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防雷知识连载(一)| 消除误解,科学防雷
电涌保护器SPD
防雷知识连载(一)| 消除误解,科学防雷 2019-10-21 防雷知识连载(一)| 消除误解,科学防雷 271

说到防雷,可能不少人首先会想到避雷针,而“避雷针”这一概念,很容易让大家对防雷的概念造成误解。

 

误解1: 避雷针是用来“避雷”的。

其实,避雷针的学名叫“接闪器”,不是用来“避开雷击”的,而是用来“迎接闪电”的,避雷针,本质是上是引雷针。其保护的机理是,将闪电引向自身,然后经规划好的路径(引下线)将电流引入大地,从而避免闪电直接击中人、树木、建筑物以及各种设施而引起的财产、生命损失事故。

 

误解2: 打雷时,应离大树越远越好。

大多数人都知道,在打雷时,不能站着大树下避雨。在网上搜索类似的问题,答案大多是“远离孤立的大树”、“离大树越远越好”之类,因为这类事故最频繁。但是这些说法不完全准确,有一定的片面性。


在空旷的区域,孤立的大树,相当于一个避雷针,其遭受雷击的概率最大。如果雷电击中大树,而人站着大树下,可能会造成旁侧闪络、跨步电压伤害,所以雷雨时“远离”大树是没错的。

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旁侧闪络(离大树较近的情况下,高电压能直接击穿空气,对人体放电)


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跨步电压(离雷电流入地点越近,跨步电压越大)


但是,在空旷的区域,要离大树多远呢,越远越好吗?其实不然。避雷针的保护范围是有限的,当人离大树太远时,就不在大树这个“避雷针”的保护范围之内,这样人可能被雷电直接击中(人体成了“避雷针”)。现实中,经常发生闪电直接击中人的事故,比如农田雷击事故,在农田中劳作的人被闪电直接击中身亡。究其原因,主要有2点:1)农田里有水,相比而言其导电性更好。2)在农田里,通常人是最高点。

 

那么如何计算避雷针的保护范围呢?常用的方法之一是“滚球法”,该方法计算比较严格,可靠性高。


至于为什么用“滚球法”,这是源于闪电先导的机理,闪电产生前,会形成多支下行的先导(“先锋部队”),先导一步步行进,当其中一个下行先导与地面物体的上行先导会合后,就会发生闪电放电。先导步进的长度和雷电流大小正相关,而滚球半径取决于先导步进长度。按不同的防雷等级,滚球半径通常取30m、45m、60m这3种(滚球半径越小,同样高度的避雷针的保护范围也越小,越不容易防范,对应的防雷等级越高)。

 

回到上面的问题,应该离大树多远呢?我们可以举一个例子来算一下。假设一个空旷的野外,树高10m,滚球半径30m,人的身高2m。

 

可以想象一下,一个半径30m的“球”,可能从任何一个方向向你袭击过来,怎么才不会被这个球“沾”到呢。

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根据模型计算,身高2m的人,当离大树的距离超过22.4-10.8=11.6m时,就不在大树的保护范围之内(图中的绿色斜线部分)。

 

另外,我们要和大树保持一个安全距离,这个安全距离,有人说至少2m,也有说至少3m、5m的,在此我们取最保守的5m安全距离(实际不光要考虑树干,还要考虑树的枝叶,如果离树干距离足够大,而人的头顶离伸过来的树枝很近,也存在危险的,模型中以距树干的距离进行了简化计算)。所以该模型中,人与大树的安全距离是5-11.6m。

 

而在城市里,有很多高楼大厦(一般都会安装避雷针),我们没必要在大树下避雨,即使在大树下避雨一般是没什么危险的。

 

在此总结一下,雷电常见的伤害类型和防范措施。

1. 接触电压伤害,旁侧闪络;

防范措施:不站在孤立的大树下,不倚靠孤立的大树;不使用有线电话;不接触由室外进入室内的导体/线路……。

2. 跨步电压伤害;

防范措施:不站在孤立大树下;站立时两脚尽量并拢;不大步奔跑……。

3. 雷电直接击中人体;

防范措施:躲到室内、车内,关好门窗;不站在高处,如山顶、屋顶;不要持有增加人体高度的物体,如钓鱼竿、锄头、雨伞等,降低人体高度(下蹲);远离潮湿空旷的地区,如农田、河岸,不要下水……。

4. 雷电破坏作用造成的再次伤害。

防范措施:远离易燃物、爆炸物,避免雷击引起的火灾伤害;避免雷击树木/建筑物墙体造成的砸落伤害……

 

误解3: 装好“避雷针”,防雷就做好了。

避雷针属于外部防雷设备,只能对直击雷起到防护作用。而当避雷针接闪时,雷电流瞬间通过引下线泄放到大地,会产生强大的雷电电磁脉冲(LEMP),俗称感应雷。感应雷会对电气、电子系统造成大面积的破坏。而随着电子技术的发展,设备集成度越来越高,体积越来越小,对感应雷越来越敏感。所以,防雷是一个综合系统,不光要防直击雷,还要防止感应雷。直击雷破坏力强,但其是“点”破坏,而感应雷是“面”破坏。避雷针本质上是引雷针,安装避雷针后,被直击雷击中的概率会更高,所以对于工业控制系统、敏感设备而言,越是安装了避雷针的地方,越是需要进行感应雷防护。



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相关阅读:


防雷知识连载(二)| 了解“感应雷”危害,针对性防护

防雷知识连载(三)| SPD的原理和选型

防雷知识连载(四)| 如何选择高品质SPD

防雷知识连载(五)| 如何配置电源SPD后备保护装置


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