放老水,以提高水体钙质浓度;20天左右再增施一次磷肥,提高水体含磷浓度,增强鱼体抗寒能力;配备增氧机的池塘,促进表层水和底层水的循环,使溶氧均匀合理,增加鱼类食欲和抗病能力。
4.适当降低鱼类养殖密度,防止因鱼群密度较大而发生缺氧死鱼的现象。
表面粘附污秽物质的绝缘子,在湿度较大的情况下,会大大降低绝缘子的绝缘水平,增加其表面的的泄露电流,这种由于污秽引起的烧损闪络事故统称污闪事故。每当在雷雨交加,大风雨时,线路工作者都特别警惕,深怕雷击线路,损害设备,造成停电。本文作者通过近十几年的线路运行经验,总结出防污防雷几条措施,希望能为电网的安全运行贡献一定的力量。
1 污秽的种类特点及预防措施
1.1 污秽的种类:
按形成条件分为自然污秽、工业污秽。自然污秽是指空气中漂浮微尘,海风带来的盐雾,盐碱严重地区的尘土及鸟粪造成的污秽。工业污秽是指火电厂、化工厂、玻璃厂、水泥厂、冶金厂、蒸汽机车等工业设备排除的烟尘和废气造成的污秽。
按污秽物性质分为颗粒性污秽、气体性污秽。颗粒性污秽是指呈颗粒的灰尘、烟尘等。气体性污秽是指工厂排气,海风盐雾等。
1.2 污秽事故的特点
污秽事故一般发生在潮湿天气,大雾、毛毛雨、雨加雪等,且从运行时间看都在清晨(此时气温低、密度大),又叫日出事故。绝缘污秽泄露电流增大,会产生局部放电,并转入火花或稳定电弧,对无线电台有干扰。局部放电,烧黑绝缘子。在中性点不接地系统,一相闪络后,其余两相电压升高,加剧了闪络的进程。污秽闪络是大面积的,往往在多条线路、多项设备、多处发生,因此受影响面很广。由于污秽闪络是固定的、重复的,因此生合闸不能保护,闪络往往造成永久性事故。
1.3 防止污秽事故的措施
(1)确定污秽季节:根据地区历年发生污秽闪络事故的时间和当时气象条件,找出污秽事故与季节天气的关系及防范措施。工作走在季节到来之前,这是防污的总点略思想
(2)查清污秽性质:查清污秽性质是正确确定防污措施的重要方面,而查清污秽性质,首先要查清绝缘子等值附盐密度。
(3)防污技术措施:在新建线路选径时,考虑化工、冶金、水泥和海盐等污秽源并设法远离;选择合理的绝缘水平,适当增大线路绝缘爬距;采用硅橡胶复合绝缘子。对已在污秽区的线路,科学进行盐密测量,根据盐密控制值适时进行停电清扫或带电水冲洗;根据规程规定,定期进行零值绝缘子检测,更换不良绝缘子;提高耐污绝缘水平,把在污秽区的绝缘子更换为硅橡胶复合绝缘子。
2 雷击线路的形成及保护措施
雷云放电分三个阶段:先导放电、主放电阶段、余辉放电阶段。线路遭受的形式分直击和感应雷两种。
2.1 直击雷的过程是:带电的雷云接近线路时,雷电流沿空中通道注入雷击点,如避雷线、杆(塔)顶或导线等,雷波的形式分左右两路前进,引起直击雷过电压。感应雷的过程是:当雷击于线路附近地面时,在雷电放电的选导阶段,先导路径中充满了电荷(例如负电荷),它对导线产生了静电感应,在先导路径附近的导线上积累了大量的异号束缚电荷(正电荷)。当雷击大地后,主放电开始,先导路径中的电荷自下而上被迅速中和,这时导线上的束缚电荷转变为自由电荷,向导线两侧流动。由于主放电的速度很快,因此导线中的电流也很大,感应电压波就会达到很大的数值。
2.2 雷电的危害
(1)雷电的静电效应危害:当雷云对地面放电时,在雷击点主放电过程中,雷击点附近的架空线路、电气设备或架空管道上,由于静电感应产生静电感应过电压,过电压幅值可达几十万伏,使电气设备绝缘击穿,引起火灾或爆炸,造成设备损坏、人身伤亡。
(2)雷电的电磁效应危害:当雷云对地放电时,在雷击点主放电过程中,在雷击点附近的架空线路、电气设备或架空管道上,由于电磁感应产生电磁感应过电压,过电压幅值可达到几十万伏,使电气设备绝缘击穿,引起火灾或爆炸,造成设备损坏、人身伤亡。
