直击雷损坏设备的原因分析和防护方法

（厦门市同安区气象局 福建厦门361100）

（厦门市同安区气象局 福建厦门361100）

雷电灾害对人类的威胁较大，有时会造成较大的经济损失和严重的人员伤亡。本文从建筑物设备及防雷措施入手，分析了直击雷损坏设备的原因，并探究其防护方法，为防雷技术工作提供了可参考的意见。

雷设备原因分析和防护方法

（1）图1是建筑物受直击雷后室内设备受损坏的示意图，图中A、B、C是处在不同楼层的电子设备；SA、SB、SC为各设备之间互相通信的信号线；S是与建筑物外的设备通信信号线；G1、G2、G3为不同楼层建筑物内部钢筋引下线；L、LA、LB、LC为设备供电线路；RS为设备工作接地，RG为建筑物防雷接地，GA、GB、GC为设备工作接地在主杆线上的接地点；PL、PS分别为电源避雷器和信号避雷器。

图1 建筑物内设备受雷击分析示意图

（2）假设雷电直接打在建筑物楼顶避雷带上，入地雷电流I＝100kA，RG＝1Ω、RS＝1Ω。此时，G1、G2、G3所处的各楼层的电位都将抬升100kV，如果GA、GB、GC与防雷地不相连接，就会发生设备工作地线与建筑物楼板到处打火的现象（反击），因为100kV的电位差可击穿的空气距离达300～500mm（由当时的空气绝缘程度而定）。

（3）如果RG与RS相距较远（如20m以上），设备工作接地线与楼板、墙壁绝缘较好，地电位的抬升不足以击穿设备工作地线。但雷击时，工作人员刚好与设备机壳相接触，人身体上的某一部位又与地板或墙壁相接触，雷电将会流过人体进入设备工作接地，人身安全必将受到伤害。

（4）当1.2项和1.3项的事故发生后，高电位进入设备击穿设备的电源端或信号端口，雷电从电源线或信号线流出，构成了雷电流回路，使设备受到损坏，造成雷电电流波的低电位引入现象。

①为了避免（2）项和（3）项事故的发生，RG与RS必须是同一个接地体，即设备工作地和防雷地必须联合接地；联合接地后，人身安全了。

②联合接地后，设备就安全了吗？不，雷击时，设备机壳通过工作地线流入接地体，由于地线的分布电感及线电阻产生的线电压降很大（分布电感产生的线电压将在下一节讨论），很难保证设备A与B与C之间的地电位是相等的，当电位差大于100V以上就有可能使SC、SB、SA和S的接口通过信号连接线将雷电流（或过电压）引入而损坏接口；当雷电产生的电位差大于800～1500V，电源输入端口LC、LB、LA也将损坏。

③要解决直击雷造成反击损坏设备的现象，就得尽量减少各点之间的电位差。具体方法是：各楼层的设备工作地GA、GB、GC应与该楼层的建筑物主钢筋相连（至少两点相连），并在机房内组成环形汇集环，如图2所示。接在汇集环上的设备1与设备2如果互相连网，在雷击时，因其地电位差极小，从而避免了雷击反击损坏。

图2 机房内的环形接地汇集环

④禁止在机房内用细小的铜线将设备串联接地，因为导线的分布电感和线阻，将使各接地点之间电位差增大。

⑤如机房内的环形接地体无法与大楼内的主钢筋相连，则用两条铜线同时引下，铜线的截面积不宜小于35mm2，环形接地体与设备的电源插座相连或与设备相连，其连接导线长度最长为10cm。

（5）进入和引出大楼的各种线路均加装避雷器。且应与设备的工作接地相连。

（6）由于直击雷入地的电流强度极大，因此在雷电流入地的过程中，将产生极强的电磁波，该电磁波会近距离感应在大楼内各种设备的线路上，产生感应过电压，从而使设备损坏。

①防止直击雷的感应过电压，传统的办法是将各线路进行屏蔽处理或在每一个线路的设备输入、输出端安装各种避雷器。

②可采用限流避雷针，限制入地的雷电流强度。

直击雷损坏设备的原因分析和防护方法

■陈国镇 许永年

Q938.1+2[文献码]B

1000-405X（2016）-10-463-1