[分享]雷击火灾的危害和预防

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<strong>雷击火灾的危害和预防</strong> <hr noshade="true" size="1"/><table cellspacing="8" cellpadding="0" width="500" border="0"><tbody><tr><td class="da"><p>随着我国社会主义现代化事业不断迅猛发展，高楼大厦拔地而起，鳞次栉比，存在着工业设施、厂房建设、各类高层建筑需做好防雷和接地安全保护和问题。我国很多地区的大部分时间处在雷雨季节，防雷保护做得好可以保证安全，免受雷击。如不加以重视和注意，就会造成意想不到的危害。<br/><br/>一、雷害的方式<br/><br/>雷电的危害方式大致可分为三种<br/><br/>1、直击雷：雷云对地面凸出物体直接放电并伴随着大电流（可达105A）流过被击物体，危害性最大。<br/><br/>2、感应雷：雷击大地或地面上的物体时，由雷电静电感应在附近金属结构或设施上产生的地电压，其幅值可达300千伏以上。<br/><br/>3、雷电入侵波：当电力线或其他导线受到雷电感应或雷电直击时，所产生的过电压波沿线路传播侵入户内。<br/><br/>从实际情况来看，这三种雷电危害，都可能对建筑和设备构成直接或间接地严重威胁。从建筑物的孤立程度来看，旷野中孤立的建筑物和建筑群中的高耸建筑物易受雷击；从建筑物的结构来看，金属屋顶、金属架构、钢筋混凝土结构的建筑物易受雷击；从建筑物的性质来看，潮湿、有挥发物和游离物质的建筑物易受雷击；从建筑物的所处位置和外廓尺寸来看，位于河畔、池边、特别潮湿处，地下有导电矿藏处或土壤电阻率较小处的建筑物处外廓尺寸较大的建筑物易受雷击，处于山谷风口处的建筑物也容易遭受雷击。建筑物屋顶坡度与雷击部位有关，屋面的凸出物易受雷击，不同屋顶坡度建筑物的雷击部位也不同。因此要避免雷击造成的破坏，防止雷击造成的火灾，必须采取有效的措施来防止这些危害，一方面做好防雷击的各种保护，另一方面要妥善处理电力网和电气设备周围的易燃易爆物料，使它们远离可能引起火灾的地方。<br/><br/>二、防雷害要则<br/><br/>1、必须完善建筑物防雷系统设计，在建筑物顶部或其他突出部位，分装避雷带和避雷网。可利用建筑物的结构钢筋作为引下线，从房顶就增加分流支路，以减少各分支电流，减少电磁干扰。利用各层楼板钢筋作为引下线的主筋连结，有利于形成均压网。利用周圈式接地体和基础钢筋作为接地网，有利于改善接地条件，分散雷电流和降低电压。相对而言，建筑物外墙和外围柱内钢筋上的雷电流密度较大，其附近的电磁干扰也较强，所以重要的电子设备应尽可能放在建筑物的中心部位，在完善建筑物防雷系统设计的同时，加强电子设备及其配套设施如消防自动控制系统的防雷能力。<br/><br/>2、为了抑制雷电产生的空间电磁干扰，可采用低电阻的金属材料，将设备屏蔽起来，将屏蔽壳接地。例如，大型计算机的主机部分应装在屏蔽室里，建筑物内的所有信号和控制引线均应采用屏蔽线或穿入铁管，且屏蔽层和铁管的两端均应接地。一般来说，屏蔽只有与接地很好地结合起来，才能收到理想的抗干扰效果。<br/><br/>3、为了防止雷电侵入波传来的过电压，可以在建筑物电源进线处、设备电源端和信号控制线端安装避雷器加以保护。在正常工作电压下，避雷器不动作，相当于开路，而当雷电侵入波过电压加于其两端时避雷器动作，将过电压波短接，使被保护的设备免受过电压损坏。用于电源进线的避雷器有羊角间隙避雷器，阀形避雷器和氧化锌避雷器等，为保护设备电源端和信号控制线，一般用氧化锌压敏电阻，对于一些重要的设备系统，如计算机系统，为了进一步提高防雷可靠性，常常要设置多级保护。<br/><br/>4、建筑物、用电设备、管线必须有良好的接地装置，首先应利用与大地有可靠连接的金属管道和设备作为自然接地，接地电阻不宜超过10欧姆，人工接地也必须满足接地电阻的要求。禁止使用金属软管，保温管的金属网和低压照明网导线外表的铅皮作接地线。<br/><br/>三、防雷的办法<br/><br/>防雷主要是电子设备、油库、电力系统的防雷和建构筑物的防雷，由于防雷设施做得不好因雷击引起的火灾和爆炸事故造成人员伤亡和财产损失的雷害事故是屡有发生的。所以对防雷问题必须给予足够的重视。为了防止雷击造成的危害，目前采用的有效防雷措施有很多，这里主要介绍设置避雷针、避雷器、接地体和接地电阻的测量等。<br/><br/>（一）避雷针的设计与安装<br/><br/>避雷针能起到防雷击的作用，是因为避雷针的位置较高，且接地良好，当雷电先导发展到避雷针附近，离地面定向高度H的地方时，雷云对地感应的异性电荷被吸引到避雷针的顶部，改变了空中电场的分布，使得雷电先导向避雷针的方向发展，最后向避雷针主放电，其放电电流由避雷针及其接地装置泄漏入地，从而保护了附近一定空间范围内的物体免遭雷击，这个免遭雷击的空间叫避雷针的保护范围。<br/><br/>避雷针的是由金属杆顶（针尖），接地引下线组成。其针尖一般用长为1~2米，直径为：圆钢16毫米，钢管25毫米，烟囱顶上的针尖圆钢20毫米。引下线应保证雷电流通时不致熔化，一般可用直径8毫米的园钢或截面不小于25平方毫米的镀锌钢绞线，为了有铲地引雷和泄漏，引下线与针尖和接地体的联接必须可靠，不能使用绞接的方式联接。