(3)雷电的热效应危害:雷电流通过导体时,由于雷电流很大,雷电流数值可达几十至几百千安,在极短的时间内使导体温度达几万度,可使金属熔化,周围易燃物品起火燃烧。烧毁电气设备、烧断导线、烧伤人员、引起火灾。
(4)雷电的机械效应危害:强大的雷电流通过被击物时,被击物缝隙中的水分急剧受热气化,体积膨胀,使被击物品遭受机械破坏、击毁杆塔、建筑物,劈裂电力线路的电杆和横担等。
(5)雷电的反击危害:当避雷针、避雷带、构架、建筑物等在遭受雷击时,雷电流通过以上物体及接地装置泄入大地,由于以上物体及接地装置具有电阻,在其上产生很高的冲击电位。当附近有人或其它物体时,可能对人或物体放电,这种放电称为反击。雷击架空线路或空中金属管道时,雷电波可能沿以上物体侵入室内,对人身及设备放电,造成反击。反击对设备和人身都构成危险。
(6)电位危害:当将雷电流引入大地时,在引入处地面上产生很高的冲击电位,人在其周围时,可能遭受冲击接触电压和冲击跨步电压而造成电击伤害。
2.3 防雷保护措施。
中图分类号:T96 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)46-0363-01
雷电是发生在大气中的一种自然灾害,雷电引起的灾害是世界上最严重的自然灾害之一。全世界每年约有10亿次雷暴发生,平均每小时发生2000次雷暴,全球每年因雷击造成财产损失约为50―100亿元左右,相当于全年道路交通事故损失的总和,而我国每年因雷击的伤亡人数达3000-4000人,而其中65%都发生在农村,因此做好农村的防雷工作,对于建设社会主义新农村及实现人与自然和谐共处都具有重要的意义。
一、当前我国农村防雷现状
1.1电子信息产品大量涌入。随着我国现代化建设速度的加快,农民生活水平的逐渐提高,农村新建房屋的增多,农户家中电器、电子信息等现代化产品的使用率也越来越高,特别是新农村开展的村村“通电话、通电视、通宽带”的建设中,忽视防雷设施的同步建设,导致新的雷击隐患不断出现。
1.2 农村受地形、地势条件和气候因素影响。农村不同程度地存在着规划布局不合理、建设不依程序、设计不依科学、施工不依规定等乱占滥建现象非常严重。再加上由于受传统的观念的影响,住宅喜欢选择在地势较高的坡地、草地,水田等空旷开阔地或近水域附近建设,而这些地方恰是雷电频发的地方。更多的村民建房为了冬暖夏凉,基本上都是坐北朝南的客观居住环境。往往忽略气象因素的影响,每年6―8月是我国西南季风频发时期,坐北朝南的房子是迎风向,正是雷云活动的主方向,气流迂回流动遇到地形的阻挡雷云运动就会有提升作用,在拐弯曲力最大的地方正好是雷击最严重之处,因此山区农村更成为了雷击概率最高的地方。
1.3农村对雷电灾害防范意识不强。在一些农村新建的小楼房顶上虽然安装有水箱、太阳能热水器、电视接收天线,但由于农民缺乏雷电防护意识和防雷的相关知识,再加上农民为节约建房投资成本,村民家的房屋楼顶上但几乎是看不到避雷设施的,使得建筑物防雷能力先天不足,这些都是造成农村雷电事故多发的重要原因。
1.4雷电知识宣传普及不到位。农村相对比较广阔,农民居住比较分散,特别是农村山区通讯设施相对落后, 难以集中宣传,雷电预警信息不能及时传送到位,农民群众不能做到提前预防,造成了严重的雷击隐患。
1.5防雷监督管理不到位。农村自建楼房基本上均无申报审批手续,大部分农民不愿意接受雷电防御技术人员提供的防雷装置设计、审查和质量检测等服务工作。形成了防雷监管上难度较大,农村自有建筑防雷体系难于实现,雷电防御主管部门对农村雷电安全防御管理不能完全到位,导致雷电事故频发。雷击后采取补救措施,不仅消耗大量的人力和,而且还容易造成社会问题。
二、农村住宅防雷对策
