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雷电对防空警报器的危害及对策

时间:2017-09-24   来源:中国人民防空网 作者:admin   字体显示: 默认    阅读:
        在现代社会生活中,各种各样的自然灾害时常威胁着人类的生命与财产安全,雷电灾害就是其中的一种。雷电是发生在大气层中的声、光、电并发的一种物理现象,通常是指带电的云层对大地之间的放电(亦称雷击)现象。凡是空气中导电微粒较多、地面高耸、地面和地下的电阻率较小的地带都易落雷而受到雷击。因此,各级人防部门在防空警报器的安装使用时,必须充分考虑到雷电的存在,切实做好雷电防范工作。

雷电的成因与雷击形式

  因地球磁场的变化,大气中总是含有大量以气态形式存在的正负带电粒子。气流的运动,使大气具有导电性,这些带电粒子的生成运动与不同的带电粒子的分离、聚合,使大气产生电场,导致雷电发生。带有电荷的雷云与地面的突起物或带异电荷的云层接近时,它们之间就会发生剧烈的放电。放电过程中,闪电通道内的电弧产生高温,可使周围空气极速膨胀,热消失后又迅速冷却,使空气极速收缩,从而引起剧烈的有声振动。在放电地点出现的强烈闪光和爆炸声,就是人们看到和听到的电闪雷鸣。
  雷电的放电电流约为2万安以上,放电电压约为l~l0亿伏,放电时间约为千分之一秒,局部范围会产生6000~l0000度以上高温,平均一次雷击发出的功率达200亿瓦以上,它的能量相当于—座小型核电站的输出功率。如此巨大的能量所造成的破坏程度人们可想而知。
雷击有多种形式,但直接危害人防指挥控制中心和人防警报器安全的,主要有以下4种形式:
  直击雷。带电云层对大地某一点发生迅猛放电,它会直接导致放电路径的物体(如警报器、收发天线、建筑物本身、配电设施以及相关人员)严重受损,并引发火灾。
  雷电波侵入。雷电不会直接放电在警报器或控制设备本身,而是对布放在建筑物外部的线缆上放电。线缆上的雷电波或过电压,几乎以光速沿着线缆路径扩散,侵入室内的电子设备,往往在人们听到雷声之前,室内电子设备就已损坏。因为以大型集成元件组成的电子设备,如人防警报器控制系统、计算机网络系统等普遍存在着暂态过压和过流耐受能力弱的缺点。
  感应过压。雷电发生在人防警报设施附近,即使不直接对地放电,仅在云层之间发生放电现象,也会产生巨大磁暴,在雷电区域形成强大的瞬变磁场,我们称为电磁脉冲或电磁辐射。雷电电磁脉冲(LEMP)的危害轻则造成网络设备受到干扰、数据丢失、产生误动或使系统暂时瘫痪,严重时击穿电子元件和烧毁线路板。
地电反击。如果雷电直接击中带有避雷装置的建筑物或接地网,电压会在数秒内被抬高数万或数十万伏,高度破坏性的雷电流,将从各个装置节点流向供电系统或各种网络信号系统,并可击穿大地绝缘而流向其他网络。从而产生地电反击而损坏电子设备,同时会对未实行等电位连接的导电回路诱发高电位而产生火花放电现象。还可能引起电力系统内部的电磁能量转化,产生内部过压,最终电流以浪涌方式危及人身安全和损坏电子设备。2008年6月26日天津市宝坻区人防办第2002号防空警报器及警报控制中间站的毁坏,就是由这种雷击造成的——雷电直击供电变压器产生。供电系统过压,高电压和强电流通过导线直接侵入警报控制系统,致使警报器接收控制板和警报控制中间站计算机毁坏,同时损毁的还有空调器、饮水机、办公电脑、UPS电源和照明灯具等设备设施。这次雷击严重影响了人防战备工作,并造成了巨大经济损失。

雷电的防御措施

  频繁发生的雷电灾害,对日益网络化、自动化的人防警报控制系统构成了严重威胁。为此,必须采取有效措施,确保人防警报控制系统安全运行,使其始终处于良好的战备状态。
根据人防警报布设特点和雷击发生的规律,警报防雷工作可分为外部防雷和内部防雷两种形式。外部防雷主要是通过高端加装避雷针,天线加装REVEX避雷器以及在线路上安装过压保护装置等措施对雷电流进行屏蔽、分流、接地,防止其直击并损害室内电子设备。内部防雷主要是通过多级保护措施来预防雷电电磁脉冲对人防指挥通信系统、计算机信息网络系统、警报控制台的电源和信号线路的损坏。在做系统防雷工程时,人防部门一般采用如下三级防护措施。一是在建筑物低压配电室的三相入线处安装第一级防雷器。市电线路是雷电入侵的主要通道之一,第一级防雷器放电电流较大,可防直击雷损坏后续设备。本级保护为粗级防护。二是分别在设备所在楼层电源入线处前端及通信站配电盘的电线内芯安装第二级防雷器。本级防护为精级防护,它能将通过电源线路感应的雷电脉冲抑制在设备承受的安全电压范围之内。三是分别在分次级中心机房电源入线处、交换机所在楼层电源线路入线处以及所有重要的精密设备、UPS前安装第三级防雷器。本级防护是作为弱电设备的重点保护,目的是用分流(限流)技术将雷电过压(脉冲)分流至大地,同时机房内所有设备应做等电位连接,使整个建筑物成为一个良好的等电位体。当雷电击到这个建筑物时,在建筑物内部和附近基本上是一个等电位体,因此不会发生内部设备和人员被雷击或高电位反击情况。

安装警报器防雷设施应注意的问题
  人防警报器防雷设施的安装正确与否,直接关系到设备运行及操作人员生命安全,必须高度重视,严格按规程办事。根据我们的工作实践,技术人员在安装警报器防雷设施时需要注意以下几个方面的问题:一是所有通信站、点(警报指控中心、接收箱站)都必须按规范建立在联合接地系统、均压等电位分区保护的基础上。二是无论是通信大楼,还是警报设施,都必须采用层层防雷措施的防护原则,不能存侥幸心理。三是警报器及其他装置的接地电阻应符台建筑物防雷接地规范和通信行业防雷接地标准。根据通信机房、警报站点所处的环境,应从电线电缆引入开始,安装多级防雷保护器。四是防雷装置的接地线应尽可能的短。在雷击情况下,接地线的阻抗主要取决于接地线的电感,而电感主要取决于接地线的长度。因此,接地线只有短、粗、直,减少不必要的弯曲打圈和迂回,才能达到更佳的防雷效果。五是应在雷雨季节到来之前和过后对避雷器系统进行例行检查,重点测试它们的动作电压和额定电压下的漏电流,如发现其变化超出规定范围就应及时换掉,以避免发生灾难性后果。