說(shuō)到防雷,可能不少人首先會(huì )想到避雷針,而“避雷針”這一概念,很容易讓大家對防雷的概念造成誤解。
誤解 1避雷針是用來(lái)“避雷”的
其實(shí),避雷針的學(xué)名叫“接閃器”,它不是用來(lái)“避開(kāi)雷擊”的,而是用來(lái)“迎接閃電”的。避雷針,本質(zhì)上是引雷針。其保護的機理是將閃電引向自身,然后經(jīng)規劃好的路徑(引下線(xiàn))將電流引入大地,從而避免閃電直接擊中人、樹(shù)木、建筑物以及各種設施而引起的財產(chǎn)、生命損失事故。
誤解 2打雷時(shí),應離大樹(shù)越遠越好
大多數人都知道,在打雷時(shí),不能站在大樹(shù)下避雨。在網(wǎng)絡(luò )上搜索類(lèi)似的問(wèn)題,答案大多是“遠離孤立的大樹(shù)”、“離大樹(shù)越遠越好”之類(lèi),因為這類(lèi)事故最頻繁。但是這些說(shuō)法不完全準確,有一定的片面性。
在空曠的區域,孤立的大樹(shù),相當于一個(gè)避雷針,其遭受雷擊的概率最大。如果雷電擊中大樹(shù),而人站著(zhù)大樹(shù)下,可能會(huì )造成旁側閃絡(luò )、跨步電壓傷害,所以雷雨時(shí)“遠離”大樹(shù)是沒(méi)錯的。
旁側閃絡(luò )(離大樹(shù)較近的情況下,高電壓能直接擊穿空氣,對人體放電)
跨步電壓(離雷電流入地點(diǎn)越近,跨步電壓越大)
但是,在空曠的區域,
要離大樹(shù)多遠呢,越遠越好嗎?
其實(shí)不然。避雷針的保護范圍是有限的,當人離大樹(shù)太遠時(shí),就不在大樹(shù)這個(gè)“避雷針”的保護范圍之內,這樣人可能被雷電直接擊中(人體成了“避雷針”)。
現實(shí)中,經(jīng)常發(fā)生閃電直接擊中人的事故,比如農田雷擊事故,在農田中勞作的人被閃電直接擊中身亡。究其原因,主要有2點(diǎn):
1)農田里有水,相比而言其導電性更好。
2)在農田里,通常人是最高點(diǎn)。
那么如何計算避雷針的保護范圍呢?常用的方法之一是“滾球法”,該方法計算比較嚴格,可靠性高。
滾球法:至于為什么用“滾球法”,這是源于閃電先導的機理,閃電產(chǎn)生前,會(huì )形成多支下行的先導(“先鋒部隊”),先導一步步行進(jìn),當其中一個(gè)下行先導與地面物體的上行先導會(huì )合后,就會(huì )發(fā)生閃電放電。先導步進(jìn)的長(cháng)度和雷電流大小正相關(guān),而滾球半徑取決于先導步進(jìn)長(cháng)度。按不同的防雷等級,滾球半徑通常取30m、45m、60m這3種(滾球半徑越小,同樣高度的避雷針的保護范圍也越小,越不容易防范,對應的防雷等級越高)。
回到上面的問(wèn)題,應該離大樹(shù)多遠呢?我們可以舉一個(gè)例子來(lái)算一下。假設一個(gè)空曠的野外,樹(shù)高10m,滾球半徑30m,人的身高2m??梢韵胂笠幌?,一個(gè)半徑30m的“球”,可能從任何一個(gè)方向向你襲擊過(guò)來(lái),怎么才不會(huì )被這個(gè)球“砸”到呢。
根據模型計算,身高2m的人,當離大樹(shù)的距離超過(guò)22.4-10.8=11.6m時(shí),就不在大樹(shù)的保護范圍之內(圖中的綠色斜線(xiàn)部分)。
另外,我們要和大樹(shù)保持一個(gè)安全距離,這個(gè)安全距離,有人說(shuō)至少2m,也有說(shuō)至少3m、5m的,在此我們取最保守的5m安全距離(實(shí)際不光要考慮樹(shù)干,還要考慮樹(shù)的枝葉,如果離樹(shù)干距離足夠大,而人的頭頂離伸過(guò)來(lái)的樹(shù)枝很近,也存在危險的,模型中以距樹(shù)干的距離進(jìn)行了簡(jiǎn)化計算)。所以該模型中,人與大樹(shù)的安全距離是5—11.6m。
而在城市里,有很多高樓大廈(一般都會(huì )安裝避雷針),我們沒(méi)必要在大樹(shù)下避雨,即使在大樹(shù)下避雨一般是沒(méi)什么危險的。
在此總結一下,雷電常見(jiàn)的傷害類(lèi)型和防范措施。
1、接觸電壓傷害,旁側閃絡(luò );
防范措施:不站在孤立的大樹(shù)下,不倚靠孤立的大樹(shù);不使用有線(xiàn)電話(huà);不接觸由室外進(jìn)入室內的導體/線(xiàn)路。
2、跨步電壓傷害;
防范措施:不站在孤立大樹(shù)下;站立時(shí)兩腳盡量并攏;不大步奔跑。
3、雷電直接擊中人體;
防范措施:躲到室內、車(chē)內,關(guān)好門(mén)窗;不站在高處,如山頂、屋頂;不要持有增加人體高度的物體,如釣魚(yú)竿、鋤頭、雨傘等,降低人體高度(下蹲);遠離潮濕空曠的地區,如農田、河岸,不要下水。
4、雷電破壞作用造成的再次傷害。
防范措施:遠離易燃物、爆炸物,避免雷擊引起的火災傷害;避免雷擊樹(shù)木/建筑物墻體造成的砸落傷害。
誤解 3裝好“避雷針”,防雷就做好了
避雷針屬于外部防雷設備,只能對直擊雷起到防護作用。而當避雷針接閃時(shí),雷電流瞬間通過(guò)引下線(xiàn)泄放到大地,會(huì )產(chǎn)生強大的雷電電磁脈沖(LEMP),俗稱(chēng)感應雷。感應雷會(huì )對電氣、電子系統造成大面積的破壞。而隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展,設備集成度越來(lái)越高,體積越來(lái)越小,對感應雷越來(lái)越敏感。
所以,防雷是一個(gè)綜合系統,不光要防直擊雷,還要防止感應雷。直擊雷破壞力強,但其是“點(diǎn)”破壞,而感應雷是“面”破壞。避雷針本質(zhì)上是引雷針,安裝避雷針后,被直擊雷擊中的概率會(huì )更高,所以對于工業(yè)控制系統、敏感設備而言,越是安裝了避雷針的地方,越是需要進(jìn)行感應雷防護。