2.1提高防雷专业人员素质。目前最重要是首先要培养一支训练有素、业务精通的防雷减灾决策者、管理者和建设者。建立一支规范、诚信、严谨的建设施工队伍。通过举办各种各样的培训班来提高防雷从业人员的业务素质,通过规范各种防雷人员的岗位证书来实现防雷法律法规的监管和其严肃性,以保证防雷减灾工作能够卓有成效的顺利开展。
2.2掌握和普及雷电知识。雷电具有很大的破坏力,雷电在形成时能够产生几万安培的强电流,上万度炽热的高温和大量的电磁辐射。由于电流极大而放电的时间又极短,所以在雷击时引起的热、电磁、机械、化学和静电作用.会对人畜、建筑物、树木、电气设备产生极大的破坏力。轻则玻璃品破裂,重则雷击过后往往造成金属溶解、树木烧焦、高压输电线系统被击穿,引起火灾事故,有时还会沿电线窜入室内,造成房屋倒塌和人身伤亡。因此,掌握和普及一定的雷电防护知识,消除人们的侥幸心理和麻痹思想,能够使得国家防雷技术性规范有效的贯彻执行,有着十分重要的意义。
2.3加强农村雷电灾害监测预警。气象部门要做好雷电灾害等级和雷电监测和预报预警业务,充分利用电视、显示屏、电话、广播、网络、手机短信等手段向公众实时发送雷电灾害天气预警信息,进一步扩大气象灾害预警范围,完善预警体系,提高相关政府部门对民众和信息闭塞乡村灾害预警信息的重视,为地方政府及相关部门指挥决策防雷减灾工作、采取应急避险措施提供服务。
2.4安装建筑外部防雷设施。在住宅的顶端安装避雷针或避雷带,以结构体内的金属导体作为引下线,建筑基础作为自然接地装置。将避雷针或避雷带与接地装置之间用引下线进行可靠连接,并将住宅屋面上的各类金属支架、金属物体(例如室外天线、太阳能热水器、空调机、水箱等)与屋顶避雷针或避雷带做可靠连接以防直击雷灾害。
2.5做好弱电系统的内部防雷措施。电信部门在线路敷设安装电话线、有线电视、宽带网线时,就要严格按照相关规范,安装统一完善的防雷措施,这样既经济实用、又安全可靠,并做到定期检查及时维修,有效防止感应雷通过线路引入室内及各类防雷设施因出现短路、断接、锈蚀、损坏而失去有效的防雷作用。有条件的还应在这些线路的入户端安装电子避雷器,总之,农村住宅建设要综合防雷,全方位防雷才能确保安全。
2.6加强农村户外防雷意识。农民外出时应了解当天天气预报和雷电预警,在雷雨到来前回到安全地带,尽量避免户外活动。如果在户外,看见闪电几秒钟内就听见雷声,说明正处于近雷暴危险环境,应停止行走,两脚并拢立即下蹲,同时双手抱膝,尽量降低重心和减少人体与地面的接触面积。在空旷场地不要使用有金属尖端的雨伞,不要把铁锹等农具扛在肩上。在蹲下避雷时最好将身上金属物摘下,放在几米距离之外,尤其要将身上佩戴的金属首饰或金属框眼镜拿下来。不宜进入无防雷装置的野外棚屋、岗亭等低矮建筑物。应远离输配电线、架空电话线缆等。在旷野无法躲入有防雷设施的建筑物内时,应远离树木、电线杆、烟囱等高耸孤立的物体。不宜在铁栅栏、金属晒衣绳、架空金属体以及铁轨附近停留。同行人多时,注意大家不要集中在一起,或者牵着手靠在一起。相互之间要保持一定的距离,避免在遭受直接雷击后传导给他人。在水面上作业、游泳时应迅速上岸。要远离建筑物外露的水管、煤气管等金属物体及电力设施。
三、小结
雷电并不可怕,只要积极采取相关的措施,就能将雷电灾害控制在最小范围,减少村民财产损失和人员伤亡,防雷减灾工作任重而道远,防雷工作者应积极努力采取相应的有效措施,切实做好农村防雷工作,为建设现代化农村和造福于社会做出更大的贡献。
参考文献
[1] 梅卫群 江燕茹 建筑防雷工程与设计 气象出版社 2008年2月3版
常规的防雷措施关键是接地,要求接地电阻要小于4欧姆,而我们的有线电视网络如此庞大,将所有的架空设备都做良好的接地,无论是从建设成本还是从地理环境上考虑都几乎是不可能的。所以,要想解决这个问题,就必须另辟蹊径,从雷电波的入侵途径着手。