<br/><br/>避雷针的保护范围由于雷云放电路径受很多偶然因素的影响，要保证被保护物绝对不受直接雷击是非常困难的，一般采用0.1米/年的雷击概率作为击雷的标准。下面举例说明单支避雷针保护范围的计算。<br/><br/>目前避雷针计算按《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）滚球法进行，应用滚球法的理论出发点是，雷云形成初期在空间的运动方向是不确定的，当雷云运动到距地面被击目标的距离等于空气击穿距离时，才受到地面被击目标的影响而开始定位。据此理论，滚球法是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用为接闪器的金属物），或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护。单支避雷针的保护范围为滚球法确定的保护空间，如（图1）：<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4301.gif" align="center" alt=""/> <br/><br/>图1、单支避雷针保护范围<br/><br/>（二）接地装置的设计与安装<br/><br/>接地装置一般由接地体和接地联结线组成，接地体分自然接地体和人工接地体两种形式，为了节省金属材料的费用，应尽量利用自然接地体，如埋在地下的水管、钢管、电缆金属外皮，导电良好的厂房金属结构，水泥电杆的钢筋等，也可由自然接地体和人工作接地体共同组成接地装置。<br/><br/>人工接地体通常采用钢管或角钢垂直打入土壤中，或采用将扁钢或圆钢平埋在土壤中的方法，见下面（表1），人工接地体工频电阻的估算见（表2）。<br/><br/><a href="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/biao/20060329-4301.htm">见表</a><br/><br/>表1 人工接地体埋入的规格<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4302.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>表2 人工接地体工频电阻估算<br/><br/>土壤电阻率的大小与土壤的含水量、温度、化学成分等因素有关，其中土壤的化学成分影响最大，不同性质的土壤，其电阻率有时相差几千倍甚至万倍。含水量对电阻率也有很大影响，干燥的土壤电阻率很大，当含水量增至15%时电阻率显著降低，但在含水量继续增加时电阻率的变化就比较小了，一般常见的土壤电阻率参见（表3）。<br/><br/><a href="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/biao/20060329-4303.htm">见表</a><br/><br/>?表3 土壤电阻率参考值<br/><br/>接地装置的布置形成与安全也有很大关系，设计时一般先考虑环路式接地体。只有在采用环路式接地体有困难或所需费用较多时，才采用外引式接地体。<br/><br/>在土壤电阻率较大的地方，要人工改善接地电阻率，接地装置周围应采用长效化学降阻剂来改善土壤条件，例如在接地装置周围撒上木炭，食盐等导电性好的材料或放入化学降阻剂，以降低土壤与接地体间的接触电阻，改善疏流条件。化学降阻剂配方见下（表4）。<br/><br/><a href="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/biao/20060329-4304.htm">见表</a><br/><br/>表4 化学降阻剂配方<br/><br/>接地装置在安装时应注意：人工接地体不应埋设在垃圾、炉渣和强烈腐蚀性土壤处，接地体埋设位置应距建筑物3米以外，垂直埋设的接地体一般采用直径40mm，长2.5m，壁厚3.5mm钢管。水平埋设的接地体一般采用扁刚和圆钢等，圆钢直径应不小于10mm，扁刚截面应不小于25×4mm，垂直接地之间和水平接地之间的间距一般不小于5米，接地体上端的埋设深度不应小于0.6米。接地线的截面除设计另有要求外，均采用40×4镀锌扁钢或Φ16圆钢，接地体的连接应可靠牢固。采用搭接焊，搭接长度为扁钢宽度的二倍，并由三个邻边施焊；圆钢搭接长度是其直径的六倍，并由两面施焊；接地体与接地干线的联接，为了测试方便，应采用可拆卸的螺栓联接点，凡焊接处均刷沥青油防腐，所有防雷装置的各种金属件必须镀锌，镀锌要均匀。<br/><br/>（三）接地装置的测量<br/><br/>测量接地电阻要在土壤电阻率最大的季节内进行。由于土壤内所包含的水分、盐分解量以及地下温度等在一年四季会发生变化，所以土壤电阻率也随之变化，根据季节变化规律，测理接地电阻最好在春天降雨最少时期进行，在这种季节内，所测得接地电阻值如果合格，就能保证其它季节中的接地电阻都会在合格范围之内。接地电阻的测量期限，应按接地装置的作用而定，一些般规定1至3年测量一次，10KV以下的防雷装置每两年进行一次，避雷器应每年在雷雨季节到来之前进行一次。<br/><br/>如（图2），电流极与接地网边缘之间的距离d13一般取接地网最大对角线长度D的4~5倍，以使其间的电位分布出现一平缓区段。在一般情况下，电压极到接地距离d12约为电流极到接地网距离的50~60%。