巖土工程師輔導：雷電對施工機械的危害及預防

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

　　關鍵詞：雷電施工機械危害預防

　　1、雷電的產(chǎn)生

　　雷電是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象。關于雷電的產(chǎn)生有多種解釋理論，通常我們認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電荷的小水滴。當正負電荷累積達到一定的電荷值時，會在帶有不同極性的云團之間以及云團對地之間形成強大的電場，從而產(chǎn)生云團對云團和云團對地的放電過程，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、云體的碰撞等均可使云粒子起電。一般云的頂部帶正電，底部帶負電，兩種極性不同的電荷會使云的內(nèi)部或云與地之間形成強電場，瞬間劇烈放電爆發(fā)出強大的電火花，也就是我們看到的閃電。在閃電通道中，電流極強，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。是指雷云對大地某點發(fā)生的強烈放電。它可以直接擊中設備，雷電擊中架空線，如電力線，電話線等。雷電流便沿著導線進入設備，從而造成損壞。第二是感應雷。它可以分為靜電感應及電磁感應。當帶電雷云(一般帶負電)出現(xiàn)在導線上空時，由于靜電感應作用，導線上束縛了大量的相反電荷。一旦雷云對某目標放電，雷云上的負電荷便瞬間消失，此時導線上的大量正電荷依然存在，并以雷電波的形式沿著導線經(jīng)設備入地，引起設備損壞。當雷電流沿著導體流入大地時，由于頻率高，強度大，在導體的附近便產(chǎn)生很強的交變電磁場，如果設備在這個場中，便會感應出很高的電壓，以致?lián)p壞。對于靈敏的電子設備，尤需注意。第三是地電位提高。當10kA的雷電流通過下導體入地時，我們假設接地電阻為10Ω，根據(jù)歐姆定律，我們可知在入地點A處電壓為100kV.因A點與B、C、D點相連，所以這幾點電壓都為100kV.而E點接地，其電壓值為0，設備的D點與E點間有100kV的電壓差，足以將設備損壞。據(jù)有關統(tǒng)計表明：直擊雷的損壞僅占15%，感應雷與地電位提高的損壞占85%.目前，直擊雷造成的災害已明顯減少，而隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，感應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防直擊雷，而強大的電磁場產(chǎn)生的感應雷和脈沖電壓卻能潛入室內(nèi)危及電視、電話及聯(lián)網(wǎng)微機等弱電設備。

　　3、防雷的方法和技術

　　在科學技術日益發(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)過長期的摸索與實踐，已積累起很多有關防雷的知識和經(jīng)驗，形成一系列對防雷行之有效的方法和技術。

　　(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設計的通道泄放到大地中去。把一定保護范圍的閃電放電捕獲到，納入預先設計的對地泄放的合理途徑之中。避雷針是一種主動式接閃裝置，其功能就是把閃電電流引導入大地。避雷線和避雷帶是在避雷針基礎上發(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)范要求電子設備單獨接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設備的正常工作。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎的環(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。防雷接地是防雷設施安裝驗收規(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，引下線立即升至高電位，會對防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導體產(chǎn)生旁側閃絡，并使其電位升高，進而對人員和設備構成危害。為了減少這種閃絡危險，最簡單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導體等電位連接起來，一直到接地裝置。金屬設施、電氣裝置和電子設備，如果其與防雷系統(tǒng)的導體，特別是接閃裝置的距離達不到規(guī)定的安全要求時，則應該用較粗的導線把它們與防雷系統(tǒng)進行等電位連接。這樣在閃電電流通過時，所有設施立即形成一個“等電位島”，保證導電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側閃絡放電。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線與接地線之間并聯(lián)一種適當?shù)谋芾灼?。當直接雷或感應雷在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些導線進入室內(nèi)或設備時，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)代防雷技術中迅猛發(fā)展的重點，是防護各種電氣電子設備的關鍵措施。由于雷電流在分流之后，仍會有少部分沿導線進入設備，這對于不耐高壓的微電子設備來說仍是很危險的，所以對于這類設備在導線進入機殼前應進行多級分流。采用分流這一防雷措施時，應特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因為附加設施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。

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