防雷系统方案.docx

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防雷系统方案

监控综合防雷方案

河北德实科技有限公司

第一部：

知识部分

第二部：

技术部分

第三部：

商务部分

第一部：

知识部分

第一章、雷电的形式和危害

雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间的迅猛放电，这种迅猛的放电过程产生强烈的闪光并伴随巨大的声音。

云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响；云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。

雷击有三种主要形式：

其一是带电的云层与大地上某一点之间的发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”。

其二是带电云层由于静电感应作用，使地面某些范围带上异种电荷。

当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“感应雷”。

其三是“球形雷”，它发生的机会很少，而且它存在的时间十分短，所以十分缺乏严谨的科学数据和分析，要对它进行研究十分困难。

因而，目前还不能完满地解释这种现象，或通过实验完满地重现这种现象。

虽然它发生的几率很小，但发生的次数也相当多。

每一次雷闪释放能量可高达数百兆焦耳（MJ）,强大的雷电流可使放电通道中瞬时温度升高到6000—10000°C，其产生的热效应、机械效应和电效应具有极大的破坏性，会致死人命，摧毁房屋建筑。

据有关部门估计，全世界平均每分钟发生雷电2000次，全球每年因雷击造成的人员伤亡超过1万人，所导致的火灾、爆炸等时有发生。

此外，随着科技的发展，特别是电子技术从本世纪六十年代的电子管元器件发展到八十年代的大型集成电路以来，人类于1973年可将1万个元件安置在1cm2上。

元件的耐受能量的能力已由0.1—10J降至10-8—10-6J，与一次雷闪所产生的能量相差悬殊。

雷电产生的强大电磁脉冲（LEMP），更具破坏性。

一次雷击可释放能量：

数百兆焦耳（MJ），而敏感电子设备耐受能量：

毫焦耳（MJ）。

例如：

由于LEMP的干扰，对无屏蔽的计算机当LEMP感应强度达到0.03GS时，计算机会误动；当LEMP感应强度达到0.75GS时，计算机会假性损坏；当LEMP感应强度达到2.4GS时，计算机会设备会永久性损坏。

因此，随着信息产业的迅猛发展，自动控制、通信和计算机网络等微电子设备和电子系统在气象行业内外得到日益增加的广泛应用，雷击事故带来的损失和影响也越来越大，常常使计算机网络、自动控制、微电子设备、通讯设备系统等现代化设备遭到损毁。

尤其是在经济发达国家和地区，雷击造成的电子设备直接经济损失达雷电灾害总损失的80%以上。

雷电灾害已成为联合国公布的10种最严重的自然灾害之一。

雷电灾害被列为“电子时代的一大公害”。

过电压及雷击（直接、间接）造成的损失雷电灾害，也是目前中国十大自然灾害之一。

据统计，我国有21个省、区、市雷暴日在50天以上，最多的可达134天。

1998年和1999年两年，中国因雷击造成的直接经济损失达百万元以上的有38起。

每年因雷电灾害伤亡的人员约为3000-5000人，造成的财产损失在70—100亿元左右。

我国的雷电灾害损失80%以上涉及电子、通讯和配电系统。

如：

证卷交易所、卫星地面站机房、通信基站遭雷击，不仅会造成巨大的经济损失，也给社会带来难以估量的间接损失，对社会影响很大。

雷电流有以下几种破坏作用：

1．雷电流的热效应

在雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，由于雷电流幅值高达数十至数百千安，其热效应可以在雷击点局部范围内产生高6000~10000°C，甚至更高的温度，能够使金属熔化，树木、草堆引燃；当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时，可以将线路熔断。

