雷電是不可避免的自然災害,地球上任何時候都有雷電在活動。因此，了解雷電的規(guī)律，掌握正確的預防措施和自救方法是十分必要的。雷電主要有四種類形：直擊雷、感應雷、雷電侵入波、球形雷。建筑物的防雷設計和安裝應將外部防雷裝置、內部防雷裝置、建筑物外的環(huán)境及至全小區(qū)的防雷裝置進行整體統(tǒng)一的考慮。這是現(xiàn)代防雷設計觀念轉變的重要問題之一。
雷電是不可避免的自然災害,地球上任何時候都有雷電在活動。據(jù)統(tǒng)計，每秒鐘造就1800陣雷雨，伴隨600次閃電，其中就有100個炸雷擊落地面，造成建筑物、發(fā)電、通訊和影視設備的破壞，引起火災，斃傷人、畜、每年經(jīng)濟損失約10億美元，死亡3000人以上。我國也是一個雷電災害頻發(fā)的國家。因此，了解雷電的規(guī)律，掌握正確的預防措施和自救方法是十分必要的。一、雷電的形成及特點1、雷電的形成雷是一種大氣中放電現(xiàn)象，雷在形成過程中，它的某些部分積聚起正電荷，另一部分積聚起負電荷，當這些電荷積聚到一定程度時，就產生放電現(xiàn)象。這種放電有的是在云層與云層之間進行，有的是在云層與大地之間進行。后一種放電也就是落雷，它會破壞建筑物，損壞電氣設備，傷害人畜。這種放電時間短促，一般約50-100微秒，但電流則異常強大，能達到數(shù)萬安培到數(shù)十萬安培。放電時產生強烈的光，這就是閃電。閃電時，將釋放出大量熱能，瞬間能使空氣溫度升高1-2萬度，空氣的壓強可達70個大氣壓，這樣大的能量，具有極大的破壞力，往往會造成火災和人畜的傷亡。雷電的產生原理：當空中的塵埃、冰晶等物質在云層中翻滾運動的時候，經(jīng)過一些復雜過程，使這些物質分別帶上了正電荷與負電荷。那么，由于同一種物質質量相當，又帶上相同的電荷。經(jīng)過運動，帶上相同電荷的質量較重的物質會到達云層的下部（一般為負電荷）；帶上相同電荷的質量較輕的物質會到達云層的上部（一般為正電荷）。這樣，同性電荷的匯集就形成了一些帶電中心，當異性帶電中心之間的空氣被其強大的電場擊穿時，就形成云間放電。當帶負電荷的云層向下靠近地面時，地面的凸出物、金屬等會被感應出正電荷，隨著電場的逐步增強，雷云向下形成下行先導，地面的物體形成向上閃流，二者相遇即形成對地放電。2、雷電的主要特點：（1）沖擊電流大。其電流高達幾萬~幾十萬安培；（2）時間短。一般雷擊分為三個階段，即先導放電、主放電、余光放電。整個過程一般不會超過60微秒；（3）頻率高。雷電流變化梯度大，有的可達10千安/微秒；（4）沖擊電壓高，強大的電流產生的交變磁場，其感應電壓可高達上億伏。二、雷電的種類、危害及防護雷電主要有四種類形：直擊雷、感應雷、雷電侵入波、球形雷。（一）、直擊雷：1、直擊雷主要危害高層建筑是帶電云層（雷云）與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用。指帶電的云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象，主要危害建筑物、建筑物內電子設備和人。直擊雷的電壓峰值通?？蛇_幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達幾萬~幾十萬安培，其之所以破壞性很強，主要原因是雷云所蘊藏的能量在極短的時間（其持續(xù)時間通常只有幾微秒到幾百微秒）就釋放出來，從瞬間功率來講，是巨大的。2、直擊雷的防護防避直擊雷主要依據(jù)是電工委員會IEC1312_1～3《雷電電磁脈沖的防護》、《電子計算機機房設計規(guī)范》、《電子設備雷擊導則》、《建筑物防雷設計規(guī)范》等。通常都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過作引下線的金屬導體導引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。（二）、感應雷：1、感應雷是室內弱電設備的天敵。直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物產生電磁感應發(fā)生高電壓以及發(fā)生閃擊的現(xiàn)象，主要危害建筑物內電子設備。是閃電放電瞬間，在附近導體產生的靜電感應和電磁感應現(xiàn)象。靜電感應：由于雷云的作用，使附近導體感應并積聚大量與雷云相反極性的束縛電荷，當雷云主放電時，雷電先導通道中的電荷迅速中和，原來處于雷云附近導體中與雷云相反極性的束縛電荷被釋放出來，形成自由電荷，如不就近泄散入地就會產生很高的電位。電磁感應：由于雷電流迅速變化（瞬態(tài)脈沖）在其周圍空間產生瞬變的強電磁場，使附近導體上感應出很高的電動勢。2、感應雷的防護（1）電源防雷根據(jù)樓房建設的要求，配電系統(tǒng)電源防雷應采用一體化防護，由于避雷器生產廠家的設計思想各不相同，相應其避雷器的性能特點也不盡一致。