1、接收机和放大器的防雷。
实践表明,对于接收机和放大器来说,大多数雷电波都是从电源系统侵入的,其次是地电位的反击电压击坏设备,针对这一实际情况,我们经过多方查阅技术资料,多次与设备厂商技术部门探讨,决定采用等电位避雷法避雷,具体做法是在光接收机、放大器等有源设备的输入电源上安装等电位避雷器,这样在雷电波入侵的瞬间,避雷器导通,使整个设备处于等电位状态,从而达到保护设备的目的。
在实际应用中,我们采用的是四川绵阳艾迪电子有限公司的等电位电源避雷器和广州中山奥美电子科技有限公司的等电位避雷器,尤其是四川绵阳艾迪电子有限公司的等电位电源避雷器,价格仅25元/只,性价比高,安装方便,效果十分明显。
我公司自2010年开始作对比试验,在易遭受雷击的农村地区安装了部分等电位避雷器,2011年夏天,我市泰山区大津口乡遭受大面积雷电袭击,在事后的抢修中发现,安装了避雷器的光接收机和放大器大部分都成功地受到了保护,而没有安装避雷器的光接收机则遭受了严重的雷击。有了好的实验结果,2011年夏天过后,我们把这项技术在农网及城区的架空网上进行了推广。2012年夏天,泰山区省庄镇两次遭受大面积雷电袭击,我们的设备大部分都成功地受到了保护。往年若是遇到这种情况,在加班加点加力量的情况下,维修人员需要奋战一个多星期才能抢修完成,而今年在没有增加任何抢修力量的情况下,仅用三天就完成了抢修任务,既节约了成本,又提高了劳动效率,取得了良好效果。
2、分支分配器的防雷。
由分支分配器的原理可知,其芯线是通过耦合线圈与外壳(地)相连接的,也就是说,对于低频信号而言,芯线和外壳之间相当于通过导线连通,而雷电的频谱能量主要集中在低频,这就为雷电波从分支分配器的外壳侵入到芯线创造了条件。
在架空线路中,分支分配器的外壳通过与之相连接的同轴电缆的外导体与光接收机、放大器的外壳相连,而光接收机、放大器的外壳一般又是压接在架空的钢绞线上,而架空的钢绞线正是引雷的主要环节。当雷电波侵入到分支分配器的外壳后,由于同轴电缆的外导体因为接头处氧化往往造成其电阻比内导体大得多,所以雷电波就会通过分支分配器进入内导体向远处传播,而强大的电流瞬间就会将分支分配器烧毁。所以防雷的关键就是阻断雷电波通过分支分配器外壳向内导体的传播途径。而最简单可行的办法就是在分支分配器的各芯线端口加隔离电容,利用电容器的工作特性将雷电波阻断。
早期的分支分配器大多是没有隔离电容的,所以当雷电来临时,经常出现分支一烧一串的现象,目前的分支分配器虽然加了隔离电容,但除过流型分支分配器外,其隔离电容的耐压值仅几十伏,如此小的耐压值,莫说是雷电,即便是用户家的电视机漏电也会将电容击穿,所以隔离电容的耐压值必须达到1K伏以上,才会有良好的防雷效果。
根据这一情况,自2009年起,我们向生产厂家提出了技术标准,要求在分支分配器上加装耐压值1K伏的隔离电容,为此深圳迈威电子网络有限公司、江苏西贝电子网络有限公司等生产厂家重新设计了线路板,专门为我们开发了新产品。经过这几年的实际运行试验,取得了非常显著的效果。
关键词: 雷击;接地;防直击雷;防感应雷
Key words: thunder stroke;earth;against long jab thunder;against induction thunder
中图分类号:G474文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)07-0223-01
