㈠ 公司裝防雷設施,目前有避雷針,消雷器,提前放電避雷針,CPD直擊雷保護裝置幾個產品待選,哪種比較好
這是我整理的四種防雷器的工作原理,希望對你有用,費了老大的勁,希望你贊一個
一 傳統避雷針
工作原理:在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷,由於避雷針針頭是尖的,所以靜電感應時,導體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣,避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器,由於它較尖,即這個電容器的兩極板正對面積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷,所以,當雲層上電荷較多時,避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導體。這樣,帶電雲層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的,避雷針就可以把雲層上的電荷導入大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全。
二提前放電避雷針
工作原理:主要由激發器從自然界的電場中吸收並貯存能量,避雷針接地使其與大地有良好的電氣連接,處於等電位狀態。每當雷閃發生前,電場強度會迅猛增大,激發器與避雷針針尖之間的電位差大致相當於雷雲與大地之間的電位,它們之間的電壓降迅速增加會造成尖端打火,並使尖端周圍的空氣離子化,形成尖端放電現象,從而產生一個早期的上升先導去引導,改變雷雲的向下先導的走向,將落雷點精確的引到自身上來並迅速、安全地將雷電安全地泄放到大地,提前放電避雷針避免了傳統避雷針的「繞擊」和「側擊」現象。
三消雷器
工作原理:在雷雲電場作用下,當尖端場強達到一定值時,周圍空氣發生游離後,在電場力的作用下離去,而接替它的其它空氣分子相繼又被游離。如此下去,從金屬尖端向周圍有離子電流流去。隨著電位的升高,離子電流按指數規律增加。當雷電出現在消雷器及被保護設備上空時,消雷器及附近大地均感應出與雷雲電荷極性相反的電荷。安有許多針狀電極的離子化裝置,使大地的大量電荷在雷雲電場作用下,由針狀電極發射出去,向雷雲方向運動,使雷雲被中和,雷電場減弱,從而防止了被保護物遭受雷擊。
四CPD天幕直擊雷保護裝置
⒈設計理念:在局部區域內預防雷電而不是吸引雷電作為指導思想,它可與雷電的「梯級先導」相互作用,把被保護區域表面的感應電荷及時地散布到空氣中,由於CPD裝置的影響,在其附近的空間電荷具有均勻化的趨勢,使得被保護物上方的電場強度和電荷密度達不到擊穿空氣的數值,改變雷電的主放電渠道,有效防止在保護區域內產生閃擊,使保護區內不落直擊雷。CPD的工作過程由雷雲電場啟動,利用雷電自身的能量抵禦雷擊發生。
2.CPD主要的技術設計和工作原理
A階段---自由電荷聚集階段 :對地大氣電場平均強度小1.8kV/cm時,CPD處於高阻態,也有兩股電荷向CPD的金屬大氣電極上聚集,第一股是由於靜電電場的作用,可通過CPD的外部向最高處的金屬大氣電極聚集。第二股是變阻抑制器高阻態下的漏電流的電荷,向頂部金屬大氣電極上聚集,有效保證了正常情況下金屬大氣電極上的大氣電場強度高於被保護物。
B階段---裝載電荷階段:金屬大氣電極與雷雲或雷雲板之間,由空氣作為絕緣介質,形成了一個電容器。金屬大氣電極是其中一個極板。電場強度在1.8kV/cm~3kV/cm時,變阻抑制器成為導體,大量電荷通過接地線向金屬大氣電極裝載,也是一個向極板充電的過程。當電場強度在1.8kV/cm~3kV/cm時,變阻抑制器阻值小於10Ω。在這段時間里,流過變阻抑制器的電流量≯5
kA,裝載到金屬大氣電極的電荷量從2.5-15mc。這樣才能保證大氣電場對金屬大氣電極的強度高於保護區內,防止了對保護區內的雷擊。
C階段---阻斷狀態:隨著大氣電場不斷增強,達到3kV/cm~4.5kV/cm以上時,變阻抑制器逐漸變為高阻態。此時,電極上堆積的大量電荷對其下方的保護區起到「盾」的作用。
D階段---放電狀態:當雷電下行先導接近CPD時,下行先導的前端與CPD金屬大氣電極兩者之間的電場強度快速增高,達到10kV/cm強度以上時,堆積在金屬大氣電極上的電荷產生電暈,形成上迎先導。同時大於2.5-15mc電荷離開電極,沿著上迎先導導電通道與下行先導前端的異性電荷進行中和,這時變阻抑制器處於高阻狀態,阻斷了導電通道,抑制回閃的發生,在完成一次干預過程後,局部電場強度減弱,上行導電通道消失。
E階段----結束階段:A到D階段的過程是反復發生的。CPD在每一次防護干預後,又回到原有狀態,准備好下一次干預。干預過程直到雷雲下行先導消失或改變放電渠道,CPD工作過程才完全結束。
㈡ 避雷針為什麼能防護直擊雷
防直擊雷電的避雷裝置一般由三部分組成,即接閃器、引下線和接地體;接閃器又分為避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網。以避雷針作為接閃器的防雷電原理是:避雷針通過導線接入地下,與地面形成等電位差,利用自身的高度,使電場強度增加到極限值的雷電雲電場發生畸變,開始電離並下行先導放電;避雷針在強電場作用下產生尖端放電,形成向上先導放電;兩者會合形成雷電通路,隨之瀉入大地,達到避雷效果。實際上,避雷針是引雷針,可將周圍的雷電引來並提前放電,將雷電電流通過自身的接地導體傳向地面,避免保護對象直接遭雷擊。
避雷針
避雷針,又名防雷針,是用來保護建築物、高大樹木等避免雷擊的裝置。在被保護物頂端安裝一根接閃器,用符合規格導線與埋在地下的泄流地網連接起來。避雷針規格必須符合GB標准,每一個防雷類別需要的避雷針高度規格都不一樣。
當雷雲放電接近地面時它使地面電場發生畸變。在避雷針的頂端,形成局部電場集中的空間,以影響雷電先導放電的發展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護物體免遭雷擊。
簡介
避雷針是以前的叫法,在中華人民共和國國家標准GB50057-2010《建築物防雷設計規范》中,已經放棄了這一稱呼,而代之以『接閃桿』。接閃桿與接閃帶、接閃線、接閃網、用以接閃的金屬屋面、金屬構件等,統稱為接閃器;接閃器和引下線、接地裝置共同組成了建築物或構築物的外部防雷裝置,用以
避免或減少閃電擊中建築物(構築物)上或其附近造成的物理損害和人身傷亡。
之所以將避雷針改名為接閃桿,是因為以前的名稱不科學,沒有反映出接閃桿的原理。避雷針剛剛出現在中國時,人們以為它可以避免房屋遭受雷擊,所以稱其為避雷針。但事實上,避雷針保護建築物的方式並不是避免房屋遭受雷擊,而是引雷上身,然後通過其引下線和接地裝置,將雷電流引入地下,從而起到保護建築物的作用。正因為這個原因,也有人建議將避雷針改名為引雷針,但總的來說,還是接閃桿這個名稱最為貼切。
安裝
建築物如果安裝了接閃器但是沒有接地或者接地效果不好的話,在接閃時反倒會對建築物或其中的人員造成更大的損害,相比沒有安裝接閃器的建築物反倒更加不安全。2007年發生在重慶開縣的雷擊事故,就是因為該教室屋頂是由鋼筋水泥板構成,其中的鋼筋沒有良好接地,在打雷時發生接閃,無處泄放,從而通過教室的屋頂和牆壁對室內人員進行放電,造成教室里的小學生七人死亡數十人受傷的慘烈事故。
根據GB50057《建築物防雷設計規范》中章節5『 防雷裝置』的要求,接閃器可以用銅、鍍錫銅、鋁、鋁合金、熱浸鍍鋅鋼、不銹鋼、外表面鍍銅的鋼等各種材料製成,只要滿足其最小截面和厚度的要求即可。也就是說,只要不是那麼容易銹蝕,不至於因風吹雨打而輕易損壞,大多數常見的金屬材料都可以用來製作接閃器。以最常見的鐵質接閃桿為例,GB50057要求其最小直徑不能小於 8 毫米即可。