（2）信號系統(tǒng)防雷與電源防雷一樣，通訊網(wǎng)絡的防雷主要采用通訊避雷器防雷。目前，計算機遠程聯(lián)網(wǎng)常采用的方式有線、專線、X.25、DDN和幀中繼等，通訊網(wǎng)絡設備主要為MODEM、DTU、路由器和遠程中斷控制器等。通常根據(jù)通訊線路的類型、通訊頻帶、線路電平等選擇通訊避雷器，將通訊避雷器串聯(lián)在通訊線路上。（3）等電位聯(lián)接等電位聯(lián)接的目的，在于減小需要防雷的空間內各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差。防止雷電反擊。將機房內的主機金屬外殼，UPS及電池箱金屬外殼、金屬地板框架、金屬門框架、設施管路、電纜橋架、鋁合金窗的等電位連接，并以zui短的線路連到zui近的等電位連接帶或其它已做了等電位連接的金屬物上，且各導電物之間的盡量附加多次相互連接。（4）金屬屏蔽及重復接地在做好以上措施基礎上，還應采用有效屏蔽，重復接地等辦法，避免架空導線直接進入建筑物樓內和機房設備，盡可能埋地纜進入，并用金屬導管屏蔽，屏蔽金屬管在進入建筑物或機房前重復接地，zui大限度衰減從各種導線上引入雷電高電壓。（三）、雷電侵入波雷電沖擊波是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。其傳播速度為3x108m／s。雷電侵入波可毀壞電氣設備的絕緣，使高壓竄人低壓，造成嚴重的觸電事故。屬于雷電侵人波造成的雷電事故很多，在低壓系統(tǒng)這類事故約占總雷害事故的70。例如，雷雨天，室內電氣設備突然爆炸起火或損壞，人在屋內使用電器或打時突然遭電擊身亡都屬于這類事故。為了防止雷電侵入波沿低電壓線路進入室內，低壓線路采用地下電纜供電，并將電纜的金屬外皮接地。采用架空線供電時，在進戶外裝設一組低壓閥型避雷器或2～3mm的保護間隙，并與絕緣子鐵腳一起接地。接地裝置可以與電氣設備的接地裝置并用。接地電阻不得大于5～30Ω。閥型避雷器裝在被保護物的引人端。其上端接在線路上，下端接地。正常時，避雷器的間隙保持絕緣狀態(tài),不影響系統(tǒng)的運行，當因雷擊，有高壓沖擊波沿線路襲來時，避雷器間隙擊穿而接地，從而強行切斷沖擊波，這時進人被保護物的電壓僅雷電流通過避雷器及其引線和接地裝置產生的殘壓。雷電流通過以后避雷器間隙又恢復絕緣狀態(tài)，以便系統(tǒng)正常運行。（四）、球形雷：在雷電頻繁的雷雨季節(jié)，偶然會發(fā)現(xiàn)殷紅色、灰紅色、紫色、藍色的“火球”，直徑一般十到幾十厘米，甚至超過1米；有時從天而降，然后又在空中或沿地面水平移動，有時平移有時滾動，通過煙囪、開著的門窗和其他縫隙進入室內，或無聲地消失，或發(fā)出絲絲的聲音，或發(fā)生劇烈的爆炸，因而人們習慣稱之為“球形雷”。較為罕見。防避球形雷在雷雨天不要打開門窗，并在煙囪、通風管道等空氣流動處裝上網(wǎng)眼不大于4平方厘米，粗約2~2.5mm的金屬保護網(wǎng)，然后作良好接地。在建筑物防雷標準（IEC/TC－81）和我國的《建筑物防雷設計規(guī)范》中，均沒有對球雷的防護作出規(guī)定。防護球雷并不困難，就防護球雷措施而言，是籠式避雷網(wǎng)，如果達不到籠式避雷網(wǎng)條件，就在建筑物的門窗上安裝金屬紗網(wǎng)并接地；堵好建筑物墻面上不必要的孔洞；煙囪與出氣管上口均要加裝鐵絲網(wǎng)并接地；儲存或損傷易燃易爆物體的倉庫和廠房的煙囪和放氣管應加裝阻火器并接地。對高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護球雷的措施。三、建筑物防雷的整體性建筑物防雷的整體性體現(xiàn)在對建筑物防雷設計和安裝時，要對內部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統(tǒng)一的考慮。建筑物外的整體觀念是指對一個院落、一個小區(qū)以及附近的環(huán)境要做全面的防雷規(guī)劃，同時還不能違反小區(qū)規(guī)劃的要求例如：所安裝的避雷針桿塔是否影響小區(qū)的美觀，所用的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護等等。對接地裝置也要綜合統(tǒng)一考慮，例如，相距較近的建筑物能否共用接地體，地下管網(wǎng)能否用接地體的一部分，以及能否在一個大院或小區(qū)內為將來綜合共用接地創(chuàng)造等電位連接的條件等等。所以說建筑物的防雷設計和安裝應將外部防雷裝置、內部防雷裝置、建筑物外的環(huán)境及至全小區(qū)的防雷裝置進行整體統(tǒng)一的考慮。這是現(xiàn)代防雷設計觀念轉變的重要問題之一。
