所在的建筑物发生直击雷或侧击雷时,强大的雷电流将沿着建筑物的外墙及柱子流入地下。在这个过程中,由于建筑物的外墙或柱子有强大的雷电流流过,便在周围的空间产生电场和磁场,如果家用电器与外墙或柱子靠得太近,则可能受到损坏。
那么,如何才能确保家用电器和作用人员的安全呢?防雷技术规范和经验告诉我们:首先,建筑物应按防雷设计规范装设直击雷防护设施,如避雷针、引下线和接地体。它们能把雷电流的大部分引入地下泄放。其次,引入住宅的电源线、电话线、电视信号线均应屏蔽接地引入,这样部分雷电流又会泄入地下。
用户为确保安全,应在相应的线路上安装家用电器过压保护器(又名避雷器)。对一般家庭而言,需要3个避雷器:第一个是单相电源避雷器,第二个是电视机馈线避雷器,第三具是电话机避雷器。避雷器的作用是对从线路上入侵的雷电电磁脉冲进行分流限压,从而实现被避雷器保护的家用电器的安全。家用电器的安装位置应尽量离开外墙或柱子远一点。还要注意经常定期检查家用电器所共同使用的接地线,大多数的家用电器的外壳几乎都与这条接地线相连,其主要目的是对人身安全起保护作用。当安装避雷器时,所有避雷器的接地都是与这条接地线相连的,如果这条接地线松脱或断开,家用电器的外壳就可能带电,避雷也无法正常工作。
过去,许多人提出雷雨天不要使用家用电器,如拔下电视机的电源插头、天线插头、打雷时不要打电话。当然,这种做法是比较安全的,但有时会感到不方便,比如有人打电话来时,是接还是不接?电冰箱、空调机拔了电源便无法作用。打雷时家里没有人怎么办?因此,建议大家还是采取上述防雷方法。当然,目前条件不成熟时,拔掉所有插头也不失为一种应急措施。
近年来,许多厂家开发生产了一些家用电器防雷过电压保护器,有些家电厂家在产品中增加了过电压保护器件,声称能防雷击。这里要提醒广大用户,防雷需要进行系统工程,不是简单地加一两个元件或买一个防雷击电源插座就能解决的,为了安全可靠,还是去找各地防雷机构为您提供技术和产品咨询吧。
★☆避雷针是怎么避雷的?它会失效吗★☆
建筑物和种种重要设施的行之有效的避雷措施——避雷针是美国科学家富兰克林发明的。他用科学实验证明了闪电就是静电高压放电,之后避雷针防雷的技术也就有了科学的基础。200年来人们的长期实践,进一步证明了避雷针是可靠的。
在世界各地,处处可见避雷针的踪迹。楼层、厂房、烟囱、火箭航天器发射塔、卫星天线等的顶部高高地耸立着一根,甚至几根金属杆,那就是避雷针。
我国古建筑物中的宝塔,有些用铁链从塔顶引下,末端埋入水井中,这样的宝塔很少被雷击毁。中世纪,欧洲许多教堂的尖顶由于高耸于云端,常常是雷击的目标。但也有个别的高大建筑却能幸存下来。如有一座大教堂,以镀金的金属覆盖了教堂的圆顶,圆顶四周又竖起了一些尖头长铁棒。金属圆顶通过泄水铁管与地面的铁制下水槽相连。这些古建筑完整地保存下来,当年人们并不清楚其中的道理。只有在科学发展之后,人们才揭示出它们为什么未被雷击毁之谜。
1752年,富兰克林创制了世界上第一根避雷针。不久即在美国推广使用,随后英国从1762年,德国从1769年也开始陆续使用了避雷针。
避雷针为什么能避雷呢?