從這個意義上來說,市場上絕大多數建築鋼筋,只要其直徑大於8毫米,都可以用來製作避雷針,只需在安裝上去以後在其表面塗刷一到兩層防銹漆即可,其價格非常低廉。從這個意義上來說,避雷針是沒有品牌的,因為避雷針只是接閃器中的一個小類,而任何金屬構件都可以用來做接閃器。只強調避雷針的作用,強調著名品牌的避雷針,而忽視了其它接閃器的共同接閃作用,忽視了接閃器脫離了引下線和接地裝置就不能發揮作用的客觀事實,這種觀念是有害的,需要加以糾正。
需要注意的是,市場上有各種各樣所謂知名品牌的避雷針,大都以『預放電』或者『提前放電』作為其賣點,大都是從國外進口來的所謂『特殊避雷針』,其所宣稱的保護范圍遠遠超過按照滾球法的原理所計算的保護范圍,其價格非常昂貴,動輒幾萬元一根。這些避雷針的所謂科學原理,在中國大陸到目前為止尚未得到認可,其防雷效果也沒有得到實踐的認可。在建築物上即使安裝了這樣的避雷針,在防雷驗收時,還是要按照傳統的滾球法的原理進行計算,花高價購買了這樣的避雷針的客戶,要提防這方面的風險。
因此,與其花高價購買這樣的所謂特殊避雷針來保護建築物,還不如按照滾球法的科學原理,對現場仔細勘察,精心設計、計算和校驗,老老實實按照國家規范進行現場施工,用普通的避雷針、避雷帶等接閃器,把該防護的地方都做到位,這樣就能達到既安全可靠又經濟實惠的目的。
所謂滾球法,是假設以一定半徑(根據建築物防護等級的不同,100米、60米、45米、30米不等)的球體,沿建築物的外表面滾動,當球體只觸及接閃器和地面,而不觸及需要保護的部位時,該部位就得到接閃器的保護。通俗地說,這個球體能夠接觸到的地方就是雷能夠打到的地方,球體接觸不到的地方就處於接閃器的保護范圍之內。
接閃器的保護范圍的計算,在GB50057《建築物防雷設計規范》的附錄D『滾球法確定接閃器的保護范圍』中列出了計算單支接閃桿(避雷針)、兩支等高接閃桿、兩支不等高接閃桿、成矩形布置的四支等高接閃桿、單根接閃線(接閃帶、避雷帶)、兩根等高接閃線的保護范圍的保護范圍的計算方法,並繪制了相關示意圖。
對於廣大的雷電防護行業的技術人員,按照GB50057給出的方法,可以用手工的方式對一些簡單的情況進行計算,但是在日常工作中,經常遇到遠比規范上列出的案例復雜得多的現場情況,比如:多支不等高的且不以規則方式布置的接閃桿、不等高的接閃線、接閃桿和接閃線的聯合的保護范圍,對這些復雜情況的計算,以手工方式是根本無法進行的,GB50057也沒有給出具體的計算方法。這個問題是雷電防護行業中一個經常會遇到的技術難題。
多接閃器聯合保護范圍計算軟體
發明
富蘭克林
現代避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。富蘭克林認為閃電是一種放電現象。為了證明這一點,他在1752年7月的一個雷雨天,冒著被雷擊的危險,將一個系著長長金屬導線的風箏放飛進雷雨雲中,在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當雷電發生時,富蘭克林手接近鑰匙,鑰匙上迸出一串電火花。手上還有麻木感。幸虧這次傳下來的閃電比較弱,富蘭克林沒有受傷。
注意:這個試驗是很危險的,千萬不要擅自嘗試。1753年,俄國著名電學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗,不幸被雷電擊死,這是做雷電實驗的第一個犧牲者。
在成功地進行了捕捉雷電的風箏實驗之後,富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產生的電的一致性時,他就從兩者的類比中作出過這樣的推測:既然人工產生的電能被尖端吸收,那麼閃電也能被尖端吸收。他由此設計了風箏實驗,而風箏實驗的成功反過來又證實了他的推測。他由此設想,若能在高物上安置一種尖端裝置,就有可能把雷電引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置:把一根數米長的細鐵棒固定在高大建築物的頂端,在鐵棒與建築物之間用絕緣體隔開。然後用一根導線與鐵棒底端連接。再將導線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。經過試用,果然能起避雷的作用。避雷針的發明是早期電學研究中的第一個有重大應用價值的技術成果。
北美傳播
而避雷針在最初發明與推廣應用時,教會曾把它視為不祥之物,說是裝上了富蘭克林的這種東西,不但不能避雷,反而會引起上帝的震怒而遭到雷擊,但是,在費城等地,拒絕安置避雷針的一些高大教堂在大雷雨中相繼遭受雷擊。而比教堂更高的建築物由於已裝上避雷針,在大雷雨中卻安然無恙。
由於避雷針已在費城等地初顯神威,它立即傳到北美各地,隨後又傳入歐洲後來才進入亞洲。
傳入法國
避雷針傳入法國後,法國皇家科學院院長諾雷等人開始反對使用避雷針,後來又認為圓頭避雷針比富蘭克林的尖頭避雷針好。但法國人仍然選用富蘭克林的尖頭避雷針。據說當時的法國人把富蘭克林看作是蘇格拉底的化身。富蘭克林成了人們崇拜的偶像。他的肖像被人們珍藏在枕頭下面,而仿照避雷針式樣的尖頂帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。
傳入英國
避雷針傳入英國後,英國人也曾廣泛採用了富蘭克林的尖頭避雷針。但美國獨立戰爭爆發後,富蘭克林的尖頭避雷針在英國人眼中似乎成了將要誕生的美國的象徵。據說英國當時的國王喬治二世出於反對美國革命的盛怒,曾下令把英國全部後家建築物上的避雷針的尖頭統統換成圓頭,以示與作為美國象徵的尖頭避雷針勢不兩立,這真是避雷針應用史上一件有趣的事情。
種類
直擊雷避雷針/特殊避雷針/提前預放電避雷針
直擊避雷針
優化避雷針
提前預放電避雷針
直擊雷
適用於石化倉庫、廣播電視、加油站、建築大樓、信標台,通信基站、氣象台、軍事基地、雷達機房、銀行大樓
特殊
適用於較高的建築大樓微波通訊站、雷達基站、信標台,通信基站、軍事基地、雷達機房、銀行大樓、天文氣象台等重要場所。
預放電
當避雷針截受雷擊時,由接閃體接閃,通過雷電波形處理裝置,利用外殼與中心接地桿之間有3mm間隙,構成耦合電容,同時外殼通過一個電感線圈接地(中心接地桿)當下行先導接近接閃器時,由於頻率極高,電感呈開路狀態,電容對高頻呈現短路特性,因此耦合電容作用下,接閃器表面電場強度迅速增加,直至觸發雪崩過程,從而能在頃刻間將雷電流泄放入地,以至有效的達到防雷害保安全的目的。
㈢ 簡述建築物防雷裝置的組成及作用原理。
防雷裝置是指接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護器()及其他連接導體的總和。
一般將建築物的防雷裝置分為兩大類——外部防雷裝置和內部防雷裝置。外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成,即傳統的防雷裝置。內部防雷裝置主要用來減小建築物內部的雷電流及其電磁效應,如採用電磁屏蔽、等電位連接和裝設電涌保護器(SPD)等措施,防止雷擊電磁脈沖可能造成的危害。
接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。接地裝置向大地泄放雷電流,限制防雷裝置對地電壓不致過高。除獨立避雷針外,在接地電阻滿足要求的前提下,防雷接地裝置可以和其他接地裝置共用。
(1)避雷針
避雷針一般用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管製成。它通常安裝在構架、支柱或建築物上,其下端經引下線與接地裝置焊接。由於避雷針高於被保護物,又和大地直接相連,當雷雲先導接近時,它與雷雲之間的電場強度最大,所以可將雷雲放電的通路吸引到避雷針本身並經引下線和接地裝置將雷電流安全地泄放到大地中去,使被保護物體免受直接雷擊。
避雷針的保護范圍以它能防護直擊雷的空間來表示。避雷針保護范圍按GB50057-1994《建築物防雷設計規范》規定的方法計算。
(2)避雷線
