摘 要：每年4～9月是華南地區(qū)雷電災(zāi)害的多發(fā)季節(jié)，雷電災(zāi)害給人民帶來生命安全和財(cái)產(chǎn)損失。本文介紹雷電產(chǎn)生的原因，對(duì)施工機(jī)械的危害以及對(duì)雷電災(zāi)害的預(yù)防方法和技術(shù)，這些方法和技術(shù)對(duì)同行在施工過程中預(yù)防雷電災(zāi)害具有普遍的參考意義。
　　1　雷電的產(chǎn)生
　　雷電是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象。關(guān)于雷電的產(chǎn)生有多種解釋理論，通常我們認(rèn)為由于大氣中熱空氣上升，與高空冷空氣產(chǎn)生摩擦，從而形成了帶有正負(fù)電荷的小水滴。當(dāng)正負(fù)電荷累積達(dá)到一定的電荷值時(shí)，會(huì)在帶有不同極性的云團(tuán)之間以及云團(tuán)對(duì)地之間形成強(qiáng)大的電場，從而產(chǎn)生云團(tuán)對(duì)云團(tuán)和云團(tuán)對(duì)地的放電過程，這就是通常所說的閃電和響雷。具體來說，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的凍結(jié)、云體的碰撞等均可使云粒子起電。一般云的頂部帶正電，底部帶負(fù)電，兩種極性不同的電荷會(huì)使云的內(nèi)部或云與地之間形成強(qiáng)電場，瞬間劇烈放電爆發(fā)出強(qiáng)大的電火花，也就是我們看到的閃電。在閃電通道中，電流極強(qiáng)，溫度可驟升至2萬攝氏度，氣壓突增，空氣劇烈膨脹，人們便會(huì)聽到爆炸似的聲波振蕩，這就是雷聲。
　　2　雷電危害的種類
　　雷擊的危害主要有三方面：第一是直擊雷。是指雷云對(duì)大地某點(diǎn)發(fā)生的強(qiáng)烈放電。它可以直接擊中設(shè)備，雷電擊中架空線，如電力線，電話線等。雷電流便沿著導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，從而造成損壞。第二是感應(yīng)雷。它可以分為靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)。當(dāng)帶電雷云（一般帶負(fù)電）出現(xiàn)在導(dǎo)線上空時(shí)，由于靜電感應(yīng)作用,導(dǎo)線上束縛了大量的相反電荷。一旦雷云對(duì)某目標(biāo)放電,雷云上的負(fù)電荷便瞬間消失,此時(shí)導(dǎo)線上的大量正電荷依然存在,并以雷電波的形式沿著導(dǎo)線經(jīng)設(shè)備入地，引起設(shè)備損壞。當(dāng)雷電流沿著導(dǎo)體流入大地時(shí),由于頻率高,強(qiáng)度大，在導(dǎo)體的附近便產(chǎn)生很強(qiáng)的交變電磁場，如果設(shè)備在這個(gè)場中，便會(huì)感應(yīng)出很高的電壓，以致?lián)p壞。對(duì)于靈敏的電子設(shè)備，尤需注意。第三是地電位提高。當(dāng)10kA的雷電流通過下導(dǎo)體入地時(shí)，我們假設(shè)接地電阻為10Ω,根據(jù)歐姆定律,我們可知在入地點(diǎn)A處電壓為100kV。因A點(diǎn)與B、C、D點(diǎn)相連，所以這幾點(diǎn)電壓都為100kV。而E點(diǎn)接地，其電壓值為0，設(shè)備的D點(diǎn)與E點(diǎn)間有100kV的電壓差，足以將設(shè)備損壞。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明：直擊雷的損壞僅占15%，感應(yīng)雷與地電位提高的損壞占85%。目前，直擊雷造成的災(zāi)害已明顯減少，而隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，感應(yīng)雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。一般建筑物上的避雷針只能預(yù)防直擊雷，而強(qiáng)大的電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)雷和脈沖電壓卻能潛入室內(nèi)危及電視、電話及聯(lián)網(wǎng)微機(jī)等弱電設(shè)備。
　　3　防雷的方法和技術(shù)
　　在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然人類不可能完全控制暴烈的雷電，但是經(jīng)過長期的摸索與實(shí)踐，已積累起很多有關(guān)防雷的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，形成一系列對(duì)防雷行之有效的方法和技術(shù)。
　?。?）接閃　接閃就是讓在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電能量按照人們設(shè)計(jì)的通道泄放到大地中去。把一定保護(hù)范圍的閃電放電捕獲到，納入預(yù)先設(shè)計(jì)的對(duì)地泄放的合理途徑之中。避雷針是一種主動(dòng)式接閃裝置，其功能就是把閃電電流引導(dǎo)入大地。避雷線和避雷帶是在避雷針基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。采用避雷針是最首要、最基本的防雷措施。
　?。?）接地　接地就是讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓,避免發(fā)生反擊。過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨(dú)接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。防雷接地是防雷設(shè)施安裝驗(yàn)收規(guī)范中最基本的安全要求。
　?。?）均壓連接　接閃裝置在捕獲雷電時(shí)，引下線立即升至高電位，會(huì)對(duì)防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，并使其電位升高，進(jìn)而對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險(xiǎn)，最簡單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來，一直到接地裝置。金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備，如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體，特別是接閃裝置的距離達(dá)不到規(guī)定的安全要求時(shí)，則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。這樣在閃電電流通過時(shí)，所有設(shè)施立即形成一個(gè)“等電位島”，保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。
