潘志富

（連云港市市區(qū)水工程管理處，江蘇 連云港 222003）

雷電是正常的一種自然現(xiàn)象，也是自然災(zāi)害的一種。有研究發(fā)現(xiàn)，平均每秒會(huì)出現(xiàn)1900陣?yán)子辏野殡S500次閃電，這其中就有超過(guò)百個(gè)的炸雷擊落在地面，導(dǎo)致建筑物、電器等被破壞，進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)出現(xiàn)。這種十分壯觀的自然現(xiàn)象，破壞力也是非常巨大的[1]。1987年開(kāi)始，聯(lián)合國(guó)確定雷電為危害人類安全的十大災(zāi)害之一。水工程設(shè)施承擔(dān)著水工程管理及維護(hù)的責(zé)任，其所具有的防雷能力如何將會(huì)對(duì)水利工程安危及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生直接影響，因此，提高水工程防雷設(shè)施的能力尤為重要。

1 雷電知識(shí)概述

雷電是一種自然現(xiàn)象，它是大氣中的放電現(xiàn)象，多在積雨中出現(xiàn)。積雨云形成時(shí)，一些云團(tuán)帶正電荷，而另一些云團(tuán)帶負(fù)電荷。它們對(duì)大地產(chǎn)生靜電感應(yīng)，使得地面或建筑物表面出現(xiàn)異性電荷，當(dāng)電荷積累至一定程度時(shí)，不同電荷云團(tuán)間，或云團(tuán)與大地之間的電場(chǎng)強(qiáng)度可以直接擊穿空氣，并開(kāi)始產(chǎn)生游離放電，這個(gè)被稱為“先導(dǎo)放電”。云團(tuán)對(duì)地面的先導(dǎo)放電是云團(tuán)向地面做跳躍式發(fā)展的，當(dāng)?shù)竭_(dá)地面時(shí)，就會(huì)由地面產(chǎn)生向云團(tuán)的逆導(dǎo)主放電。在主放電階段，由于異性電荷會(huì)被劇烈中和，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的雷電流，并隨之出現(xiàn)較強(qiáng)烈的巨響及閃電，進(jìn)而形成雷電。雷電主要有直擊雷、感應(yīng)雷及雷電波侵入、球形雷等[2]。直擊雷指的是雷電直接在地面、防雷裝置以及建筑物上產(chǎn)生電效應(yīng)、機(jī)械力或熱效應(yīng)。感應(yīng)雷指的是雷電在雷云之間或雷云對(duì)地面的放電，并在戶外傳輸信號(hào)、設(shè)備連接線及電磁感應(yīng)處侵入設(shè)備，使得串聯(lián)線路中間或終端的電子設(shè)備運(yùn)行受到損害。感應(yīng)雷強(qiáng)度沒(méi)有直擊雷猛烈，但發(fā)生幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直擊雷。直擊雷只在雷云對(duì)地面閃擊時(shí)才可能對(duì)地面造成較大傷害，而感應(yīng)雷則不論雷云對(duì)地面閃擊或雷云對(duì)雷云出現(xiàn)閃擊都有可能導(dǎo)致其出現(xiàn)并造成相應(yīng)的災(zāi)害。雷電波侵入指的是雷電電流的峰值及陡度較大，在其周圍出現(xiàn)瞬變電磁場(chǎng)，在這電磁場(chǎng)中架空線路及管線都會(huì)感應(yīng)到電動(dòng)勢(shì)，并沿著線路直接侵入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)人身安全受到威脅[3]。球形雷是特殊雷電現(xiàn)象，一般類似紅色火焰的發(fā)光球體，直徑約為15 cm，存在時(shí)間很短，一旦接觸到物體或電氣設(shè)備時(shí)就會(huì)出現(xiàn)燃燒或爆炸，主要是沿著建筑物孔洞進(jìn)入室內(nèi)，多數(shù)沿帶電導(dǎo)體消失。

2 雷電對(duì)沿海水工程產(chǎn)生的危害

2.1 直接雷擊的影響

雷電直接擊中水工程建筑物或暴露在外的各種設(shè)備及線纜時(shí)，可能會(huì)在瞬間產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)伏乃至數(shù)十萬(wàn)伏的高壓，導(dǎo)致火花放電出現(xiàn)，進(jìn)而形成巨大的機(jī)械能量及熱能，對(duì)工程建筑物、設(shè)備產(chǎn)生威脅，甚至?xí)?duì)人身安全產(chǎn)生很大威脅[4]。

2.2 雷電波侵入

雷電雖然未對(duì)水工程建筑物或設(shè)備直接擊中，但擊中與建筑物或設(shè)備相連的金屬管線，利用傳導(dǎo)方式經(jīng)過(guò)電阻性耦合使得雷電波進(jìn)入建筑物中，對(duì)與建筑物或設(shè)備相連的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)生威脅。

2.3 雷擊電磁脈沖干擾

當(dāng)雷擊出現(xiàn)時(shí)，由于雷電流會(huì)迅速出現(xiàn)變化，在周圍空間出現(xiàn)瞬時(shí)變化的強(qiáng)電磁場(chǎng)，使得附近導(dǎo)體感應(yīng)到較強(qiáng)的電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)強(qiáng)大的雷擊電磁脈沖，經(jīng)感性耦合或容性耦合后，電磁輻射會(huì)出現(xiàn)脈沖過(guò)電壓及過(guò)電流導(dǎo)致相應(yīng)設(shè)備被損害[5]。隨著現(xiàn)今科技的發(fā)展，越來(lái)越多的水工程管理單位采用微機(jī)控制，而微電子設(shè)備所具有的高度集成化、小工作電流及低工作電平的特點(diǎn)，又導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度較低，耐過(guò)電壓及過(guò)電流能力較差等缺點(diǎn)，因此很容易導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)誤動(dòng)作，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被永久性破壞。

