雷电的危害及防雷装置

雷电的危害及防雷装置

带电积云是构成雷电的基本条件。当带不同电荷的积云互相接近到一定程度，或带电积云与大地凸出物接近到一定程度时，发生强烈的放电，发出耀眼的闪光。由于放电时温度高达20000 ℃，空气受热急剧膨胀，发出爆炸的轰鸣声。这就是闪电和雷鸣。

雷电大体可以分为直击雷、雷电感应、球雷、雷电侵人波等。

一、雷电的危害

雷电有电性质、热性质、机械性质等多方面的破坏作用，可能带来极为严重的后果。

（1）火灾和爆炸。

（2）触电。

（3）设备和设施毁坏。

（4）大规模停电。

二、防雷装置

避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器都是经常采用的防雷装置。一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。上述针、线、网、带都只是接闪器;避雷器是一种防止雷电冲击波的防雷装置。

1.接闪器

避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都可作为接闪器，建筑物的金属屋面可作为第一类工业建筑物以外其他各类建筑物的接闪器。这些接闪器都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后，通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免受雷击。

接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性。接闪器最小尺寸见表5-1。接闪器装设在烟囱上方时，由于烟气有腐蚀作用，应适当加大尺寸。

避雷线一般采用截面积不小于35mm²的镀锌钢绞线。

用金属屋面作接闪器时，金属板之间的搭接长度不得小于100mm;金属板下方无易燃物品时，其厚度不应小于0.5mm;金属板下方有易燃物品时，为了防止雷击穿孔，所用铁板、铜板、铝板厚度分别不得小于4mm、5mm、7mm;金属板不得有绝缘层。

接闪器焊接处应涂防腐漆。接闪器截面锈蚀30%以上时应予更换。

2.避雷器

避雷器有阀型避雷器、管型避雷器等，是用来保护电力设备，防止高电压冲击波侵入的安全措施。保护原理是将避雷器装设在被保护物的引入端，其上端接在线路上，下端接地，正常时避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统运行。当雷击的高压冲击波袭来时，避雷器因间隙击穿而接地，从而强行切断了高压冲击波。雷电流通过后，避雷器间隙又恢复绝缘状态，以使系统正常运行。

3.引下线上验

防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性的要求。引下线常采用圆钢或扁钢制成，圆钢直径一般为8mm（装在烟囱上的引下线不应小于12mm），扁钢尺寸为48mm×4 mm（装在烟囱上的引下线不应小于100mm×4mm），沿建筑物外墙明敷时，圆钢直径不小于10mm，扁钢尺寸25mm×4mm。如果采用钢绞线作引下线，其截面积不应小于25mm²。

引下线应取最短的途径，避免弯曲，建筑物的金属构件（如消防梯等）可作为引下线，但所有金属构件之间均应连成电气通路。

地面上1.7m至地面以下0.3m的一段引下线应加保护管，采用金属保护管时，应与引下线连接起来，以减小通过雷电流时的电抗。

如果建筑物屋顶没有多支互相连接的避雷针、线、网、带，其引下线不得少于两根，其间距不得大于18～30m。

为了便于测量接地电阻和检查引下线，在各引下线距地面1.8m 以下的一处应设置断接卡。

引下线应进行防腐处理，禁止使用铝导线作引下线。引下线截面锈蚀30%以上应更换。

4.接地装置

防雷接地装置与一般接地装置的要求大体相同，但所用材料尺寸应稍大于其它接地装置的尺寸。

防雷接地电阻一般是指冲击电阻。接地电阻值的要求视防雷种类、建筑物的类别而定。

防直击雷接地电阻对工业第一类、二类建（构）筑物不得大于10Ω。对工业第三类建（构）筑物不得大于30Ω。防雷电感应的接地电阻不大于10Ω，防雷电侵入波的接地，电阻不大于30Ω。阀型避雷器的接地电阻不大于10Q。

三、直击雷防护的措施

装设避雷针、避雷线、避雷网、避雷带是直击雷防护的主要措施。避雷针分独立避雷针和附设避雷针。独立避雷针是离开建筑物单独装设的。一般情况下，其接地装置应当单设。严禁在装有避雷针的构筑物上架设通信线、广播线或低压线。利用照明灯塔作独立避雷针支柱时，为了防止将雷电冲击电压引进室内，照明电源线必须采用铅皮电缆或穿入铁管，并将铅皮电缆或铁管埋人地下经10m以上（水平距离，埋深0.5～0.8m）才能引进室内。独立避雷针不应设在人经常通行的地方。

附设避雷针是装设在建筑物或构筑物屋面上的避雷针。如系多支附设避雷针或其他接闪器，应相互间连接，并与建筑物或构筑物的金属结构连接起来 ;其接地装置可以与其他接地装置共用，宜沿建筑物或构筑物四周敷设;其接地装置的接地电阻不宜超过1～2Ω，如利用自然接地体，为了可靠起见，还应装设人工接地体，人工接地体的接地电阻不宜超过5Ω。

