巖土工程師輔導(dǎo)：雷電對(duì)施工機(jī)械的危害及預(yù)防

　　摘 要：每年4～9月是華南地區(qū)雷電災(zāi)害的多發(fā)季節(jié)，雷電災(zāi)害給人民帶來生命安全和財(cái)產(chǎn)損失。本文介紹雷電產(chǎn)生的原因，對(duì)施工機(jī)械的危害以及對(duì)雷電災(zāi)害的預(yù)防方法和技術(shù)，這些方法和技術(shù)對(duì)同行在施工過程中預(yù)防雷電災(zāi)害具有普遍的參考意義。

　　關(guān)鍵詞：雷電施工機(jī)械危害預(yù)防

　　1、雷電的產(chǎn)生

　　雷電是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象。關(guān)于雷電的產(chǎn)生有多種解釋理論，通常我們認(rèn)為由于大氣中熱空氣上升，與高空冷空氣產(chǎn)生摩擦，從而形成了帶有正負(fù)電荷的小水滴。當(dāng)正負(fù)電荷累積達(dá)到一定的電荷值時(shí)，會(huì)在帶有不同極性的云團(tuán)之間以及云團(tuán)對(duì)地之間形成強(qiáng)大的電場(chǎng)，從而產(chǎn)生云團(tuán)對(duì)云團(tuán)和云團(tuán)對(duì)地的放電過程，這就是通常所說的閃電和響雷。具體來說，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的凍結(jié)、云體的碰撞等均可使云粒子起電。一般云的頂部帶正電，底部帶負(fù)電，兩種極性不同的電荷會(huì)使云的內(nèi)部或云與地之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，瞬間劇烈放電爆發(fā)出強(qiáng)大的電火花，也就是我們看到的閃電。在閃電通道中，電流極強(qiáng)，溫度可驟升至2萬攝氏度，氣壓突增，空氣劇烈膨脹，人們便會(huì)聽到爆炸似的聲波振蕩，這就是雷聲。

　　2、雷電危害的種類

　　雷擊的危害主要有三方面：第一是直擊雷。是指雷云對(duì)大地某點(diǎn)發(fā)生的強(qiáng)烈放電。它可以直接擊中設(shè)備，雷電擊中架空線，如電力線，電話線等。雷電流便沿著導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，從而造成損壞。第二是感應(yīng)雷。它可以分為靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)。當(dāng)帶電雷云(一般帶負(fù)電)出現(xiàn)在導(dǎo)線上空時(shí)，由于靜電感應(yīng)作用，導(dǎo)線上束縛了大量的相反電荷。一旦雷云對(duì)某目標(biāo)放電，雷云上的負(fù)電荷便瞬間消失，此時(shí)導(dǎo)線上的大量正電荷依然存在，并以雷電波的形式沿著導(dǎo)線經(jīng)設(shè)備入地，引起設(shè)備損壞。當(dāng)雷電流沿著導(dǎo)體流入大地時(shí)，由于頻率高，強(qiáng)度大，在導(dǎo)體的附近便產(chǎn)生很強(qiáng)的交變電磁場(chǎng)，如果設(shè)備在這個(gè)場(chǎng)中，便會(huì)感應(yīng)出很高的電壓，以致?lián)p壞。對(duì)于靈敏的電子設(shè)備，尤需注意。第三是地電位提高。當(dāng)10kA的雷電流通過下導(dǎo)體入地時(shí)，我們假設(shè)接地電阻為10Ω，根據(jù)歐姆定律，我們可知在入地點(diǎn)A處電壓為100kV.因A點(diǎn)與B、C、D點(diǎn)相連，所以這幾點(diǎn)電壓都為100kV.而E點(diǎn)接地，其電壓值為0，設(shè)備的D點(diǎn)與E點(diǎn)間有100kV的電壓差，足以將設(shè)備損壞。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明：直擊雷的損壞僅占15%，感應(yīng)雷與地電位提高的損壞占85%.目前，直擊雷造成的災(zāi)害已明顯減少，而隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，感應(yīng)雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。一般建筑物上的避雷針只能預(yù)防直擊雷，而強(qiáng)大的電磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)雷和脈沖電壓卻能潛入室內(nèi)危及電視、電話及聯(lián)網(wǎng)微機(jī)等弱電設(shè)備。

　　3、防雷的方法和技術(shù)

　　在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然人類不可能完全控制暴烈的雷電，但是經(jīng)過長(zhǎng)期的摸索與實(shí)踐，已積累起很多有關(guān)防雷的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，形成一系列對(duì)防雷行之有效的方法和技術(shù)。

　　(1)接閃接閃就是讓在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電能量按照人們?cè)O(shè)計(jì)的通道泄放到大地中去。把一定保護(hù)范圍的閃電放電捕獲到，納入預(yù)先設(shè)計(jì)的對(duì)地泄放的合理途徑之中。避雷針是一種主動(dòng)式接閃裝置，其功能就是把閃電電流引導(dǎo)入大地。避雷線和避雷帶是在避雷針基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。采用避雷針是最首要、最基本的防雷措施。

　　(2)接地接地就是讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨(dú)接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。防雷接地是防雷設(shè)施安裝驗(yàn)收規(guī)范中最基本的安全要求。

　　(3)均壓連接接閃裝置在捕獲雷電時(shí)，引下線立即升至高電位，會(huì)對(duì)防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，并使其電位升高，進(jìn)而對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險(xiǎn)，最簡(jiǎn)單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來，一直到接地裝置。金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備，如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體，特別是接閃裝置的距離達(dá)不到規(guī)定的安全要求時(shí)，則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。這樣在閃電電流通過時(shí)，所有設(shè)施立即形成一個(gè)“等電位島”，保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。

　　(4)分流分流就是在一切從室外來的導(dǎo)線與接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼鳌．?dāng)直接雷或感應(yīng)雷在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí)，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。分流是現(xiàn)代防雷技術(shù)中迅猛發(fā)展的重點(diǎn)，是防護(hù)各種電氣電子設(shè)備的關(guān)鍵措施。由于雷電流在分流之后，仍會(huì)有少部分沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，這對(duì)于不耐高壓的微電子設(shè)備來說仍是很危險(xiǎn)的，所以對(duì)于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前應(yīng)進(jìn)行多級(jí)分流。采用分流這一防雷措施時(shí)，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因?yàn)楦郊釉O(shè)施的安裝或多或少地會(huì)影響系統(tǒng)的性能。

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