直擊雷損壞設備的原因分析和防護方法

（廈門市同安區氣象局 福建廈門361100）

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雷電災害對人類的威脅較大，有時會造成較大的經濟損失和嚴重的人員傷亡。本文從建筑物設備及防雷措施入手，分析了直擊雷損壞設備的原因，并探究其防護方法，為防雷技術工作提供了可參考的意見。

雷設備原因分析和防護方法

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

圖1 建筑物內設備受雷擊分析示意圖

（2）假設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，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，就會發生設備工作地線與建筑物樓板到處打火的現象（反擊），因為100kV的電位差可擊穿的空氣距離達300～500mm（由當時的空氣絕緣程度而定）。

（3）如果RG與RS相距較遠（如20m以上），設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備工作地線。但雷擊時，工作人員剛好與設備機殼相接觸，人身體上的某一部位又與地板或墻壁相接觸，雷電將會流過人體進入設備工作接地，人身安全必將受到傷害。

（4）當1.2項和1.3項的事故發生后，高電位進入設備擊穿設備的電源端或信號端口，雷電從電源線或信號線流出，構成了雷電流回路，使設備受到損壞，造成雷電電流波的低電位引入現象。

①為了避免（2）項和（3）項事故的發生，RG與RS必須是同一個接地體，即設備工作地和防雷地必須聯合接地；聯合接地后，人身安全了。

②聯合接地后，設備就安全了嗎？不，雷擊時，設備機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生的線電壓降很大（分布電感產生的線電壓將在下一節討論），很難保證設備A與B與C之間的地電位是相等的，當電位差大于100V以上就有可能使SC、SB、SA和S的接口通過信號連接線將雷電流（或過電壓）引入而損壞接口；當雷電產生的電位差大于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備的現象，就得盡量減少各點之間的電位差。具體方法是：各樓層的設備工作地GA、GB、GC應與該樓層的建筑物主鋼筋相連（至少兩點相連），并在機房內組成環形匯集環，如圖2所示。接在匯集環上的設備1與設備2如果互相連網，在雷擊時，因其地電位差極小，從而避免了雷擊反擊損壞。

圖2 機房內的環形接地匯集環

④禁止在機房內用細小的銅線將設備串聯接地，因為導線的分布電感和線阻，將使各接地點之間電位差增大。

⑤如機房內的環形接地體無法與大樓內的主鋼筋相連，則用兩條銅線同時引下，銅線的截面積不宜小于35mm2，環形接地體與設備的電源插座相連或與設備相連，其連接導線長度最長為10cm。

（5）進入和引出大樓的各種線路均加裝避雷器。且應與設備的工作接地相連。

（6）由于直擊雷入地的電流強度極大，因此在雷電流入地的過程中，將產生極強的電磁波，該電磁波會近距離感應在大樓內各種設備的線路上，產生感應過電壓，從而使設備損壞。

①防止直擊雷的感應過電壓，傳統的辦法是將各線路進行屏蔽處理或在每一個線路的設備輸入、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度。

直擊雷損壞設備的原因分析和防護方法

■陳國鎮 許永年

Q938.1+2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-463-1