避雷線架設在架空線路的上邊,用以保護架空線路或其他物體(包括建築物)免受直接雷擊。由於避雷線既架空又接地,所以又叫做架空地線。避雷線的原理和功能與避雷針基本相同,其保護范圍按GB50057-2000《建築物防雷設計規范》規定的方法計算。
(3)避雷帶和避雷網
避雷帶和避雷網普遍用來保護較高的建築物免受雷擊。避雷帶一般沿屋頂周圍裝設,高出屋面100mm~150mm,支持卡間距離1m~1.5m。避雷網除沿屋頂周圍裝設外,需要時屋頂上面還用圓鋼或扁鋼縱橫連接成網。避雷帶和避雷網必須經引下線與接地裝置可靠地連接。
(4)避雷器
避雷器並聯在被保護設備或設施上,正常時裝置與地絕緣,當出現雷擊過電壓時,裝置與地由絕緣變成導通,並擊穿放電,將雷電流或過電壓引入大地,起到保護作用。過電壓終止後,避雷器迅速恢復不通狀態,恢復正常工作。避雷器主要用來保護電力設備和電力線路,也用作防止高電壓侵入室內的安全措施。避雷器有保護間隙、管型避雷器和閥型避雷器和氧化鋅避雷器。
避雷器是一種過電壓保護設備,用來防止雷電所產生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電所或其他建築物內。避雷器也可以限制內部過電壓。避雷器一般與被保護設備並聯,且位於電源側,其放電電壓低於被保護設備的絕緣耐壓值。當過電壓沿線路侵入時,將首先使避雷器擊穿並對地放電,從而保護了後面的設備。
㈣ 防止直擊雷的保護裝置有哪些
直擊雷是是帶電雲層與大地之間的放電現象,當直擊雷擊中建築物時,會產生非常強大的瞬間過電壓,沿著線路進入主要設備系統,由於雷電流的高溫和強大的機械動力性,對電子元件、電氣設備等造成機械性損害等現象
按照建築物防雷設計規范,防止直擊雷裝置主要有接閃器、引下線和接地裝置組成,並要確保沖擊電阻值在相應的規范設計范圍內。根據建築物的重要性、使用性和特殊性,建築物防雷分為三類,有不同的直擊雷防護措施。
㈤ 安防監控系統的防護概述
現代的安防監控設備均系微電子化產品, 這些監控設備具有高密度、高速度、低電壓和低功耗等特性。因安防監控電子設備的精密, 耐過電壓能力下降, 其對各種諸如雷電過電壓、電力系統操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感, 使得監控系統設備極易遭雷擊過電壓破壞, 造成整個監控系統癱瘓。
為了能夠准確、有效地提供安防監控系統的防雷解決方案, 首先應准確分析安防監控系統遭受雷擊損壞的主要原因以及可能的雷擊過電壓的入侵途徑。在此基礎上, 選用合適的防雷保護裝置, 研究和探討合理的信號、電源線路布線, 明確屏蔽及接地方式, 方可給出准確的、系統的防雷解決方案。
遭受雷擊損害的主要原因 直擊雷防護裝置在引導強大的雷電流流入大地時, 在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓, 對周圍與它們靠得近卻又沒與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差, 這個電位差引起的電擊就是地電位反擊。
安防監控系統防雷解決方案
4·1直擊雷防護直擊雷防護, 是防雷保護不可或缺的重要基礎,是整個防雷保護系統重要組成部分。
4·1·1前端設備的直擊雷防護
安防監控系統前端設備有室外和室內兩種, 安裝在室內的設備一般不會遭受直接雷擊, 可不考慮直擊雷防護。而安裝於室外的設備, 多數處於相對的開闊地帶, 直擊雷風險較大, 則必須考慮直擊雷防護問題。安防監控系統前端設備, 如攝像頭等, 應置於接閃器有效保護范圍之內。為了防止電磁感應, 攝像機的電源線和信號線應穿金屬管敷設, 金屬管應可靠接地。
4·1·2傳輸線路的直擊雷防護
為了使傳輸線路免遭直擊雷的侵害, 傳輸線路應盡量避免架空架設, 最好穿金屬管埋地敷設, 金屬管的兩端應可靠接地。
4·1·3終端設備的直擊雷防護
終端設備機房(監控機房) 所在建築物應採取防直擊雷保護措施, 應滿足《建築物防雷設計規范》GB50057294 (2000 年版) 要求。
4·2 防雷接地系統
所有防雷保護系統均應有可靠、有效的接地。接地系統是防雷系統必要組成部分之一。安防監控系統前端、終端設備均應有良好的防雷接地,接地系統應符合規范要求。一般獨立於監控機房所在建築物的前端設備均須設有獨立接地。但在此需要特別指出的是: 若不滿足獨立接地要求,則應做共用接地。
4·3布線應注意的問題
為減小雷害風險, 任何導線、金屬線路均應盡可能避免與直擊雷防護裝置平行捆紮, 而應按照有關規范要求布線, 預留一定的安全距離。
4·4交流電源浪涌保護器的選用
對於安防監控系統的所有交流電源進線端均作有效的防雷保護。前端設備的交流電源進線處應安裝相應的電源浪涌保護器。進入到監控機房的電源線應考慮三級防護, 可在建築物的總配電房的電源進線處安裝一級電源浪涌保護器, 在監控機房所在樓層配電箱的電源進線處安裝二級電源浪涌保護器, 在監控機房重要設備的電源進線處安裝三級電源浪涌保護器。
4·5傳輸線路的防護
最安全的布線方式, 應採取全程穿金屬管埋地敷設, 同時, 金屬管兩端務必做有效接地。實際工程中, 很多情況下條件不允許時, 可以全程穿金屬管架空走線; 或者不作全程穿金屬管, 但在電纜進入監控機房和前端設備前務必穿金屬管埋地敷設,埋地長度應不小於15m , 在入戶端將電纜金屬外皮、金屬管與防雷接地有效連接。所有傳輸線路的兩端均應安裝相應的浪涌保護器。
4·6光纖通訊線路的防護
一般來講, 光纖線路不必作加裝防雷電浪涌保護裝置, 因為光纖線路本身不屬於導體, 也就不會感應、傳遞過電壓浪涌。但應注意, 光纖線纜一般有金屬加強芯和金屬鎧層用於保護光纖線纜, 則在光纖進戶端必須做好接地保護。
4·7視頻信號防雷的注意事項
視頻信號防雷, 概念比較簡單, 但也常常出現因工作環節上的疏忽導致防雷保護失敗, 同時導致視頻防雷自身遭到損壞。 市場上大部分信號防雷產品, 一般採用兩級保護方式, 前一級作為粗保護, 一般採用氣體放電管作為保護器件, 後一級為細保護, 一般採用TV S 作為保護器件。
4·8直流電源防護, 控制線信號保護
直流電源防護、控制線信號保護與視頻信號保護的常見問題一致, 連接方式一般為壓接式。現場工程人員必須注意, 正確連接此類防雷器。
5、日常維護要則
(1) 避雷針、避雷帶、支架、接地引下線、接地體、連接線等部件, 均應採用熱鍍鋅等方法, 有效防止銹蝕, 日常使用應經常進行除銹防腐。
(2) 應定期檢查避雷器的使用情況, 發現有損壞、老化的情況應及時更換。
在閉路監控系統中,攝像機又稱攝像頭或CCD(Charge Coupled Device)即電荷耦合器件。嚴格來說,攝像機是攝像頭和鏡頭的總稱,而實際上,攝像頭與鏡頭大部分是分開購買的,用戶根據目標物體的大小和攝像頭與物體的距離,通過計算得到鏡頭的焦距,所以每個用戶需要的鏡頭都是依據實際情況而定的,不要以為攝像機(頭)上已經有的鏡頭就能滿足一切需要。
攝像頭的主要感測部件是CCD,它具有靈敏度高、畸變小、壽命長、抗震動、抗磁場、體積小、無殘影等特點,CCD是電耦合器件(Charge Couple Device)的簡稱,它能夠將光線變為電荷並可將電荷儲存及轉移,也可將儲存之電荷取出使電壓發生變化,因此是理想的攝像元件。是代替攝像管感測器的新型器件。
CCD的工作原理是:被攝物體反射光線,傳播到鏡頭,經鏡頭聚焦到CCD晶元上,CCD根據光的強弱積聚相應的電荷,經周期性放電,產生表示一幅幅畫面的電信號,經過濾波、放大處理,通過攝像頭的輸出端子輸出一個標準的復合視頻信號。這個標準的視頻信號同家用的錄像機、VCD機、家用攝像機的視頻輸出是一樣的,所以也可以錄像或接到電視機上觀看。
