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中國雷電災害的現(xiàn)狀
雷電災害是一種不可抗拒的自然性災害，危害著人類的人身和財產(chǎn)。安迅電源防雷器主要通過地區(qū)分析、行業(yè)分析、時間分析、人身雷電災害四個方面來講解中國雷電災害的現(xiàn)狀。1998-2001年全國直接經(jīng)濟損失超過100萬元的雷電災害每年都在10次以上.其損失每年都大于5000萬元。全國同期平均每年雷擊死亡379人.受傷310人。
一、雷電災害地區(qū)分析
全國重大雷電災害在空間上呈現(xiàn)明顯的區(qū)域性分布特點.1998-2001年這四年間.全國56次重大雷電災害的46.4%(約一半)發(fā)生在5個省，其中山東7次、廣東6次、江西5次、河南4次、浙江4次，這5省重大雷電災害的直接經(jīng)濟損失為8337萬元，占全國的57.9%;其余的發(fā)生在貴州等17個地區(qū)，另外，新疆等9個省區(qū)沒有重大雷電災害的記錄。圖6.1給出了1998-2001年中國重大雷電災害空間分布(各省用省會城市來表示).全國重大雷電災害主要分布在東南地區(qū)和華北地區(qū).形成一南一北的兩個明顯的雷災中心區(qū)。雷災在南方集中在浙江——江西——廣東，呈帶狀分布。在北方集中在山東和河南，呈圓形分布。這兩個雷災中心區(qū)在地形上具有很好的代表性，北區(qū)以平原為主。南區(qū)以山地為主。在直接經(jīng)濟損失方面，北區(qū)的損失強度為235萬元/次，比北區(qū)更嚴重的南區(qū)為383萬元/次，其原因主要是南區(qū)發(fā)生了3次損失都在1000萬元以上的重大
雷電災害.其中1998年2月和6月江西兩次棉麻儲備庫遭雷擊引發(fā)火災分別造成1800萬元和1200萬元的損失，2001年5月廣東某廠房遇雷擊并引發(fā)爆炸造成1000萬元的損失并有人員傷亡。這3次雷電災害都與倉儲行業(yè)有關，和下面所做的雷災行業(yè)分析的結(jié)果是吻合的.從整體來看，全國重大雷電災害在東部比西部更嚴重，其原因主要是社會狀況尤其是經(jīng)濟水平存在差異，經(jīng)濟相對發(fā)達的東部地區(qū)發(fā)生重大雷電災害的可能性較大。西南地區(qū)的雷電災害也比較嚴重，成為僅次于兩大雷災中心區(qū)的第三雷災區(qū)。整個廣大的西北地區(qū)是全國雷電災害輕的地區(qū)。
圖6.1 1998-2001年中國重大雷電災害空間分布圖(單位:次)
二、雷電災害行業(yè)分析
1998-2001年全國重大雷電災害56次分布在采礦、倉儲、電力、紡織、旅游、農(nóng)業(yè)、石化、通、冶金、醫(yī)藥等10個行業(yè).其中雷災嚴重的三大行業(yè)是通、電力和倉儲，雷災次數(shù)(指重大雷電災害次數(shù)，下同)分別為15次、14次和9次，占全部的67. 9%。這三大行業(yè)的直接經(jīng)濟損失為10757.8萬元，占全部的74.7%。圖6.2給出了1998-2001年中國重大雷電災害行業(yè)分布，實線代表雷災直接經(jīng)濟扭失，虛線代表雷災次數(shù)，行業(yè)損失和雷災次數(shù)的相關系數(shù)為0.6965，存在一定的相關性。通和倉儲行業(yè)具有代表性，通行業(yè)的重大雷電災害發(fā)生頻繁，而倉儲行業(yè)的經(jīng)濟損失嚴重。通行業(yè)自身的特點以及伴隨電子化的發(fā)展是導致雷電災害日益頻繁的根本原因，特別是雷電電磁脈沖(LEMP)的危害變得越來越嚴重，這也是雷電災害的發(fā)展趨勢之一。通行業(yè)的雷電災害往往有一個明顯的特點，就是其經(jīng)濟損失不僅存在嚴重的直接經(jīng)濟損失，而且伴有更嚴重的間接經(jīng)濟損失如服務中斷和數(shù)據(jù)丟失等。而倉儲行業(yè)的重大雷電災害的發(fā)生有兩個顯著的特點:一是雷災損失強度很大，即單次雷電災害造成的經(jīng)濟損失很高，全國9次重大雷電災害的直接經(jīng)濟損失高達5470萬元，平均607. 8萬元/次;二是雷災的后續(xù)危害很嚴重，容易發(fā)生雷擊火災和雷擊爆炸等，尤其是當雷電襲擊存放棉麻、火藥、糧食等易燃易爆物品的倉庫或廠房時.對重大雷電災害單次直接經(jīng)濟損失按行業(yè)進行比較，高的是倉儲行業(yè).其次為農(nóng)業(yè)、采礦和石化行業(yè)，居中的是電力、醫(yī)藥和冶金行業(yè)，而通、紡織和旅游行業(yè)低。
圖6.2 1998 -2001年中國重大雷電災害行業(yè)分布圖
(實線代表雷災直接經(jīng)濟損失，單位:萬元.坐標左軸;虛線代表雷災
次數(shù),單位:次,坐標右抽)三、雷電災害時間分析