2009年10月26日至11月8日,五华县中小学校舍安全工程领导小组组织建设局、气象局等9个单位对我县中小学校进行安全工程排查,其中,五华县防雷设施检测所分成四个小组负责对我县516间中小学校舍场址和建筑物是否潜在雷电威胁等工作进行调查。根据我县中小学校的防雷现状,做好防雷减灾工作是一项急需解决的问题。
1五华县中小学校防雷现状
调查数据显示,县城区域中小学校、镇中心学校安装有防直击雷设施的达95%;偏远山区小学安装有防直击雷设施仅为20%。全县中小学校基本没安装任何防感应雷设施。主要表现在以下几个方面:
1.1 凡是建筑年代较久、低层的建筑物基本没任何防雷设施,比如:砖混结构的教学楼、厕所等低层建筑物。
1.2 有些偏远山区学校新建的教学楼或宿舍楼,虽然安装有防直击雷设施,但未经防雷检测部门对防雷装置进行测试,即投入使用。
1.3 全县中小学校的弱电设备防感应雷、防雷电波入侵措施几乎为零。比如:电源线、信号线都是架空进入且未安装SPD,有线电视线、电话线等金属线缠绕避害带、避雷针等现象。
1.4 学校的计算机房、电教室设置不合理。大多数学校把机房、电教室设在顶楼。电脑、交换机、UPS等属于弱电设备,抗干扰能力差。
2学校防雷的防御措施
2007年5月23日,重庆市开县兴业小学遭受雷击,造成7名学生死亡、39人受伤的重大雷击事故。鉴于五华县中小学校的防雷现状, 按照《国际防雷技术标准规范汇编》的规定,因地制宜地采取以下防御措施:
2.1 由于五华县地处贫困山区,财政经费困难,应根据各间学校的地质条件、地形和地物条件、建筑物结构及其所附属构件条件,对全县中小学校尤其是偏远地区的学校进行充分调研,然后再分批对容易造成安全隐患的建筑物安装防雷设施。
2.2 全县中小学校,特别是偏远山区的小学,新建、改建、扩建工程必须在依法取得防雷装置设计核准书后方可开工建设,在取得防雷装置竣工验收合格证书后方可投入使用。防雷装置必须由持有相应防雷工程专业资质的单位进行设计和施工。
2.3 均压也称等电位连接,就是把导体作良好的导电性连接,使它们达到电位相等,为雷电流提供低阻抗的连续通道,以便使它迅速导入大地泄流。所以,从科学、经济的角度来说,建筑物内的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地应采用共用接地装置,且其接地电阻不应大于4欧姆。同时,天面上的铁皮瓦、太阳能热水器、校训牌等金属构件应就近与接地装置相连接。
2.4 为了防止雷电侵入造成配电系统及相关弱电设备的损坏。首先,学校的电教室、计算机房应设在教学楼的中间楼层;其次,架空电源线、信息传输线等应敷设在金属管内埋地而入,入户端电缆线的金属外皮或金属管应在进入学校处就近与防雷接地装置相连,信号线严禁缠绕避雷带敷设;再次,学校电源线路至少要采取三级防感应雷措施,第一级在学校的总配电房处安装SPD;第二级在入计算机房处安装SPD;第三级在各种精密设备前端安装SPD。有线电视线、电话线前应安装信号SPD。
2.5 运动场防雷措施。运动场的防雷,应该在运动场周围适当的位置安装避雷针。为了降低跨步电压的危害,在建设足球场时尽量将金属的围栏每隔20米连接接地装置,全部连成一体;对于多篮球架的球场可以在每个球架下设置一个接地极,将所有的篮球架全部连接在一起,对于独立的照明电杆也应采用镀锌扁钢与篮球架、足球场金属围栏全部连接成一个大的等电位联结体,这样才能够有效地降低跨步电压造成的危害。另外,在运动场开阔场地增加避雷针,并尽量与球场金属物离开一段距离,增加接地装置的埋地深度,在引下线入地的靠近地面的一段距离内增加绝缘装置。
2.6 加快建设雷电轨道业务体系,提高雷电预警预报能力。雷电监测工作才刚刚起步,雷电诊断分析技术不够先进,缺乏成熟的可供实际使用的业务产品,造成雷电预警预报工作相对滞后,距离社会特别是偏远山区对雷电预警的需求还有很大一段距离。迫切需要尽快建立雷电预警预报业务系统,加强雷电灾害预警预报服务,增强整体防御能力。