2.4 地電位反擊

當(dāng)水工程設(shè)備中未采用等電位接地等措施，且由于接地系統(tǒng)本身具有不同的接地途徑，導(dǎo)致沖擊接地電阻出現(xiàn)差異。且當(dāng)對(duì)雷擊電流進(jìn)行瀉放時(shí)，地電位出現(xiàn)升高，且不平衡現(xiàn)象明顯，當(dāng)?shù)仉娢徊钜呀?jīng)超過(guò)設(shè)備本身具有的抗電強(qiáng)度后，也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)反擊，進(jìn)而影響水工程設(shè)備的正常使用。

3 沿海水工程防雷設(shè)施的管理及維護(hù)

3.1 外部防雷

在水工程防雷措施實(shí)施前，僅僅是在建筑物屋頂處設(shè)置避雷帶，而在其他地方?jīng)]有設(shè)置防雷措施，因此，需要對(duì)其他地方設(shè)置防雷措施，可以在建筑上裝設(shè)避雷針。由于水工程的建筑物多呈坡形瓦頂，設(shè)置其他避雷帶難度較大，且會(huì)對(duì)工程美觀性產(chǎn)生影響。更為重要的是，對(duì)沿海水工程來(lái)說(shuō)，雷雨季節(jié)也是防汛關(guān)鍵時(shí)期，室外工作在這時(shí)不可避免，為了保證人身安全，就可以選擇防護(hù)半徑較大的避雷針進(jìn)行直接的防直擊雷。根據(jù)防雷設(shè)計(jì)所需要參照的規(guī)范，應(yīng)該首先對(duì)建筑物預(yù)計(jì)次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)建筑物的防雷類別進(jìn)行確定。

3.2 內(nèi)部防雷

雷電侵入微電子設(shè)備的途徑是多樣的，傳播途徑主要有輻射耦合和傳導(dǎo)耦合。傳導(dǎo)耦合又分為傳導(dǎo)電阻耦合、電磁感應(yīng)及靜電感應(yīng)耦合等。也就是說(shuō)，雷電直接侵入計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)途徑有電源系統(tǒng)侵入、信號(hào)傳輸通道侵入及機(jī)房屏蔽不良、地電位反擊等。就電源防雷來(lái)說(shuō)，雷電過(guò)電壓對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生的損害是由電源線路引入導(dǎo)致的。依據(jù)雷電保護(hù)區(qū)的實(shí)際劃分，建筑物外部是直擊雷產(chǎn)生區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)的電子設(shè)備遭受損害的概率最大，危險(xiǎn)性最高，將其設(shè)置為0區(qū)。而建筑物內(nèi)部及計(jì)算機(jī)機(jī)房中所處的位置是非暴露區(qū)，可以將其分為1區(qū)及2區(qū)，越往建筑物內(nèi)部去，所遭受雷擊的危險(xiǎn)越低。由于水工程在防洪及供水上的突出意義，且在水工程中大量弱電自動(dòng)化設(shè)備被應(yīng)用，因此水工程的信息系統(tǒng)應(yīng)具備較高的防雷擊等級(jí)。就信號(hào)防雷來(lái)說(shuō)，水工程在建設(shè)工程監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，需要在其中安裝單體式信號(hào)避雷器，對(duì)室外智能球形攝像機(jī)實(shí)施控制信號(hào)防雷。由于經(jīng)費(fèi)限制，防雷設(shè)施在應(yīng)急改造過(guò)程中一般不會(huì)考慮信號(hào)防雷。但隨著現(xiàn)今信息技術(shù)的發(fā)展及普及應(yīng)用，信號(hào)防雷的重要性越來(lái)越突出?？梢酝ㄟ^(guò)在其中加裝網(wǎng)絡(luò)信號(hào)服務(wù)器或電話數(shù)據(jù)信號(hào)防雷器，加裝視頻信號(hào)防雷器等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的集中保護(hù)。

3.3 防雷電設(shè)施的維護(hù)

為了保證防雷電設(shè)施的可靠效果，就需要建立相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)制度。首先，每年應(yīng)在雷雨季節(jié)前做好防雷電設(shè)施的定期檢查工作，有時(shí)還可以根據(jù)具體情況展開(kāi)不定期檢查。其次，檢查防雷電設(shè)施各處明導(dǎo)體有無(wú)因銹蝕損傷而導(dǎo)致出現(xiàn)折斷，如出現(xiàn)銹蝕則需要及時(shí)更換。再次，檢查接閃器有無(wú)因雷擊后出現(xiàn)融化或折斷，避雷器瓷套有無(wú)出現(xiàn)裂紋等情況，定期對(duì)其展開(kāi)預(yù)防性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，還應(yīng)檢查斷接卡子有無(wú)出現(xiàn)接觸不良，檢查接地裝置周圍有無(wú)出現(xiàn)沉陷。最后，檢查有無(wú)因鋪設(shè)其他管道或挖土導(dǎo)致接地裝置中斷的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

沿海水工程防雷措施的設(shè)置情況是影響水工程正常運(yùn)行的重要因素，甚至直接影響水工程的安危及工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此相關(guān)管理部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水工程防雷措施的重視。隨著現(xiàn)代化水工程的推進(jìn)，水工程管理設(shè)施的信息化及自動(dòng)化程度越來(lái)越高，提高水工程防雷管理能力顯得尤為重要。本文簡(jiǎn)單分析了水工程防雷設(shè)施的設(shè)置情況，使得水工程防雷能力得到加強(qiáng)，保障水工程運(yùn)行的安全性，具有十分顯著的效果，是保障水工程經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的有益舉措。

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