这些由雷电流的巨大能量使被击物体燃烧或金属材料熔化的现象都属于典型的雷电流的热效应破坏作用，如果防护不当，就会造成灾害。

2．雷电冲击波效应作用

由于雷电通道中空气受热急剧膨胀，并以超声速度向四周扩散，其外围附近的冷空气被强烈压缩形成“激波”。

被压缩空气的外界被称为“激波波前”。

“激波波前”到达的地方，空气密度、压力和温度都会突然增加。

“激波波前”过后，该区域内空气压力下降，直到低于大气压力。

这种“激波”在空气中传播，会使附近的建筑物受到破坏，人、牲畜受到伤害，这种冲击波的作用就如同炸药在爆炸时对附近的建筑物、人和牲畜的损害一样。

雷雨云的庞大体积因迅速放电而收缩，当雷雨云内电应力突然解除时，在一部分带电雷云的流动压力将减少到0.3mm汞柱的程度，这样就形成了稀疏区和压缩区，它们以零点几Hz到几Hz的频率向外传播，这就形成了次声波，次声波对人、牲畜有伤害作用。

3．静电感应和电磁感应作用

雷电放电时，在附近的导体上产生静电效应和电磁感应，使导体产生火花引起爆炸或火灾。

当金属屋顶、输电线路或其他导体处于雷云和大地之间所形成的电场中时，导体上就会感应出与雷云性质相反的大量电荷（简称束缚电荷）。

雷云放电后，云与大地间的电场突然消失，导体上的电荷来不及立即流散，因而产生很高的对地电位。

这种对地电位称为“静电感应电压”。

当空间有带电的雷云出现时，雷云下的地面及建筑物等，都由于静电感应的作用而带上相反的电荷。

由于从雷云的出现到发生雷击（主放电）所需要的时间相对于主放电过程的时间要长得多，因此大地可以有充分的时间积累大量电荷。

当雷击发生后，雷云上所带的电荷，通过闪击与地面的异种电荷迅速中和，而某些局部，例如架空导线上的感应电荷，由于与大地间的电阻比较大，不能在短的时间内消失，这样就会形成局部感应高电压。

这种由静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有破坏作用。

图1.2雷云下架空线路图1.3雷云下架空线路的

感应电荷积聚感应过电压波

由于雷电流有极大峰值和陡度，在它周围的空间有强大的变化的电磁场，处在这电磁场中的导体会感应出较大的电动势。

由于雷电流有极大峰值和陡度，在它周围的空间出现瞬变电磁场，处于这瞬变电磁场之中的导体会感应出较大的电动势。

图1.4电磁感应作用原理图

5．高电位引入与反击：

雷电引入高电位是指直击雷或间接雷从输电线、通信电缆、无线电天线等金属的引入线引入建筑物内，发生闪击而造成的雷击事故。

高电位沿导线输入是用电设备被雷击的原因。

高电位输入造成的雷击事故，占雷击事故的大多数，所以凡是有用电装置的地方，都必须对高电位输入加以防备。

雷电反击：

雷电反击通常是指接受直击雷的金属体（包括接闪器、接地引线和接地体）在接闪瞬间与大地间存在很高的电压U，这电压对与大地连接的其他金属物品发生闪击（又叫闪络）的现象称为反击。

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。

第二章、河北雷灾案例

据河北省气象局防雷中心统计，河北省大部分城市年雷暴日在三四十天左右，其中又以承德、张家口两市为多。

从雷暴日的数字及雷灾损失上看，河北省的雷电灾害比南方各省要小得多，但由于气候原因，雷击事故往往在七月中下旬至八月中上旬之间密集高发，因而显得相当触目惊心。

据气象资料显示，2006年全省共发生雷击事故392起，因雷灾造成死亡23人，伤18人，引起火灾或爆炸5起，损坏建筑物15处，损坏电力设施、电梯、电子电器设备、家用电子电器设备、加油站、加油机、程控交换机等通信设施数千件，直接经济损失高达1085万元。

以下是摘选的2006年我省部分雷灾案例：

7月30日午夜，工商银行某县级市支行12层大厦遭受雷电袭击。

据值班人员回忆，当夜雷声一直响个不停，24时左右，在睡梦中忽然感觉眼前闪过一个火球，起身时屋里已经停电，整个大厦只剩应急灯照明，监控设备也失灵了。

当时以为是跳闸了，第二天一早才发现，整个大厦金融联网系统、电子监控系统、消防报警系统、电梯、电视、空调、自动感应门、点钞机等电子电器设备大部分瘫痪，造成直接财物损失30多万元，并影响到当日市内部分单位工资发放，一部分数据资料至今未能恢复。