3做好防雷应急措施
在未完善防雷设施的情况下,作为权宜之计,应通过黑板报、宣传画、录像等形式加强学校师生的防雷避险知识;当遇到雷雨天气的时候,应停止一切户外活动,组织学生到有防直击雷设施的建筑物内并关闭门窗。采取拔掉电源、信号线插头等临时性措施。
4结束语
学校的防雷工程是一项系统工程, 不仅要考虑防直击雷, 也要考虑防雷电感应和防雷电波侵入。尤其应在校园建设初期, 应结合校园规划对防雷地网布设进行专门设计, 同时采用截流、均压、屏蔽、接地、分流等现代防雷技术措施 , 进行全方位防护、综合治理、层层设防,科学合理地完善防雷措施, 节约成本, 保证学校师生生命和财产安全。
参考文献:
中图分类号:TM86 文献标识码:A
1. 概述
在建筑施工中,防雷接地防护措施是有效防止建筑物免受雷击事故,有效保护人民财产与人身安全的有效措施。因此,我们在建筑施工中,必须做好可靠的防雷措施、对接地系统、防雷装置及等电位联结等方面的防护措施来应对难以捉摸的雷电自然现象。
2接地系统
接地是指将电气设备及接地装置安全实现电气连接。高层建筑物的电气接地系统主要分为三个方面:防雷接地、电气设备保护与变压器中性点接地及电气设备工作接地。而电气设计分为两类系统:独立接地系统与统一接地系统。在独立接地系统中,各系统要独立的设接地网,此外各接地网间要隔开以避免相互影响。实验表明,单根接地极距接地极约20米处才能视为零电位。对现代高层建筑而言,因其结构复杂及占地面积小,要实现把各接地系统完全分开在实际设计与施工中是极为难的。所以,高层建筑往往采取工作接地、防雷接地及保护接地共享接地设备的统一接地系统。高层建筑弱电系统的工作接地和其它各系统共享接地设备时要切记抗干扰处理,接地导线设设置时应该注意隔绝处理。由此,弱电系统的工作接地可采取绝缘单芯电缆穿塑料管暗敷引下,接地线直接同接地装置连接完成单点接地,以免弱电设备受外界电磁场的影响。
现代高层建筑以智能建筑为主,均设置有处理设备,因此,对供电系统极严;建筑物中常伴有高低压变电室,建筑物的基础接地装置为用户的功用装置。因而,该低压配电系统一般应用TN-S系统。当线路产生接地事故时,相通的PE线上携带高电压,若不能及时切除故障回路时会导致故障电压蔓延的情况,威胁用户的安全,因此要十分重视PE线的安全作用。
3防雷装置
建筑物的防雷系统包括外部防雷及内部防雷两两种。然而,外部防雷方式又分为:引下线、接闪器与接地装置等;内部防雷方式则为:等电位联结、屏蔽隔离、合理布线及过电压保护等。高层建筑的防雷要把外部防雷及内部防雷当作统一采用方式。接地体与接地线是构成接地装置的两大因素。应用与大地有可靠连接的自然接地体为接地体的优先选择。而高层建筑往往运用桩基主筋为接地极,且与钢筋混凝土基础梁主筋形成环形接地网。因此防雷安装施工中要留意的问题如下:
由于现代智能建筑均具有多个弱电系统,所以对接地电阻的要求极其高。个别建筑所处的地理位置条件不佳,则满足不了接地电阻值的要求,因而要通过人工围绕建筑物设置闭合环状的接地体,并在接地体的四周采取降阻措施。
运用导电性高及耐腐蚀等材料为接地体。由于钢材深埋土壤中易受损,不耐用,因而接地体要利用防腐蚀处理的钢材或者防腐接地材料。尤其可考虑石墨接地体,其耐高温、化学稳定性好、导电与导热性高,甚至降阻效果与同一尺寸的钢材接地体一样,取代钢材接地体毫无问题,进而能大量节约钢材及有色金属。
避雷带是一种带型导体,其主要是沿建筑物易受雷击的突出部位而进行装置,起到接受雷电流的作用,材质为镀锌圆钢。其在追求美观的情况下也可为不锈钢管,但一定要严格依照《建筑防雷设计规范》的要求采用,对接部位要跨接处理以确保不锈钢管用作避雷带接闪雷电流的效果。
