直擊雷損壞設(shè)備的原因分析和防護(hù)方法

（廈門市同安區(qū)氣象局 福建廈門361100）

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雷電災(zāi)害對(duì)人類的威脅較大，有時(shí)會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的人員傷亡。本文從建筑物設(shè)備及防雷措施入手，分析了直擊雷損壞設(shè)備的原因，并探究其防護(hù)方法，為防雷技術(shù)工作提供了可參考的意見。

雷設(shè)備原因分析和防護(hù)方法

（1）圖1是建筑物受直擊雷后室內(nèi)設(shè)備受損壞的示意圖，圖中A、B、C是處在不同樓層的電子設(shè)備；SA、SB、SC為各設(shè)備之間互相通信的信號(hào)線；S是與建筑物外的設(shè)備通信信號(hào)線；G1、G2、G3為不同樓層建筑物內(nèi)部鋼筋引下線；L、LA、LB、LC為設(shè)備供電線路；RS為設(shè)備工作接地，RG為建筑物防雷接地，GA、GB、GC為設(shè)備工作接地在主桿線上的接地點(diǎn)；PL、PS分別為電源避雷器和信號(hào)避雷器。

圖1 建筑物內(nèi)設(shè)備受雷擊分析示意圖

（2）假設(shè)雷電直接打在建筑物樓頂避雷帶上，入地雷電流I＝100kA，RG＝1Ω、RS＝1Ω。此時(shí)，G1、G2、G3所處的各樓層的電位都將抬升100kV，如果GA、GB、GC與防雷地不相連接，就會(huì)發(fā)生設(shè)備工作地線與建筑物樓板到處打火的現(xiàn)象（反擊），因?yàn)?00kV的電位差可擊穿的空氣距離達(dá)300～500mm（由當(dāng)時(shí)的空氣絕緣程度而定）。

（3）如果RG與RS相距較遠(yuǎn)（如20m以上），設(shè)備工作接地線與樓板、墻壁絕緣較好，地電位的抬升不足以擊穿設(shè)備工作地線。但雷擊時(shí)，工作人員剛好與設(shè)備機(jī)殼相接觸，人身體上的某一部位又與地板或墻壁相接觸，雷電將會(huì)流過人體進(jìn)入設(shè)備工作接地，人身安全必將受到傷害。

（4）當(dāng)1.2項(xiàng)和1.3項(xiàng)的事故發(fā)生后，高電位進(jìn)入設(shè)備擊穿設(shè)備的電源端或信號(hào)端口，雷電從電源線或信號(hào)線流出，構(gòu)成了雷電流回路，使設(shè)備受到損壞，造成雷電電流波的低電位引入現(xiàn)象。

①為了避免（2）項(xiàng)和（3）項(xiàng)事故的發(fā)生，RG與RS必須是同一個(gè)接地體，即設(shè)備工作地和防雷地必須聯(lián)合接地；聯(lián)合接地后，人身安全了。

②聯(lián)合接地后，設(shè)備就安全了嗎？不，雷擊時(shí)，設(shè)備機(jī)殼通過工作地線流入接地體，由于地線的分布電感及線電阻產(chǎn)生的線電壓降很大（分布電感產(chǎn)生的線電壓將在下一節(jié)討論），很難保證設(shè)備A與B與C之間的地電位是相等的，當(dāng)電位差大于100V以上就有可能使SC、SB、SA和S的接口通過信號(hào)連接線將雷電流（或過電壓）引入而損壞接口；當(dāng)雷電產(chǎn)生的電位差大于800～1500V，電源輸入端口LC、LB、LA也將損壞。

③要解決直擊雷造成反擊損壞設(shè)備的現(xiàn)象，就得盡量減少各點(diǎn)之間的電位差。具體方法是：各樓層的設(shè)備工作地GA、GB、GC應(yīng)與該樓層的建筑物主鋼筋相連（至少兩點(diǎn)相連），并在機(jī)房內(nèi)組成環(huán)形匯集環(huán)，如圖2所示。接在匯集環(huán)上的設(shè)備1與設(shè)備2如果互相連網(wǎng)，在雷擊時(shí)，因其地電位差極小，從而避免了雷擊反擊損壞。

圖2 機(jī)房內(nèi)的環(huán)形接地匯集環(huán)

④禁止在機(jī)房內(nèi)用細(xì)小的銅線將設(shè)備串聯(lián)接地，因?yàn)閷?dǎo)線的分布電感和線阻，將使各接地點(diǎn)之間電位差增大。

⑤如機(jī)房內(nèi)的環(huán)形接地體無法與大樓內(nèi)的主鋼筋相連，則用兩條銅線同時(shí)引下，銅線的截面積不宜小于35mm2，環(huán)形接地體與設(shè)備的電源插座相連或與設(shè)備相連，其連接導(dǎo)線長度最長為10cm。

（5）進(jìn)入和引出大樓的各種線路均加裝避雷器。且應(yīng)與設(shè)備的工作接地相連。

（6）由于直擊雷入地的電流強(qiáng)度極大，因此在雷電流入地的過程中，將產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁波，該電磁波會(huì)近距離感應(yīng)在大樓內(nèi)各種設(shè)備的線路上，產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，從而使設(shè)備損壞。

①防止直擊雷的感應(yīng)過電壓，傳統(tǒng)的辦法是將各線路進(jìn)行屏蔽處理或在每一個(gè)線路的設(shè)備輸入、輸出端安裝各種避雷器。

②可采用限流避雷針，限制入地的雷電流強(qiáng)度。

直擊雷損壞設(shè)備的原因分析和防護(hù)方法

■陳國鎮(zhèn) 許永年

Q938.1+2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-463-1