事后据气象部门调查发现，该大厦没有采取任何雷电感应方面的防护措施。

2006年6月6日下午4时10分许，张家口五一东大街北龙中学附近，7根万伏高压线被雷电击中，迅速起火，造成人民影院至五一东大街、建国路北部2000余户用电大户及居民停电。

2006年6月12日早晨6：

00左右，宣化县多处有线电视设施遭雷击，一些传输设备如：

放大器，分支器，供电电源和电视机等受到不同程度的损坏。

2006年6月14日14时40分左右，承德市某宾馆遭雷击，宾馆监控系统多数监控头、24台电视、5部电话、2部电梯全部损坏，直接经济损失7万元。

据分析原因为强直击雷及感应电波侵入。

2006年6月14日14时40分左右承德市某单位遭雷击，文物库机房电脑电机被击坏，监控机房击坏一个解码器，两个分码器和一个监视器，直接经济损失2万元。

据分析由于强直击雷及感应电波侵入造成。

2006年6月23日15时左右，滦平建龙铁矿遭雷击，造成6个监控头、3台电脑、核子秤主板和变压器油箱起火，直接经济损失5万元，据分析灾害造成原因是强直击雷及感应雷电波侵入造成。

第三章、防雷相关法规

《中华人民共和国气象法》

1999年10月31日第九届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议通过了《中华人民共和国气象法》，第一次将防雷减灾工作提升到了法律高度。

《防雷减灾管理办法》

中国气象局2004年6月26日发布了第8号令，即《防雷减灾管理办法》，其中部分条款如下：

第三条防雷减灾工作，实行安全第一、预防为主、防治结合的原则。

第五条 国家鼓励和支持防雷减灾的科学技术研究和开发，推广应用防雷科技研究成果，加强防雷标准化工作，提高防雷技术水平，开展防雷减灾科普宣传，增强全民防雷减灾意识。

”

《北京市防御雷电灾害若干规定》

北京市政府2002年7月16日第50次常务会议审议通过了《北京市防御雷电灾害若干规定》，自2002年9月1日起施行。

其中部分条款如下：

“违反第六条规定，应当安装防雷装置而拒不安装的，由市或者区、县气象局责令限期改正；逾期不改的，可以处３万元以下罚款；导致雷击发生重大或者特大安全事故的，依法追究法律责任。

　　第十四条　违反本规定第十条规定，拒不接受防雷检测或者经检测不合格拒绝整改的，由市或者区、县气象局责令改正，可以处２万元以下罚款。

”

《河北省防雷减灾管理办法》　　

2007年9月29日由省政府第90次常务会议讨论通过了《河北省防雷减灾管理

办法》，自2008年1月1日起施行。

其中部分条款如下：

“第十五条　下列建（构）筑物、场所或者设施必须安装防雷装置：

（一）建筑物防雷设计规范规定的一、二、三类防雷建（构）筑物；

（二）石油、化工等易燃易爆物品的生产或者储存场所；

（三）电力生产设施和输配电系统；

（四）航空、通信设施、广播电视系统、计算机信息系统；

（五）国家战略物资储备及其他重要物资的仓储场所，尚存地上建筑的各级文物保护单位；

（六）学校、宾馆、大型娱乐场所等人口聚集场所；

（七）法律、法规和规章及国家和本省技术规范规定应当安装防雷装置的其他场所和设施。

”

近几年，全国各省、市、县的政府都作出了关于防雷减灾工作的规定，对规范防雷减灾工作，加强全民防雷意识创造了良好的氛围。

第四章、避雷原理

雷云对大地的电压低则几百万V，高则千万V，甚至更高，雷云对大地一次闪击放电的的峰值电流平均为30多KA，它的瞬时功率为109~1012W以上，由于瞬时功率很大，所以它的破坏力是相当大的。

到现在为止，防直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，把雷电流接收下来，然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地。

所有的避雷装置都只是把雷击的几率和强度大大地降低，百分之百可靠的避雷装置即使做出来，造价也是十分昂贵的。

常用的接闪装置，如避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等，它们都是金属做成，安装在建筑物的最高点，如