有人认为,避雷针在雷雨云的感应下产生尖端放电,能中和掉雷雨云中所带的电荷,从而避免发生雷击。也有人认为,避雷针是吸引闪电电流,并把它导入地下。我们必须弄清楚哪一种说法是正确的,才能设计避雷针,有效地避免雷击。
实验测量表明,避雷针在雷雨云的电场作用下所释放的电量是微不足道的。一根避雷针的尖端放电电流一般只有几个微安,而一次中等的雷击能释放大约25~30库仓的电量。这相当于几千根避雷针在几十分钟内放电的总电量。
富兰克林指出,避雷针在雷暴期间的放电电流太小了,它的作用是把闪电引向自身,并沿着它流入大地,不让闪电电流窜到建筑物的各部分去。
避雷装置一般地由接闪器、引下线和接地体三部分组成。避雷针只是接闪器的一种形式,是吸引闪电电流的金属导体,然后通过引下线把闪电电流引到接地体上。接地体是埋设在地下的导体,它可把闪电电流泄放到大地中去。
避雷针对于保护建筑物是很有益的,从安全角度看,最好对所有建筑物都进行防雷。高大的建筑物较易受雷击,然而,据国外一份资料统计,低矮民房受雷击的事例还是不少的,美国每年平均有2000多户民房遭雷击。为此,对一般居民来说普及有关防雷的知识还是很必要的。
安装避雷装置,要遵守下列主要原则。避雷针必须高于一切被它保护的建筑物。装置的各部分连接要牢靠,应采用电焊或气焊,不许采用绑接和锡焊。如果避雷装置接地下不好或安装不合规格,那么被它吸引的闪电电流就可能流窜到建筑物的其它部分,从而造成破坏。现代建筑就采用一种新的既经济又安全的防雷设施,称之为\暗装笼式避雷网\。把建筑物中
的金属结构沿钢筋连成一整体,构成一个大型金属网笼。这种笼式避雷网既起屏蔽作用,又充当引下线,是一种更加经济、美观的安全的防雷方式。你到大街上转一转,可看到很多新楼的屋顶上不再有高耸的金属杆和引下线了,那就是因为它们已用上笼式避雷网了。屋顶的各种金属物都用导体连到笼式避雷网上。在屋顶四周还应布设一条金属带,称避雷带,把它与避雷网接上。
安装了避雷装置的建筑物是否就万无一失不遭雷击了呢?那不一定。有些高大建筑物虽安装了避雷装置,但因接地线断裂等原因而\有形无用\了。可见要确保避雷装置发挥效能,不但要正确设计、正确安装,还要经常保养,使它经常处于良好状态,这样一般就可免受雷害了。这里我们对读者提出一个忠告:一定要重视科学,不要轻视避雷技术各种环节的科学原理。更不可自以为是地自行安装避雷针,那是危险的,弄不好,反而会\引雷入室\,反倒遭了雷击灾祸,这种事例不少。科学是马虎不得的,对雷电不能存侥幸心里。黄岛特大火灾就是一具惨痛教训。
★☆雷电侵袭的主要途径★☆
一、直接雷击的侵袭
雷电直接击中建筑物或暴露在空间的各种设备、各种架空金属线缆(如电力电缆、通信线路、网络布线等)。它可能在数微秒之内产生数万伏乃至数拾万伏的高压,产生火花放电,形成巨大的热能和机械能量,摧毁建筑物、设备,危及人身安全。
二、雷电波侵入
雷电虽然未直接击中建筑物或设备,但击中与本建筑物或设备相连的金属管、线,通过传导的方式经电阻性耦合将雷电波引入建筑物内,损害与之相连接的用电设备、通信设备、计算机网络等设备乃至危害人身安全。
三、雷击电磁脉冲干扰
雷击发生时,由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场,使附近导体上感应出很高的电动势,诱发强大的雷击电磁脉冲,经感性耦合、容性耦合或电磁辐射产生脉冲过电压和过电流损坏有关设备。随着科学技术的发展,大量采用微电子技术的、先进的计算机信息系统、监控、通信等网络日益广泛地应用于各种建筑物中。而微电子设备的高度集成化,低工作电平和小工作电流的特点,又带来绝缘强度低,耐过电压、过电流的能力差等致命弱点。美国研究报告[AD-722675]指出:当雷电活动时,磁感应强度达到0.07GS时,计算
机发生误动作,当磁感应强度超过2.4GS
时,计算机发生永久性损坏。因而雷电所产生的雷电电磁脉冲对微电子设备将产生严重的危害。根据统计,雷电对微电子设备的破坏而造成的损失,已远远超过了雷击火灾的损失,成为当今电子时代的一大公害。
四、地电位反击
当设备没有采取等电位接地措施的情况下,由于各接地系统本身的接地途径不同,冲击接地电阻差异,以及在泄放雷击电流时,所通过的雷击电流存在差异,导致地电位升高和不平衡,当地电位差超过设备的抗电强度时,即引起反击,损坏设备。
★☆防雷知识问答★☆
一、雷电是怎样形成的?