CCD攝像機的選擇和分類 CCD晶元就像人的視網膜,是攝像頭的核心。目前我國尚無能力製造,市場上大部分攝像頭採用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生產的晶元,韓國也有能力生產,但質量就要稍遜一籌。 因為晶元生產時產生不同等級,各廠家獲得途徑不同等原因,造成CCD採集效果也大不相同。在購買時,可以採取如下方法檢測:接通電源,連接視頻電纜到監視器,關閉鏡頭光圈,看圖像全黑時是否有亮點,屏幕上雪花大不大,這些是檢測CCD晶元最簡單直接的方法,而且不需要其它專用儀器。然後可以打開光圈,看一個靜物,如果是彩色攝像頭,最好攝取一個色彩鮮艷的物體,查看監視器上的圖像是否偏色,扭曲,色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的還原景物的色彩,使物體看起來清晰自然;而殘次品的圖像就會有偏色現象,即使面對一張白紙,圖像也會顯示藍色或紅色。個別CCD由於生產車間的灰塵,CCD靶面上會有雜質,在一般情況下,雜質不會影響圖像,但在弱光或顯微攝像時,細小的灰塵也會造成不良的後果,如果用於此類工作,一定要仔細挑選。
1、依成像色彩劃分 彩色攝像機:適用於景物細部辨別,如辨別衣著或景物的顏色。 黑白攝像機:適用於光線不充足地區及夜間無法安裝照明設備的地區,在僅監視景物的位置或移動時,可選用黑白攝像機。
2、依解析度靈敏度等劃分 影像像素在38萬以下的為一般型,其中尤以25萬像素(512*492)、解析度為400線的產品最普遍。 影像像素在38萬以上的高解析度型。
3、按CCD靶面大小劃分 CCD晶元已經開發出多種尺寸: 採用的晶元大多數為1/3"和1/4"。在購買攝像頭時,特別是對攝像角度有比較嚴格要求的時候,CCD靶面的大小,CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。1英寸--靶面尺寸為寬12.7mm*高9.6mm,對角線16mm。 2/3英寸--靶面尺寸為寬8.8mm*高6.6mm,對角線11mm。 1/2英寸--靶面尺寸為寬6.4mm*高4.8mm,對角線8mm。 1/3英寸--靶面尺寸為寬4.8mm*高3.6mm,對角線6mm。 1/4英寸--靶面尺寸為寬3.2mm*高2.4mm,對角線4mm。
4、按掃描制式劃分 PAL制。 NTSC制。中國採用隔行掃描(PAL)制式(黑白為CCIR),標准為625行,50場,只有醫療或其它專業領域才用到一些非標准制式。另外,日本為NTSC制式,525行,60場(黑白為EIA)。
5、依供電電源劃分 110VAC(NTSC制式多屬此類), 220VAC, 24VAC。12VDC或9VDC(微型攝像機多屬此類)。
6、按同步方式劃分 內同步:用攝像機內同步信號發生電路產生的同步信號來完成操作。 外同步:使用一個外同步信號發生器,將同步信號送入攝像機的外同步輸入端。 功率同步(線性鎖定,line lock):用攝像機AC電源完成垂直推動同步。 外VD同步:將攝像機信號電纜上的VD同步脈沖輸入完成外VD同步。 多台攝像機外同步:對多台攝像機固定外同步,使每一台攝像機可以在同樣的條件下作業,因各攝像機同步,這樣即使其中一台攝像機轉換到其他景物,同步攝像機的畫面亦不會失真。
7、按照度劃分,CCD又分為:
普通型 正常工作所需照度1~3LUX
月光型 正常工作所需照度0.1LUX左右
星光型 正常工作所需照度0.01LUX以下
紅外型 採用紅外燈照明,在沒有光線的情況下也可以成像
8、按外觀分:有機板型、針孔型、半球型。
CCD彩色攝像機的主要技術指標
(1)CCD尺寸,亦即攝像機靶面。原多為1/2英寸,1/3英寸的已普及化,1/4英寸和1/5英寸也已商品化。
(2)CCD像素,是CCD的主要性能指標,它決定了顯示圖像的清晰程度,解析度越高,圖像細節的表現越好。CCD是由面陣感光元素組成,每一個元素稱為像素,像素越多,圖像越清晰。市場上大多以25萬和38萬像素為劃界,38萬像素以上者為高清晰度攝像機。
(3)水平解析度。彩色攝像機的典型解析度是在320到500電視線之間,主要有330線、380線、420線、460線、500線等不同檔次。 解析度是用電視線(簡稱線TVLINES)來表示的,彩色攝像頭的解析度在330~500線之間。解析度與CCD和鏡頭有關,還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關,通常規律是1MHz的頻帶寬度相當於清晰度為80線。 頻帶越寬,圖像越清晰,線數值相對越大。
(4)最小照度,也稱為靈敏度。是CCD對環境光線的敏感程度,或者說是CCD正常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯(LUX),數值越小,表示需要的光線越少,攝像頭也越靈敏。月光級和星光級等高增感度攝像機可工作在很暗條件,2~3lux屬一般照度,也有低於1lux的普通攝像機問世。
(5)掃描制式。有PAL制和NTSC制之分。
(6)攝像機電源。交流有220V、110V、24V,直流為12V 或9V。
(7)信噪比。典型值為46db,若為50db,則圖像有少量雜訊,但圖像質量良好;若為60db,則圖像質量優良,不出現雜訊。
(8)視頻輸出。多為1Vp-p、75Ω,均採用BNC接頭。
(9)鏡頭安裝方式。有C和CS方式,二者間不同之處在於感光距離不同。
2、CCD彩色攝像機的可調整功能
(1)同步方式的選擇
A、對單台攝像機而言,主要的同步方式有下列三種:
內同步--利用攝像機內部的晶體振盪電路產生同步信號來完成操作。 外同步--利用一個外同步信號發生器產生的同步信號送到攝像機的外同步輸入端來實現同步。
電源同步--也稱之為線性鎖定或行鎖定,是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步,即攝像機和電源零線同步。
B、對於多攝像機系統,希望所有的視頻輸入信號是垂直同步的,這樣在變換攝像機輸出時,不會造成畫面失真,但是由於多攝像機系統中的各台攝像機供電可能取自三相電源中的不同相位,甚至整個系統與交流電源不同步,此時可採取的措施有: 均採用同一個外同步信號發生器產生的同步信號送入各台攝像機的外同步輸入端來調節同步。 調節各台攝像機的"相位調節"電位器,因攝像機在出廠時,其垂直同步是與交流電的上升沿正過零點同相的,故使用相位延遲電路可使每台攝像機有不同的相移,從而獲得合適的垂直同步,相位調整范圍0~360度。
(2)自動增益控制 所有攝像機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器,其放大量即增益,等效於有較高的靈敏度,可使其在微光下靈敏,然而在亮光照的環境中放大器將過載,使視頻信號畸變。為此,需利用攝像機的自動增益控制(AGC)電路去探測視頻信號的電平,適時地開關AGC,從而使攝像機能夠在較大的光照范圍內工作,此即動態范圍,即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度,從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。
(3)背景光補償 通常,攝像機的AGC工作點是通過對整個視場的內容作平均來確定的,但如果視場中包含一個很亮的背景區域和一個很暗的前景目標,則此時確定的AGC工作點有可能對於前景目標是不夠合適的,背景光補償有可能改善前景目標顯示狀況。 當背景光補償為開啟時,攝像機僅對整個視場的一個子區域求平均來確定其AGC工作點,此時如果前景目標位於該子區域內時,則前景目標的可視性有望改善。
(4)電子快門 在CCD攝像機內,是用光學電控影像表面的電荷積累時間來操縱快門。電子快門控制攝像機CCD的累積時間,當電子快門關閉時,對NTSC攝像機,其CCD累積時間為1/60秒;對於PAL攝像機,則為1/50秒。當攝像機的電子快門打開時,對於NTSC攝像機,其電子快門以261步覆蓋從1/60秒到1/10000秒的范圍;對於PAL型攝像機,其電子快門則以311步覆蓋從1/50秒到1/10000秒的范圍。當電子快門速度增加時,在每個視頻場允許的時間內,聚焦在CCD上的光減少,結果將降低攝像機的靈敏度,然而,較高的快門速度對於觀察運動圖像會產生一個"停頓動作"效應,這將大大地增加攝像機的動態解析度。