测量时，沿接地网将电流极连续移动3次，每次移动距离为d13的5%左右，如3次测得的电阻接近即可。如d13取4~5D有困难，在土壤电阻率较均匀地区可取2D、d12取D。在土壤电阻率不均匀的地区，d13可取3D，d12取1.7D。<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4401.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>图2、电流-电压法测量接地电阻<br/><br/>（图3）接法一般取d12=d13>2D，夹角θ-30°<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4402.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>图3、电极三角形布置<br/><br/>（2）、接地电阻测量仪器法<br/><br/>采用专用接地电阻测量仪器时，应根据专用仪器的要求进行测量。（图4）是接地电阻测量仪器的接线图，以每秒2转的速度摇仪器中的发电机，对指示数逐渐地进行调节，这样可以直接从刻度盘上读出被测的接地电阻。<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4403.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>图4、接地电阻测量仪测量图<br/><br/>（四）防雷装置的检查<br/><br/>1、检查防雷装置的安装是否符合规范要求；<br/><br/>2、检查避雷针、避雷线、避雷网、避雷带本体及引下线是否不严重锈蚀、断裂接触不良、脱焊等情况，若这些情况，应进行更换和修覆；<br/><br/>3、检查防雷装置和设备的测试数据是否符合要求；<br/><br/>4、对于各种避雷器，应检查其瓷套或绝缘子是否完好，有无裂纹或缺陷，表面是否脏污，检查处廓和引下线上有无闪络或烧损痕迹，检查引下线各部分连接是否良好，检查固定避雷器的各种金属器具是否牢固，检查各部分腐蚀和锈蚀情况，有动作记录器的应检查记录器是否记录；<br/><br/>5、每年雷雨季节到来之前，对防雷装置进行一次检查，同时测量接地电阻情况。<br/><br/>6、检查接地装置的土壤有无沉陷现象，有无因挖土、敷设其它管道或植树木而挖断接地装置。<br/><br/>（五）电源与信号引线的防雷<br/><br/>雷电能够产生很高的过电压波通过电源和信号引线侵入电气设备系统，也能产生很强的电磁波干扰，通过空间辐射直接袭向系统。而用户的电源一般来自于户外的变压器。变压器的高压进线与低压出线均有可能受到雷电影响而出现过电压。其高压侧与低压侧都必须安装避雷器来保护，配电变压器的防雷保护接线如（图5）所示。高压侧避雷器一般采用配电型普阀式（FS）避雷器，而低压侧多样采用低压氧化锌（MY）避雷器，图中的Rg为接地装置的电阻，高、低压侧两组避雷器应尽量靠近变压器安装，各自的接地端就近接在变压器的外壳上。高低压侧两组避雷器可以限制在高压进线与低压出线上出现的雷电过电压，保证对用户的正常供电。<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4404.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>图5、配电变压器的防雷保护接线力图<br/><br/>在低压电源进户之后，在入户的电表箱或低压配电盘上要装设压敏电阻保护。对于单相电源线，一般采用（图6）中的接法进行低压电源进户保护,G1、G2、G0为放电管，MY为压敏电阻，串入压敏电阻的目的，是利用它的电阻值随端电压不同而变化的特性，在端电压减少时阻值迅速增高，使线路不出现瞬间近乎短路的大电流，而当电流过零时，提供了近乎开路的条件，保证了续流的遮断。在进行电源线保护的同时，还需对信号引线加以保护，这是因为在雷击时，系统的信号引线上可能会有雷电过电压波，损坏其收、发两端的接口器件，无论是对模拟信号还是对数字信号的传输线，均可采用（图7）所示信号线过电压的基本保护接线，图中R为保护电阻，G2为放电管，D1与D2为齐纳或雪崩二级管，当流过D1与D2的电流很大时，R上的压降较大，使G2两端的电压高得足以使其放电，将大电流经G2分流。通常，D1与D2的反向击穿电压只能选得比传送信号的有源电路电压高几伏，G2应尽可能选用陡波放电时延小的管子。<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4405.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>图6、低压电源进户保护接线图<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060329-4406.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>图7、信号线过电压基本保护接线图<br/><br/>四、结束语<br/><br/>本文提出了雷击火灾的危害，预防雷击火灾的办法，做好防雷的重要性和必要性。通过此文能够达到人们对防雷的重视，解决在防雷上需要做什么和怎样去做的问题。<br/><br/>信息来源《中国消防》</p></td></tr></tbody></table>