全國1998-2001年56次重大雷電災害分布在各年分別為21次、17次、8次和10次，其中52次發(fā)生在4-8月的時間段內(nèi)，占全部的92.9%. 4-8月的重大雷電災害在很大程度上可以代表全年的同類災害，這一點在下面的雷電災害預測中將會得到應用。全部56次雷災按月統(tǒng)計。8月多為18次，其次7月為14次，1、3、11、12月為0次。圖6.3給出了1-12月的重大雷電災害次數(shù)的季節(jié)指數(shù)，顯著表明雷災集中發(fā)生在4-8月，尤其是7月和8月。雷電災害次數(shù)和直接經(jīng)濟損失之間的相關系數(shù)r為0.9284，具有良好
的相關性，因此，下面的雷電災害分析與預測將以雷災次數(shù)為主，其直接經(jīng)濟損失可以用雷災次數(shù)乘以單次雷災損失而得到.按月的距平百分率分析結(jié)果表明，重大雷電災害每月平均發(fā)生1.167次。1998年的7月與8月和1999年的7月與8月是主要的正偏移月份，而每年的1,2,3月和9,10,11,12月幾乎沒有重大雷電災害的發(fā)生，為主要的負偏移月份。雷災的發(fā)生呈現(xiàn)周期性，集中在每年的4-8月，并且有逐漸遞減的趨勢，重大雷電災害次數(shù)1998-2001年的48個月中平均每月遞減0.027次.但由于年度數(shù)據(jù)太少，并不能得出確切的雷災年際周期及年際趨勢。
圖6.3重大雷電災害次數(shù)的季節(jié)指數(shù)
四、人身雷電災害
雷電災害的危害不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟損失方面，也多造成人身傷亡。1998-2001年雷擊死亡人數(shù)每年分別為421,227,451和417人，四年共死亡1516人，平均每年379人；同期雷擊受傷分別為192,194,372和483人，四年共受傷1241人.平均每年310人.其中嚴重的1998年8月發(fā)生在湖北的庫雷災，一次性造成197人死傷。造成人身傷亡的雷擊多發(fā)生在海邊、河邊、樹下、農(nóng)村田間和山坡等易受雷擊的地方。全國雷電典型災害造成人身傷亡多的是廣東省，其次為廣西、貴州、福建、云南等4省區(qū)，這5個省區(qū)每年的雷擊人身傷亡人數(shù)占全國的60%左右，其中廣東約占全國的1/4。這類災害主要發(fā)生在廣大的農(nóng)村，具有很大的不確定性.很難得到根本的防治.有效的防治方法就是加強雷電災害的宜傳和教育，提高人們的防雷意識，讓人們主動避開易受雷擊的時候和遠離易受雷擊的地方。
對于雷電災害，開展災害預測是必要的，可以對未來雷電災害的風險評估提供重要的指導.鐘萬強等人對中國的雷電災害做過初步的預測，雷電災害的預測主要根據(jù)雷災與時間的關系，分別采用時間序列平滑法和季節(jié)變動預測法，預測結(jié)果表明，在2002-2005年期間全國將分別發(fā)生重大雷電災害14,12,11,11次，四年合計47次，平均每年12次，每年將造成直接經(jīng)濟損失約3000萬元，平均每年人身傷亡580人左右。
雷云對大地的電壓低則幾百萬伏，高則數(shù)千萬伏，甚至更高，雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均為30多千安，它的瞬時功率很高，由于瞬時功率很大，所以它的破壞力是相當大的。
到現(xiàn)在為止.直擊雷的防護都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)作為接閃器，把雷電流引下來，然后通過良好的接地裝置迅速而地引入大地。
常用的接閃裝置，如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)等，它們都是用金屬做成，安裝在建筑物的高點，如屋脊或尾角等易受雷擊的地方。避雷網(wǎng)是用金屬線、帶做成的網(wǎng)格，架在建筑物頂部空間或者利用建筑物屋面板筋連接成網(wǎng)格狀，然后與大地可靠地連接。
當高空出現(xiàn)雷云的時候，大地上由于靜電感應作用，必然帶上與雷云相反的電荷，然而接閃設備(避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)等)都處于地面上建筑物的高處.與雷云的距離近，而且與大地有良好的電氣連接，所以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大.比較容易吸引需電先導，使主放電集中到地面，因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊的幾率卻大大提高，所以就接閃器本身而言.它不但不能避免雷擊.相反是招來更多的雷擊，它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊.