(5)白平衡 白平衡只用於彩色攝像機,其用途是實現攝像機圖像能精確反映景物狀況,有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。
A、自動白平衡 連續方式--此時白平衡設置將隨著景物色彩溫度的改變而連續地調整,范圍為2800~6000K。這種方式對於景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的,使色彩表現自然,但對於景物中很少甚至沒有白色時,連續的白平衡不能產生最佳的彩色效果。 按鈕方式--先將攝像機對准諸如白牆、白紙等白色目標,然後將自動方式開關從手動撥到設置位置,保留在該位置幾秒鍾或者至圖像呈現白色為止,在白平衡被執行後,將自動方式開關撥回手動位置以鎖定該白平衡的設置,此時白平衡設置將保持在攝像機的存儲器中,直至再次執行被改變為止,其范圍為2300~10000K,在此期間,即使攝像機斷電也不會丟失該設置。以按鈕方式設置白平衡最為精確和可靠,適用於大部分應用場合。
B、手動白平衡 開手動白平衡將關閉自動白平衡,此時改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達107個等級供調節,如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。除次之外,有的攝像機還有將白平衡固定在3200K(白熾燈水平)和5500K(日光水平)等檔次命令。
(6)色彩調整 對於大多數應用而言,是不需要對攝像機作色彩調整的,如需調整則需細心調整以免影響其他色彩,可調色彩方式有: 紅色-黃色色彩增加,此時將紅色向洋紅色移動一步。 紅色-黃色色彩減少,此時將紅色向黃色移動一步。 蘭色-黃色色彩增加,此時將蘭色向青蘭色移動一步。 蘭色-黃色色彩減少,此時將蘭色向洋紅色移動一步。
3、數字化式的調整控制方法
新型攝像機對前述各項可選參數的調整採用數字式調整控制,此時不必手動調節電位計而是採用輔助控制碼,而且這些調整參數被儲存在數字記憶單元中,增加了穩定性和可靠性。
DSP攝像機 在模擬制式的基礎上引入部分數字化處理技術,稱為數字信號處理(DSP,DIGITAL SIGNAL PROCESSOR)攝像機。該種攝像機具有以下優點:
1、由於採用了數字檢測和數字運算技術而具有智能化背景光補償功能。常規攝像機要求被攝景物置於畫面中央並要佔據較大的面積方能有較好的背景光補償,否則過亮的背景光可能會降低圖像中心的透明度。而DSP攝像機是將一個畫面劃分成48個小處理區域來有效地檢測目標,這樣即使是很小的、很薄的或不在畫面中心區域的景物均能清楚地呈現。
2、由於DSP技術而能自動跟蹤白平衡,即可以在任何條件檢測和跟蹤"白色",並以數字運算處理功能來再現原始的色彩。傳統的攝像機因系對畫面上的全部色彩作平均處理,這樣如果彩色物體在畫面上占據很大面積,那麼彩色重現將不平衡,也就是不能重現原始色彩。DSP攝像機是將一個畫面分成48個小處理區域,這樣就能夠有效地檢測白色,即使畫面上只有很小的一塊白色,該攝像機也能跟蹤它從而再現出原始的色彩。 在拍攝網格狀物體時,可將由攝像機彩色雜訊引起的圖像混疊減至最少
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變電站的防雷接地技術
摘要:詳細分析了雷擊發生時,變電站電氣設備可能受到的干擾和損
害,提出了在變電站設計時應採取的防雷保護措施。
關鍵詞:變電站、雷擊、電磁干擾、等電位、接地裝置
1、提出問題
沿海地區的年雷暴日高,發生雷擊事故的概率大。因此,在變電站的
設計過程中,為保護變電站的設備安全,提高其供電可靠性,優化防
雷設計方案,加強變電站的防雷安全措施,最大程度的減少雷擊事故
的發生,有著極其重要的意義。
本文僅對變電站內的電氣設備、控制保護系統的防雷保護、防靜電和
防干擾屏蔽措施進行探討。
2、接地裝置
保護和屏蔽措施都要求有科學可靠的接地裝置。
2.1 接地體
接地體可分為自然接地體和人工接地體,設計中通常採用人工接地
體,以便達到所規定的接地電阻,並避免外界其他因素的影響。人工
接地體又可分為水平接地體和垂直接地體。
接地體的接地電阻值取決於接地體與大地的接觸面積、接觸狀態和土
壤性質。
垂直接地體之間的距離為5cm 左右,頂部埋深0.5-0.8m,接地體與道
路或通道出入口的距離不小於3m,當小於3m 時,接地體的頂部處應
埋深1m 以上,或採用瀝青砂石鋪路面,寬度超過2m。埋在土壤中
的接地裝置連接部位應按規范規定的搭接長度焊接以達到電氣連接。
焊接部位應作防腐處理。
2.2 接地線
接地線即接地體的外引線,連接被保護或屏蔽設施的連線,可設主接
地線、等電位連接板和分接地線。
防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線,可採用圓鋼或扁
鋼,兩端按規定的搭接長度焊接達到電連接。
防靜電保護和防干擾屏蔽裝置的主接地線一般採用多股銅芯電纜,分
接地線採用多股銅芯軟線。
3、防雷保護措施
防雷措施總體概括為2 種:①避免雷電波的進入;②利用保護裝置將
雷電波引入接地網。防雷保護措施應根據現場常見的雷擊形式、頻率、
強度以及被保護設施的重要性、特點安裝適宜的保護裝置。
3.1 避雷針或避雷線
雷擊只能通過攔截導引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷
線。小變電所大多採用獨立避雷針,大變電所大多在變電所架構上采
用避雷針或避雷線,或兩者結合,對引流線和接地裝置都有嚴格的要
求。
3.2 避雷器
避雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強度允許值以
內。我國主要是採用金屬氧化物避雷器西方國家除用外,還在所有電
氣裝置上安裝空氣間隙,作為失效後的後備保護
3.3 浪涌抑制器
採用過壓保護器防雷端子等提高電氣設備自身的防護能力,防止電氣
設備、電子元件被擊壞。在重要設備的電源配入、配出口均應加裝電
源防雷器,選用的電源防雷器具有遠傳通訊接點,接入後台管理機。
當發生雷擊事故時,如電源防雷模塊遭到損壞,在後台監控機上就能
顯示其狀態。在控制、通訊介面處加裝浪涌抑制器。
3.4 接地裝置
獨立避雷針要求單獨設置接地裝置;建築物避雷網的引下線應與建築
物的通長主筋及建築物的環狀基礎鋼筋焊接,並與室外的人工接地體
相連,與工作接地共地,形成等電位效應。為了保證防雷裝置的安全
可靠,引下線應不少於2 根,在高土壤電阻系數地區,可採用多根引
下線以降低沖擊接地電阻,引下線要求機械連接牢固,電氣接觸良好。
變電站的防雷接地電阻值要求不大於1Ω。
4、防雷電感應
現代變電站都有較完善的直擊雷防護系統,戶外設備直接遭雷擊損壞
的概率較小。但雷擊防雷系統時所產生的雷電放電及電磁脈沖,以及
雷電過壓通過金屬管道、電纜會對變電站控制室內各種弱電設備產生
嚴重的電磁干擾,從而影響整個系統的正常運行。個方面的影響:①
雷電流要通過站內接地網主要靠集中接地裝置泄入大地,在地網上產
生一定的沖擊電位,嚴重時會在一些部位產生反擊,甚至產生局部放
電現象,危及電氣設備絕緣;②雷電流通過避雷針的接地引下線入地
時,會在周圍空間產生強大的暫態電磁場,從而在各種通訊、測量、
保護、控制電纜、電線,甚至戶內弱電設備的部件上產生暫態電壓,
影響這些設備的正常運行。
4.1 雷擊時暫態感應電壓分析
雷擊廠站有2 種情況:①雷擊站內的構架或獨立避雷針;②雷擊站內
所在建築物的防雷系統。雷電放電會對周圍空間,包括控制室內造成
傳導或幅射的電磁干擾。在雷電波等值頻率范圍內,這些干擾主要是
電感耦合型的。從戶外設備引入控制室的各種電纜、電線,在戶外絕
大部分是走地下電纜溝的,雷電放電形成的空間電磁場對其影響不
大,這主要是因為線的走向與避雷針是垂直的。但在建築物內走線時
就容易產生感應迴路,而且這些迴路的一端接入輸入阻抗大的電子設