建筑物的笼形避雷网由避雷带、利用建筑物柱和剪力墙内竖向钢筋作引下线与接地装置三部分联结而成,其具有均压及屏蔽的防雷作用。如今高层建筑外墙通常使用铝合金幕墙装饰后,并利用其自身形成连贯的电气通路与主体结构的防雷装置有效地连接在一起,以便共同构成一个防雷整体使幕墙与建筑物免于雷电的袭击。幕墙及电气专业施工队伍要增强连接点处的工序转交,及时有效的做好连接点处接地电阻的检测及记录。此外屋面配电箱也要防止雷电波的侵袭,必须在配电箱出线端处装设浪涌过电压保护器。
4等电位联结
建筑物的等电位联结是由总等电位联结、辅助等电位联结与局部等电位联结三部分构成的。总等电位联结在到达某种程度时能降低建筑物内间接接触电击的接触电压及不同金属部件间的电位差,并可处理从建筑物外经电气线路与各种金属管道造成的危险故障电压的危险,其关系到整个建筑物电位联结的命脉。局部等电位联结是在局部场所范围内把各类能导电的部分连结。
若总等电位联结及局部等电位联结的设计部佳,仅存在于设计说明中标志,则会导致施工与验收依据不够或者随意施工。因此,设计时必须画出等电位联结系统图且标注要明确;再次,要在平面图中标志并说明等电位箱的方位,及其由等电位箱至配电箱PE端子、各类金属管道、建筑物钢筋网等联结线的联结部位及敷设方法,为施工与验收供应正确的依据。相关施工单位对于设计深度的不完善问题要在图纸审核时提出,以便及时处理。
因为基础梁主筋焊接成闭合环形通路作为高层建筑基础接地设计的一般要求,其完全能取代镀锌扁钢实现联结,但是在金属管道进出建筑物的就近位置从基础接地装置预埋引出线及等电位端子及金属管道联结,如此既能完成等电位效果,又可节省工作量、材料以及节约工程成本。
然而,对计算机房、电脑控制的电梯装置等而言,可装置局部等电位联结板,利用引下线和基础接地及其本装置配电箱的PE线连结,令各类接地共享同一基础点,免除干扰信号侵入,且就近同钢筋网连结,与此同时避免雷击和雷击电流的危害。由于高层建筑的设备布置复杂且种类繁多,所以其从配电箱引出的线路所穿钢管的一端不仅同配电箱外壳连结,还要与另一端用点设备外壳保护罩连结,且要就近和屋顶引下线、避雷带相连免遭雷电波侵袭。钢管使用丝扣连接及因连接设备而中间断开时要运用镀锌抱箍或者相应的黄绿双色铜芯导线实现补救工作。要保障抱箍连接处接触良好。另外,局部等电位联结要注意卫生间地面钢筋网、热水器插座或混凝土墙内钢筋网等引入PE线的插座。因为设计深度不完善或施工人员对图集与标准不明确等的因素,卫生间内带PE柱插座的局部等电位联结往往被忽略,因此要加强对这方面的重视。
在等电位联结中,地面内钢筋网及混凝土墙内钢筋网宜与等电位联结线连通。然而采用地面钢筋网要按照0.6米间距在钢筋网交叉点点焊,甚至采用圆钢以6倍直径长焊接是非常必要的。规范中尚未要求钢筋网应该焊接,研究显示若运用土建施工的绑扎方式连接,会形成钢筋网绑扎点在极近的范围内能形成导电性连接。然而,事实上混凝土内的钢筋网可确保电气相互联通。局部等电位端子既能利用圆钢或扁钢及地面内钢筋网进行可靠连接又可采用圈梁钢筋和引下线焊通。
建设单位尤其是商品房开发商往往将卫生间的排水支管、插座及洁具的安装交给用户自行处理,然而局部等电位联结只预埋等电位箱,由于大多数用户极其缺少对于此类专业知识的认知,购房后在二次装修时没有再实行等电位联结施工,随时威胁用户的安全。因此,施工单位在竣工验收时要与建设单位处理好转交手续及明确责任。
结语
总而言之,高层建筑物的接地、防雷等作为一项系统工程,覆盖面极其广泛,同各专业系统交集点甚多,因此,在设计及施工中必须要认真、细致、全面的加以综合考虑,以防范建筑物及人们的安全问题。