由于接閃器都與大地有良好的電氣連接，使大地積存的電荷能量迅速與雷云的電荷中和。這樣由雷擊而造成的過電壓的時間大大地縮短.雷擊危害性就
大大減少。
雷擊的時候，雷云通過接閃器向大地放電的過程，可以近似用RC放電過程來模擬。因為大地和雷云之間相當于一個充了電的電容器，如圖1.5所示。圖中雷云與大地之間的電容用電容器C表示.雷云內(nèi)部和雷電流通道的電阻用R1表示，接閃器和它與大地之間連接的電阻(包括連接線的電阻和接地體的散流電
阻)用R2來表示。
由等效電路圖可知，雷擊時電流i與R及接閃器上的高電壓相互關系適合
RC放電方程:
iR-Uc=0
R=R1+R2
式中:R1-雷云內(nèi)部和雷電流通道的電阻;
R2-接閃器和它與大地之間的連接電阻。
雷電流源的電阻包括主放電通道的電阻，大約幾千歐，如果把帶電的雷云當作電源，接閃器到大地看作是負載。那么，放電的時候就相當于一個有幾千歐內(nèi)阻的電源，與一個僅有幾歐接地電阻和少許引線的阻抗的負載連接(如圖1.5所示)，這電源一般為幾百萬伏和幾千萬伏，甚至更高。雷擊時接閃器對大地的電壓就是雷云的電壓，在雷云內(nèi)阻(包括通道電阻)與接地電阻(包括引線電阻)的分壓，接地電阻越小.其分壓值越小，相對來講就越。所以，理論上要求避雷裝置接地電阻越小越好，但是如果要求做到接地電阻很小，勢必造價很高。工程上往往只要求做到足夠的范圍即可。以上說明避雷裝置必須有足夠可靠和足夠小接地電阻的接地裝置，否則它不但起不到避雷的作用，反而增加雷擊的危險。
需要指出的是,大氣變化是大規(guī)模的，雷云的發(fā)生也是大規(guī)模的，而且雷云的移動受很多可變因素支配.很多條件是隨機的，因此，認為有了避雷裝置就萬無一失的想法是錯誤的。避雷裝置只能大大地減少被雷擊的可能性。
（a）雷擊時雷云與大地的示意圖
（b）雷擊時的等效電路圖
圖1.5 雷擊時的電氣原理圖
注意事項
· 當雙路電源防雷箱安裝于終系統(tǒng)時，必須執(zhí)行標準 GB4943（EN60950，IEC60950）的所有要求。· 設備應當由被授權(quán)的專業(yè)人員安裝。安裝時必須斷開電源，嚴禁帶電操作，以防發(fā)生意外。適用范圍
· 雙路電源防雷箱適用于雙路供電系統(tǒng)的電力設備防雷保護， 能為有效記錄雷擊和浪涌次數(shù)提供依據(jù)；
· 廣泛應用于通訊類機房、計算機機房、通、電力、廠礦、金融、民航、鐵路等系統(tǒng)的主電源防雷擊及過電壓保護；
· 建筑物總配電屏、室外配電柜、配電箱；
· 無人執(zhí)守但須安裝級帶遙指示的防雷設備的環(huán)境；
· 需要有級防雷失效指示、報警指示及雷電泄放記錄的環(huán)境；
· 根據(jù)安裝位置不同， 可選通用掛墻式或平放式兩種。
性能特點
· 采用新熱脫離技術，徹底避免火災
· 通流容量大，殘壓低， 響應時間快
· 采用特殊沖擊熔片，具有高可靠性
· 自帶遠程告警干接點，便于遠程監(jiān)控
· 配備雷電計數(shù)器，準確記錄雷擊次數(shù)
· 帶有電源狀態(tài)指示燈，指示防雷器工作狀態(tài)
· 采用溫控保護電路，內(nèi)置熱保護，工作穩(wěn)定可靠
· 核心元件采用國際知名品牌，性能優(yōu)異
· 可以實現(xiàn)凱文接線；結(jié)構(gòu)嚴謹，安裝方便，維護簡單
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