露天装设的有爆炸危险的金属贮罐和工艺装置，当其壁厚不小于4mm 时，一般不再装设接闪器，但必须接地;接地点不应少于两处，其间距离不应大于30m，冲击接地电阻不应大于30Ω。如金属贮罐和工艺装置击穿后不对周围环境构成危险，则允许其壁厚可降低为2.5mm。

35kV以下的线路，一般不沿全线架设避雷线;35kV以上的线路，一般沿全线架设避雷线;在多雷地区，110kV以上者，宜架设双避雷线;220kV以上者，应架设双避雷线。

35kV及以下的高压变配电装置宜采用独立避雷针或避雷线变压器的门型构架上不得装设避雷针或避雷线。如变配电装置设在钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物内，要在屋顶上装设附设避雷针。

四、二次放电防护的措施

防雷装置承受雷击时，其接闪器、引下线和接地装置呈现很高的冲击电压，可能击穿与邻近的导体之间的绝缘，造成二次放电为了防止二次放电，不论是空气中或地下，都必须保证接闪器、引下线、接地装置与邻近导体之间有足够的安全距离。在任何情况下，第一类防雷建筑物防止二次放电的最小距离不得小于3 m，第二类防雷建筑物防止二次放电的最小距离不得小于2m。不能满足间距要求时应予跨接。

五、感应雷防护的措施

雷电感应也能产生很高的冲击电压，在电力系统中应与其他过电压同样考虑;在建筑物和构筑物中，主要应考虑由二次放电引起爆炸和火灾的危险。无火灾和爆炸危险的建筑物和构筑物一般不考虑雷电感应的防护。

为了防止静电感应产生的高电压，应将建筑物内的金属设备、金属管道、金属构架、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮，以及突出屋面的放散管、风管等金属物件与防雷电感应的接地装置相连。屋面结构钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路。对于金属屋顶，应将屋顶妥善接地;对于钢筋混凝土屋顶，应将屋面钢筋焊成5～12m的网格，连成通路并以接地;对于非金属屋顶，宜在屋顶上加装边长5～12m 的金属网格，并予以接地。

为了防止电磁感应，平行敷设的管道、构架、电缆相距不到100mm 时，须用金属线跨接;跨接点之间的距离不应超过30 m;交叉相距不到100mm 时，交叉处也应用金属线跨接。

管道接头、弯头、阀门等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处也应用金属线跨接。

六、雷电冲击波防护的措施

对于建筑物，雷电冲击波可能引起火灾或爆炸，也可能伤及人身，为防止雷电冲击波沿低压线进入室内，可采用以下措施∶

（1）全长直接埋地电缆供电，入户处电缆金属外皮接地。

（2）架空线转电缆供电，架空线与电缆连接处装设阀型避雷器，避雷器、电缆金属外皮、绝缘子铁脚、金具等一起接地。

（3）架空线供电，入户处装设阀型避雷器或保护间隙，并与绝缘子铁脚、金具一起接地。

室外天线的馈线临近避雷针或避雷针引下线时，馈线应穿金属管或采用屏蔽线，并将金属管或屏蔽接地。如馈线未穿金属管，又不是屏蔽线，则应在馈线上装设避雷器或放电间隙。

七、人身防雷的措施

雷暴时，由于带电积云直接对人体放电、由于雷电流入地产生对地电压，以及由于二次放电等都可能对人造成致命的电击。因此，应注意必要的人身防雷安全要求。

雷暴时，非工作必须，应尽量减少在户外或野外逗留;在户外或野外最好穿塑料等不浸水的雨衣;如有条件，可进入有宽大金属构架或有防雷设施的建筑物、汽车或船只;如依靠建筑屏蔽的街道或高大树木屏蔽的街道躲避，要注意离开墙壁或树干8m以外。

雷暴时，应尽量离开小山、小丘、隆起的小道，应尽量远离海滨、湖滨、河边、池塘旁，应尽量避开铁丝网、金属晒衣绳以及旗杆、烟囱、宝塔、孤独的树木，还应尽量远离没有防雷保护的小建筑物或其他设施。

雷暴时，在户内应注意防止雷电侵入波的危险，应离开照明线、动力线、电话线、广播线、收音机和电视机电源线、收音机和电视机天线、以及与其相连的各种金属设备，以防止这些线路或设备对人体二次放电。调查资料表明，户内70%以上对人体的二次放电事故发生在相距1m以内的场合，相距1.5m以上者尚未发现死亡事故。由此可见，雷暴时人体最好离开可能传来雷电侵入波的线路和设备1.5m 以上。应当注意，仅仅拉开开关对于防止雷击是起不了多大作用的。

雷雨天气，还应注意关闭门窗，以防止球雷进入室内造成危害。