　　（4）分流　分流就是在一切從室外來的導(dǎo)線與接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼鳌．?dāng)直接雷或感應(yīng)雷在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí)，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。分流是現(xiàn)代防雷技術(shù)中迅猛發(fā)展的重點(diǎn)，是防護(hù)各種電氣電子設(shè)備的關(guān)鍵措施。由于雷電流在分流之后，仍會(huì)有少部分沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，這對(duì)于不耐高壓的微電子設(shè)備來說仍是很危險(xiǎn)的，所以對(duì)于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前應(yīng)進(jìn)行多級(jí)分流。采用分流這一防雷措施時(shí)，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因?yàn)楦郊釉O(shè)施的安裝或多或少地會(huì)影響系統(tǒng)的性能。
　　（5）屏蔽　屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起來，阻隔閃電的脈沖電磁場從空間入侵的通道。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對(duì)電子設(shè)備影響的最有效方法。
　　4　雷電對(duì)施工機(jī)械的危害及預(yù)防
　　公路施工作業(yè)處在露天環(huán)境下進(jìn)行。施工機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)特別是微電子控制裝置受雷電直擊或雷電感應(yīng)過電壓損害的幾率很大。京珠高速公路清遠(yuǎn)段地處石灰?guī)r山區(qū)，在雷雨季節(jié)是雷電襲擊的高發(fā)地區(qū)，每當(dāng)天空中烏云密布大雨來臨時(shí)，雷電往往會(huì)對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行正面的襲擊；而有時(shí)即使在天空中沒有雨云又不下雨的情況下，感應(yīng)雷也會(huì)時(shí)有發(fā)生，其產(chǎn)生的浪涌電壓入侵并損壞路面攤鋪機(jī)的微電控制裝置，為此，防雷工作勢在必行。
　?。?）在瀝青混合料攬拌廠場安裝避雷針裝置　由于瀝青混合料攪拌設(shè)備及其配套機(jī)械集中在一個(gè)生產(chǎn)廠場使用，比較容易進(jìn)行集中防雷，為此，在拌和廠場安裝避雷針。避雷針的高度高于攪拌樓的最高點(diǎn)，達(dá)到有效的保護(hù)半徑，防止雷電對(duì)任何一臺(tái)作業(yè)機(jī)械直擊。避雷針接地要可靠，由于石灰?guī)r山區(qū)的地質(zhì)土壤比較干硬，土壤電阻值過大，所以接地網(wǎng)的埋設(shè)與廣珠東線的做法不盡相同。接地網(wǎng)的角鋼樁點(diǎn)埋設(shè)土坑要求1.0m深左右，角鋼在土坑內(nèi)要露出20cm左右，在土坑內(nèi)按比例填滿木炭和顆粒生鹽作為降阻介質(zhì)，生鹽與木炭的重量比例為1:10，即1kg生鹽摻合10kg木炭，然后填土復(fù)蓋。這樣可以確保接地電阻值在4以下。當(dāng)雷電襲擊時(shí)由避雷針及其引線經(jīng)過接地網(wǎng)迅速將強(qiáng)大的雷電電流引入大地，防止雷電對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的直擊。此外，還對(duì)瀝青混合料攪拌操作控制室進(jìn)行屏蔽，做法是將操作室內(nèi)微電子控制系統(tǒng)的工作接地、保護(hù)接地與金屬結(jié)構(gòu)的控制室外殼用導(dǎo)體連接在一起，再通過接地引線引入地下接地網(wǎng)，使它們保持相等的地電位，預(yù)防靜電及雷電。
　　(2)對(duì)路面攤鋪機(jī)械電氣控制裝置裝設(shè)過電壓保護(hù)器　由于路面攤鋪機(jī)械是隨時(shí)移動(dòng)作業(yè)的，不可能集中避雷，而處在露天環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)械電氣控制裝置最容易受感應(yīng)雷浪涌電壓的入侵，例如瀝青瀝青攤鋪機(jī)控制路面平整度和控制機(jī)械定位的壓力傳感器等就深受其害。為了保護(hù)這些控制靈敏度極高的機(jī)械微電子控制裝置免遭感應(yīng)雷浪涌電壓入侵損毀，根據(jù)每臺(tái)機(jī)械控制裝置的不同構(gòu)造特點(diǎn)，對(duì)其裝設(shè)過電壓保護(hù)器。
　　5　結(jié)束語
　　雷電災(zāi)害對(duì)機(jī)械電氣控制裝置特別是微電子裝置的侵害是一種常見的自然災(zāi)害，為避免雷電對(duì)其侵害，應(yīng)根據(jù)機(jī)械電氣控制設(shè)備的不同構(gòu)造特點(diǎn)而采用不同的防雷方法。只要合理地選用防雷設(shè)備，應(yīng)定期由專業(yè)防雷公司檢測防雷設(shè)施，評(píng)估防雷設(shè)施是否符合國家規(guī)范要求，施工項(xiàng)目應(yīng)設(shè)立防范雷電災(zāi)害責(zé)任人，負(fù)責(zé)防雷安全工作，建立各項(xiàng)防雷安全工作，建立各項(xiàng)防雷設(shè)施的定期檢測，雷雨后的檢查和日常的維護(hù)。施工單位在防雷設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境、被保護(hù)物的特點(diǎn)，雷電活動(dòng)規(guī)律等因素綜合考慮，采用安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)施工。就會(huì)大大降低雷電災(zāi)害帶來的損失。