備,相當於開路,穿透建築物鋼筋水泥牆壁的電磁脈;中會在這些回
路中感應出幅值較高的暫態電壓。雷擊變電站內靠近控制室的避雷針
時,情況相當復雜,因為整個建築物的各個導電構件,包括防雷系統、
水泥牆及地板中的鋼筋、金屬橫粱等的影響都需要考慮。建築物防雷
系統除避雷針外還包括由接地引下線、水平連接母線及引下線下的接
地裝置構成的泄流系統。雷擊時,雷電流經過離室內務迴路相當近的
各接地引下線泄入地網,在各迴路周圍空間產生很強的暫態電磁場。
因接地引下線緊貼牆壁,故此時牆中的鋼筋甚至牆上專門設置的屏蔽
網已基本不起屏蔽作用。因為只有處於非磁飽和狀態的屏蔽材料才能
具備預期的屏蔽效果,而由於強輻射源離屏蔽層很近,若屏蔽層又不
是用飽和電平較高的磁性材料做成,則其屏蔽效果是很差的。另外磁
通也可以穿過較大的孔眼直接與較近處的迴路耦合。
4.2 防護措施
為保證弱電設備的正常運行,可從以下幾方面採取措施:採用多分支
接地引下線,使通過接地引下線的雷電流大大減小。改善屏蔽,如采
用特殊的屏蔽材料甚至採用磁特性適當配合的雙層屏蔽。改進泄流系
統的結構,減小引下線對弱電設備的感應並使原有的屏蔽網能較好地
發揮作用。除電源入口處裝設壓敏電阻等限制過壓的裝置外,在信號
線接入處應使用光電耦合元件或設置具有適當參數的限壓裝置。<所
有進出控制室的電纜均採用屏蔽電纜,屏蔽層公用一個接地網。在控
制室及通訊室內敷設等電位,所有電氣設備的外殼均與等電位匯流排
連接。
5、微機保護防干擾屏蔽措施
變電站的微機保護設備容易受到電磁干擾,由於受到電磁感應,在被
測信號上產生疊加的串模干擾由於受到靜電感應、地電位差異的影
響,在信號線任一輸入端與地之間產生疊加的共模干擾防干擾措施通
常採取屏蔽和接地相結合,將所有屏蔽電纜分屏屏蔽,用截面積<多
股銅芯軟線作為接地線,分別與匯流接地母排電連接,匯流接地母排
與屏體絕緣,並採用單芯屏蔽電纜與室外接地體做一點連接。
6、結束語
根據防雷設計的整體性、結構性、層次性、目的性,及整個變電站的
周圍環境、地理位置、土質條件以及設備性能和用途,採取相應雷電
防護措施。對處在不同區域的設備系統進行等電位連接和安裝電源防
雷裝置及浪涌電壓保護裝置,使得處在不同層次的設備系統達到統一
的防雷效果變電站設計時應盡可能使象微波塔這樣有引雷作用的建
築物遠離控制室和通訊室,特別是當其周圍沒有更高的屏蔽物時。建
築物防雷系統,尤其是泄流系統的設計對感應電壓的幅值有明顯的影
響。在設計時應根據實際情況採用最優方案,盡量減少感應,同時也
要採取其他措施以保護敏感的弱電設備。
信息來源:電工技術張曉波
㈦ 什麼是防雷裝置
防雷裝置是指接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護器(SPD)及其他連接導體的總和。
一般將建築物的防雷裝置分為兩大類——外部防雷裝置和內部防雷裝置。外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成,即傳統的防雷裝置。內部防雷裝置主要用來減小建築物內部的雷電流及其電磁效應,如採用電磁屏蔽、等電位連接和裝設電涌保護器(SPD)等措施,防止雷擊電磁脈沖可能造成的危害。
接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。接地裝置向大地泄放雷電流,限制防雷裝置對地電壓不致過高。除獨立避雷針外,在接地電阻滿足要求的前提下,防雷接地裝置可以和其他接地裝置共用。
㈧ 防雷知識
防雷原理
防雷,是指通過組成攔截、疏導最後泄放入地的一體化系統方式以防止由直擊雷或雷電電磁脈沖對建築物本身或其內部設備造成損害的防護技術。
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歷史
本傑明·富蘭克林1752年7月本傑明?富蘭克林[1](Benjamin Franklin 1706—1790)著名的風箏實驗及其後於1753年避雷針的公布揭開了人類對抗雷電的歷史。1873年麥克斯韋[2](James Clerk Maxwell 1831--1879)發表的科學名著《電磁理論》系統、全面、完美的闡述了電磁場理論,之後伴隨電磁理論的應用和普及,針對電磁脈沖的防護也正式納入防雷范疇,直接雷防護和電磁脈沖防護構成雷電電磁脈沖防護整體並沿用至今。
而在我國,防雷行業和技術起步較晚,80年代末期才有第一家防雷企業誕生,2002年5月深圳第一屆防雷技術論壇的召開標志著在我國,防雷行業正式步入成熟,本世紀初,我國先後頒布了兩大防雷通用標准,GB 50057-1994《建築物防雷設計規范》(2000年修訂)和GB 50343-2004《建築物電子信息系統防雷技術規范》,至此我國防雷技術發展成熟。
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雷電防護系統
雷電防護系統圖例 雷電防護系統( lightning protection system(LPS))是指用以對某一空間進行雷電效應防護的整套裝置,它由外部雷電防護系統和內部雷電防護系統兩部分組成。
註:在特定的情況下,雷電防護系統可以僅由外部防雷裝置或內部防雷裝置組成。
目前雷電電磁脈沖防護技術即防雷技術已經發展成熟,國內各大防雷企業都能夠實現從設計、產品提供到施工及售後服務的防雷一體化體系解決方案(防雷體系)。在一個完整的防雷體系按照功能的不同分為以下五個部分:
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直擊雷防護
(direct lightning protection (lightning))
直擊雷防護是防止雷閃直接擊在建築物、構築物、電氣網路或電氣裝置上。直擊雷防護技術主要是保護建築物本身不受雷電損害,以及減弱雷擊時巨大的雷電流沿著建築物泄入大地的過程中對建築物內部空間產生影響的防護技術,是防雷體系的第一部分。 防雷直擊雷防護技術以避雷針、避雷帶、避雷網、避雷線為主要,其中避雷針是最常見的直擊雷防護裝置。當雷雲放電接近地面時它使地面電場發生畸變,在避雷針的頂端,形成局部電場強度集中的空間,以影響雷電先導放電的發展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護物體免遭雷擊。避雷針冠以「避雷」二字,僅僅是指其能使被保護物體避免雷害的意思,而其本身恰恰相反,是「引雷」上身。
目前,主要的避雷針包括常規避雷針,提前放電避雷針、主動優化避雷針,限流型避雷針和預防典型避雷針,世面上比較常用和比較出名的是河南萬佳防雷公司生產的預放電避雷針WJZ系列避雷針,如WJZ2500-1C。
接地
(earth ;ground)
接地一 種有意或非有意的導電連接,由於這種連接,可使電路或電氣設備接到大地或接到代替大地的、某種較大的導電體。注 :接地的目的是:(a)使連接到地的導體具有等於或近似於大地(或代替大地的導電體)的電位;(b)引導人地電流流入和流出大地(或代替大地的導電體)。
從定義上可以將接地分為:人工接地、自然界地;從工作性質上可分為接地保護(如防雷接地、防靜電接地、設備接地、配點接地等)、工作接地(如電力設施的發、送、配電接地等工作接地還有不需要實際物理連接的電子線路邏輯地)兩大類。
接地系系統是通過平衡包括阻值、結構、及相互之間配合等因素通過釋放由直擊雷擊、雷電電磁脈沖、積累在設備上的靜電、電力系統短路等狀況帶來的威脅及其他各類異常能量從而達到防護的目的。
目前,通用的接地系統主要包括銅包鋼接地系統、長效高導活性離子接地系統等,而在接地單元與帝王鏈接工藝上通用熱熔焊接施工工藝。
等電位連接
(equipotential bonding)
等電位連接是指將分開的裝置、諸導電物體等用等電位連接導體或電涌保護器連接起來以減小雷電流在它們之間產生的電位差。
等電位連接原理是通過將正常情況下彼此獨立的接地系統,通過等電位連接器自動導通系統之間的電位差,從而形成更大的聯合接地系統,更有效地進行異常能量釋放。