答:雷电是一种大气中放电现象,产生于积雨中,积雨云在形成过程中,某些云团带正电荷,某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应,使地面或建(构)筑物表面产生异性电荷,当电荷积聚到一定程度时,不同电荷云团之间,或云与大地之间的电场强度可以击穿空气(一般为25-30KV/cm),开始游离放电,我们称之为\先导放电\。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的,当到达地面时(地面上的建筑物,架空输电线等),便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里,由于异性电荷的剧烈中和,会出现很大的雷电流(一般为几十千安至几百千安),并随之发生强烈的闪电和巨响,这就形成雷电。
二、什么叫跨步电压?
答:跨步电压是雷电击中地面物,雷电流泄入大地并在土壤中散流开,由于土壤电阻率有一定分布,雷电流在地面上各点间就出现电位降,靠近雷击点,电流密度越大,电位降也就越大。如果人站在或行走在落雷点附近,在两脚间的电位降可使雷电流通过两脚和躯干的下部,人就会被击伤。这两脚间的电位降叫\跨步电压\。
三、在一类防雷中为什么在安装的独立避雷针(包括其防雷接地装置)至少距被保护的建筑物之间距离≥3米。
答:为了防止独立针遭直击雷击时对被保护物的反击。 四、什么叫均压环?在建筑防雷设计时,对均压环的设计有什么要求?
答:均压环是高层建筑物为防侧击雷而设计的环绕建筑物周边的水平避雷带。在建筑设计中当高度超过滚球半径时(一类30米,二类45米,三类60米),每隔6米设一均压环。
在设计上均压环可利用圈梁内两条主筋焊接成闭合圈,此闭合圈必须与所有的引下线连接。要求每隔6米设一均压环,其目的是便于将6米高度内上下两层的金属门、窗与均压环连接。
五、在各类防雷中对引下线和天面网格有什么要求? 答:引下线和天面网格通常用镀锌圆钢不小于φ8。 一、二、三类对应引下线间距不大于12米、18米、25米;
一、二、三类对应的天面网格5*5平方米(4*6平方米)、10*10平方米(8*12平方米)、20*20平方米(16*24平方米)。
六、在高土壤电阻率地区,降低防直击雷接地装置的接地电阻 宜采用什么方法? 答:规范P26第4.3.4条,在高土壤电阻率地区,降低接地电阻可采取下列方法之一: (1)采用多支线外引接地装置,外引长度不大于有效长度,即le=2 ρ。 (2)接地体埋于较深的低电阻率土壤中。 (3)采用降阻剂。 (4)换土。
七、什么叫雷电的反击现象?如何消除反击现象?
答:雷电的反击现象通常指遭受直击雷的金属体(包括接闪器、接地引下线和接地体),在接闪瞬间与大地间存在着很高的电压,这电压对与大地连接的其他金属物品发生放电(又叫闪络)的现象叫反击。此外,当雷击到树上时,树木上的高电压与它附近的房屋、金属物品之间也会发生反击。要消除反击现象,通常采取两种措施:一是作等电位连接,用金属导体将两个金属导体连接起来,使其接闪时电位相等;二是两者之间保持一定的距离。
八、金属油罐在防直击雷方面有什么要求?
答:金属油罐在防直击雷方面的要求:(1)贮存易燃、可燃物品的油罐,其金属壁厚度小于4毫米时,应设防直击雷设施(如安装避雷针);(2)贮存易燃、可燃物品的油罐,其金属壁厚度≥4毫米时,可不装防直击雷设施,但在多雷区也可考虑装设防直击雷设施。(3)固定顶金属油罐的呼吸阀、安全阀必须装设阻火器。(4)所有金属油罐必须作环型防雷接地,接地点不小于两处,其间弧形距离不大于30米,接地体距罐壁的距离应大于3米。(5)罐体装有避雷针或罐体作接闪器时,接地冲击电阻不大于10欧。
九、阴极保护装置通常采用什么材料?为什么?
答:阴极保护装置通常采和镁合金或锌合金。因为镁合金或锌合金是比铁活跃的金属元素,当经过特殊加工的镁合金或锌合金块与被保护的金属(铁)储罐连接后,镁合金或锌合金的负离子,通过连接导体不断移向埋在地下的金属储罐,使金属储罐得到一定量镁合金或锌合金的负离子,成为阴极,而镁合金或锌合金不断失去负离子,显示阳极的特性。就是因为这
些比较活跃的镁或锌的负离子,连续不断地移向金属储罐,从而补偿了储罐的腐蚀,而镁合金或锌合金经过多年使用后,使自己失去了防腐能力,牺牲了自己,所以这种装置又叫牺牲镁(锌)阳极,保护阴极(罐体)的一种装置。