電磁屏蔽
(electromagnetic shielding)
電磁屏蔽是用導電材料減少交變電磁場向指定區域穿透的屏蔽。雷電電磁脈沖以雷擊點為中心向周圍傳播,其影響范圍可達2公里外甚至更遠,而不僅僅局限於被雷擊中的建築物本身或其內部設 防雷工程流程圖備。
電磁屏蔽技術主要包括空點電磁屏蔽技術和線路電磁屏蔽技術兩部分
空間電磁屏蔽技術是通過分布在各個方位具有可靠的、連續電氣連接的金屬材料層來阻擋電磁波的侵入,通過將電磁能在屏蔽體上進行能量轉換使此能轉化為電能,再通過接地裝置泄放入地。
線路電磁屏蔽技術是通過穿金屬管(槽)敷設,並將連續的金屬管(槽)兩端可靠接地而形成屏蔽體以防止電磁脈沖對金屬線路的電磁感應而生成過電壓。線路電磁屏蔽技術除具有空間屏蔽功能外,還具有在線路引入過電壓時產生反向電動勢以抵消線路過電壓的功能。
過電壓保護
(over voltage protection)
過電壓保護是指電源裝置和所連接的設備為防止電源故障以至於產生過高的輸出電壓(包括開路電壓)而施加的一種保護。
過電壓保護實際上涉及多種系統的過電壓保護,其中最主要的是電源系統過電壓保護和通信系統過電壓保護。
過電壓保護技術主要是通過使用相關設備將電能分配到系統的各個用電設備當中,已最大限度的削減能量最大值,再通過對各用電設備的安全保護設備多級保護,達到能量釋放、低殘壓保護的功能。而在實際應用當中,考慮到各種系統的特殊性,需要針對不同系統設計專門的過電壓保護方案,已達到防護目的。
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方法
自身安全防護
1、在兩次雷擊之間一分鍾左右的間隙,應盡可能躲到能夠防護的地方去。不具備上述 防雷工程流程圖條件時,應立即雙膝下蹲,向前彎曲,雙手抱膝。
2、在野外也可以憑借較高大的樹木防雷,但千萬記住要離開樹干、樹葉至少兩米的距離。依此類推,孤立的煙囪下、高大的金屬物體旁、電線桿下都不宜逗留。此外,站在屋檐下也是不安全的,最好馬上進入建築物內。
3、雷雨中若手中持有金屬雨傘、高爾夫球棍、斧頭等物,一定要扔掉或讓這些物體低於人體。還有一些所謂的絕緣體,像鋤頭等物,在雷雨天氣中其實並不絕緣。
4、雷雨時,室內開燈應避免站立在燈頭線下。
5、不宜使用淋浴器。因為水管與防雷接地相連,雷電流可通過水流傳導而致人傷亡。
家用電器保護
1、有條件的情況下,應在電源入戶處安裝電源避雷器,並在有線電視天線、電話機、傳真機、電腦MODEN數據機入口處、衛星電視電纜介面處安裝信號避雷器。但是安裝時要有好的接地線,同時做好接地網。
2、每天收聽氣象預報,得知當天有雷暴時應在上班前將家用電器的電源插頭、信號插頭拔掉,並且出門時不要忘記關門窗,以防止滾球雷的侵入。
建築物的保護
1、宜採用裝設在建築物上的避雷網(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器。避雷網(帶)應按本規范附錄二的規定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設,並應在整個屋面組成不大於10m×10m或12m×8m(網格密度按建築物類別確定)的網格。所有避雷針應採用避雷帶相互連接。
2、引下線不應少於兩根,並應沿建築物四周均勻或對稱布置,其間距不應大於18m(引下線間距按建築物類別確定)。當僅利用建築物四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時,可按跨度設引下線,但引下線的平均間距不應大於18m。
3、每根引下線的沖擊接地電阻不應大於10Ω。防直擊雷接地宜和防雷電感應、電氣設備、信息系統等接地共用同一接地裝置,並宜與埋地金屬管道相連;當不共用、不相連時,兩者間在地中的距離應符合下列表達式的要求,但不應小於2m:
在共用接地裝置與埋地金屬管道相連的情況下,接地裝置宜圍繞建築物敷設成環形接地體。
詳見以下規范。
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規范
GB 15599-1995 石油與石油設施雷電安全規范[3]
GB 50057-1994 建築物防雷設計規范(附條文說明) (2000版)[4]
GB 50343-2004 建築物電子信息系統防雷技術規范(附條文說明)
GB/T 21431-2008 建築物防雷裝置檢測技術規范
GBJ 79-1985 工業企業通信接地設計規范
GA 267-2000 計算機信息系統 雷電電磁脈沖安全防護規范
JR/T 0026-2006 銀行業計算機信息系統雷電防護技術規范
QX 2-2000 新一代天氣雷達站防雷技術規范
QX 30-2004 自動氣象站場室防雷技術規范
QX 3-2000 氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范
QX 4-2000 氣象台(站)防雷技術規范
YD 2011-1993 微波站防雷與接地設計規范(附條文說明)
YD 5068-1998 移動數據通信基站防雷與接地設計規范
YD/T 5098-2001 通信局(站)雷電過電壓保護工程設計規范
GA173-2002 計算機信息系統防雷保安器
QX 10[1].1-2002_ 電涌保護器第1部分:性能要求和試驗方法
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相關標准
IEC 62305-1-2006 雷電防護
IEC/TR 61400-24-2002 風力渦輪機發電機系統。第24部分:避雷裝置 IEC61400-24
IEC 60364-5-54-2002 建築物的電氣設施。第5-54部分:電氣設備的選擇和安裝。接地措施、保護導體和保護跨接線 IEC60364-5-54
IEC 60099 避雷器
GB 15599-1995 石油與石油設施雷電安全規范
GB 50057-1994 建築物防雷設計規范(附條文說明) (2000版)
GB 50343-2004 建築物電子信息系統防雷技術規范(附條文說明)
GB/T 19271-2003 雷電電磁脈沖的防護
GB/T 19663-2005 雷電電磁脈沖的防護
GB/T 19663-2005 信息系統雷電防護術語
GB/T 19856-2005 雷電防護
GB/T 21431-2008 建築物防雷裝置檢測技術規范
GB/T 21714-2008 雷電防護
GB/T 2900.12-2008 電工術語 避雷器、低壓電涌保護器及元件
GB/T 7450-1987 電子設備雷擊保護導則
GJB 5080-2004 軍用通信設施雷電防護設計與使用要求
GJB 1210-1991 接地 搭接和屏蔽設計的實施
GJB 2269-1996 後方彈葯倉庫防雷技術要求
防雷產品認證與產品檢測機構:
1、北京雷電防護裝置測試中心
2、上海雷電防護裝置測試中心
3、中國鐵道科學研究院通信信號研究所
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裝置
防雷設備從類型上看大體可以分為:電源防雷器、電源保護 防雷器插座、天饋線保護器、信號防雷器、防雷測試工具、測量和控制系統防雷器、地極保護器。一套完整的防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。上述的針、線、網、帶都只是接閃器,而避雷器是一種專門的防雷裝置。接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護器及其他連接導體的總和。
接閃器
避雷針、避雷線、避雷網和避雷帶都是接閃器,它們都是利用其高出被保護物的突出地位,把雷電引向自身,然後通過引下線和接地裝置,把雷電流泄入大地,以此保護被保護物免受雷擊。接閃器所用材料應能滿足機械強度和耐腐蝕的要求,還應有足夠的熱穩定性,以能承受雷電流的熱破壞作用。
避雷器
避雷器的作用是用來保護電力系統中各種電器設備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓沖擊而損壞的一個電器。避雷器的類型主要有保護間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護間隙主要用於限制大氣過電壓,一般用於配電系統、線路和變電所進線段保護。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用於變電所和發電廠的保護,在500KV及以下系統主要用於限制大氣過電壓,在超高壓系統中還將用來限制內過電壓或作內過電壓的後備保護
避雷器並聯在被保護設備或設施上,正常時裝置與地絕緣,當出現雷擊過電壓時,裝置與地由絕緣變成導通,並擊穿放電,將雷電流或過電壓引入大地,起到保護作用。過電壓終止後,避雷器迅速恢復不通狀態,恢復正常工作。避雷器主要用來保護電力設備和電力線路,也用作防止高電壓侵入室內的安全措施。避雷器有保護間隙、管型避雷器和閥型避雷器和氧化鋅避雷器。
引下線
防雷裝置的引下線應滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩定的要求。
電源防雷器
電源防雷器是防止雷電和其他內部過電壓侵入設 三相電源防雷器備造成損壞,從室外防雷與線路防雷相結合的綜合防雷方案,介紹了外部避雷和內部避雷、保護區、防雷等電位連接等概念。分析了電源防雷工作原理。採用電源防雷能在最短時間內釋放電路上因雷擊感應而產生的大量脈沖能量短路泄放到大地,降低設備各介面間的電位差,從而保護電路上的設備。電源防雷器分為B、C、D三級。依據IEC(國際電工委員會)標準的分區防雷、多級保護的理論,B級防雷屬於第一級防雷器,可應用於建築物內的主配電櫃上;C級屬第二級防雷器,應用於建築物的分路配電櫃中;D級屬第三級防雷器,應用於重要設備的前端,對設備進行精細保護。
正確安裝電源防雷器,設備因雷擊導致電源損壞的機會,可以減少到接近零,即可免除更換設備之費用,保障系統不間斷連續運行。並可減少建築物因雷擊所引起的電源火警機會,確保人身及其他財產的安全。
信號防雷器
信號防雷器在產品的設計上,依據IEC 61644的要求 千兆網路防雷器,分為B、C、F三級。B級(Base protection)基本保護級(粗保護級),C級(Combination protection)綜合保護級,F級(Medium&fine protection)中等&精細保護級。專業用於網路、通訊、光纜、廣播、電視、監控、視頻等設備的雷電保護設備。
視頻防雷器
也稱同軸電纜電涌保護器,阻抗有兩種,一種是75歐姆,一種 視頻防雷器組合圖是50歐姆。其中50歐姆的用於有線電視的室外電纜傳輸保護,75歐姆的用於視頻傳輸,比如閉路電視監控系統傳輸,俗稱:視頻防雷器。視頻防雷器安裝於視頻傳輸線的兩端(前後端),可以有效保護攝像機、球機、矩陣、數字錄像機、監視器不受雷電的破壞。視頻防雷器完整的內部結構一般可分為三部分:放電部分、穩流部分、穩壓部分;性能好的視頻防雷器裡面還添加了可提高信號防雷器傳輸頻率的電路,以減少因介面等處的損耗。
防雷接地裝置
接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。接地裝置向大地泄放雷電流,限制防雷裝置對地電壓不致過高。除獨立避雷針外,在接地電阻滿足要求的前提下,防雷接地裝置可以和其他接地裝置共用。為所雷電流迅速導入大地以防雷止雷害為目的的接地叫做防雷接地。
防接地裝置包括以下部分:
1、雷電接受裝置:直接或間接接受雷電的金屬桿(接閃器),如避雷針、避雷帶(網)、架空地線及避雷器等。
2、接地線(引下線):雷電接受裝置與接地裝置連接用的金屬導體。
3、接地裝置:接地線和接地體的總和。
測量和控制裝置
測量和控制裝置有著廣泛的應用,例如生產廠、建築物管理、供暖系統、報警裝置等。由於雷電或其他原因造成的過電壓不僅會對控制系統造成危害,而且對昂貴的轉換器、感測器也會造成危害。控制系統的故障通常會導致產品損失和對生產的影響。測量和控制單元通常比電源系統對浪涌過電壓的反應更加敏感。
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發展
由中國科學院研究員、國際宇航科學院院士在國際上首次提出了通過消除雷擊危險性,使保護目標不再遭受雷擊的新一代避雷技術,稱為「智能避雷技術」 。以原中國科學院空間中心電學組專家團隊,經過十多年的潛心研究開發,從理論分析、模擬計算、實驗測試、模型實驗、工程實用化研究、外場實驗等各個角度和方法的研究,都證明了這一技術的合理性和可行性。期間經多次大小各類專家會議的評審鑒定,得到充分肯定,被譽為「21世紀防雷事業的曙光」 。
2002年聯合國發明協會評選全世界的發明創造。智能避雷技術獲得金獎的同時,榮獲我國唯一的一項特別金獎,被聯合國國際專家組譽為「人類生存和保障的最佳發明」 。
通過了國家氣象局測試中心的檢測。通過了國軍標要求的溫度、震動、沖擊、和電磁兼容的測試。列入了國家火炬計劃。獲得了環保認證。企業標准獲得了質監局的登記備案。獲得了中國專利證書。獲得了美國專利證書。申報了國際專利,並申報了美、日、德、英、意、西班牙、俄等國專利。
智能避雷技術是目前為止國際上唯一可以把雷害拒之於門外,為現代化和信息化保駕護航的環保類新型避雷技術。它不僅能夠彌補傳統避雷方式不能保護信息裝備的不足,而且由於其不靠接地,所以特別適用於高山雷達站等接地困難的場所,以及車輛、艦船、飛機、導彈等不能接地的移動目標。該項目的實施不僅對提高我國軍隊戰鬥力具有重要意義,而且有望列入國際標准,成為繼福蘭克林之後的第二個通行防雷方法,實現人類避雷技術史上的革新。
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提示
1、應該留在室內,並關好門窗;在室外工作的人應躲入建築物內。
2、不宜使用無防雷措施或防雷措施不足的電視、音響等電器,不宜使用水龍頭。
3、切勿接觸天線、水管、鐵絲網、金屬門窗、建築物外牆,遠離電線等帶電設備或其它類似金屬裝置。
4.、減少使用電話和手提電話。
5、切勿游泳或從事其它水上運動,不宜進行室外球類運動,離開水面以及其它空曠場地,尋找地方躲避。
6、切勿站立於山頂、樓頂上或其他接近導電性高的物體。
7、切勿處理開口容器盛載的易燃物品。
8、在曠野無法躲入有防雷建設的建築物內時,應遠離樹木和桅桿。
9、在空曠場地不宜打傘,不宜把羽毛球、高爾夫球棍等扛在肩上。
10、不宜開摩托車、騎自行車。
11、在兩次雷擊之間一分鍾左右的間隙,應盡可能躲到能夠防護的地方去。不具備上述條件時,應立即雙膝下蹲,向前彎曲,雙手抱膝。
12、在野外也可以憑借較高大的樹木防雷,但千萬記住要離開樹干、樹葉至少兩米的距離。依此類推,孤立的煙囪下、高大的金屬物體旁、電線桿下都不宜逗留。此外,站在屋檐下也是不安全的,最好馬上進入建築物內。
13、雷雨中若手中持有金屬雨傘、高爾夫球棍、斧頭等物,一定要扔掉或讓這些物體低於人體。還有一些所謂的絕緣體,像鋤頭等物,在雷雨天氣中其實並不絕緣。
14、雷雨時,室內開燈應避免站立在燈頭線下。
15、不宜使用淋浴器。因為水管與防雷接地相連,雷電流可通過水流傳導而致人傷亡。
夏季預防雷擊
當前,夏季多雷雨天氣已經臨近,預防雷擊是我們人類的首要問題。幾年來,被雷擊或者被間接雷擊而死亡的人數在不斷的增長,如何防止雷擊問題是人們經常談論的事情。在夏季,雷電分為兩種危害,一種是直接雷擊,另一種則是間接雷擊。直擊雷的危害程度遠大於間接雷擊,而直擊雷是我們大家都知道的。間接雷擊主要是由於雷雨雲層電荷在放電時產生的強電磁場通過金屬導線而感應出的數萬伏超高電壓放電。下面我們較詳細的來闡述關於雷電的防護問題。
1,直擊雷
關於直擊雷的防護問題,在很多的專業教科書中已有所描述。唯一的方法就是構建防雷措施,在高大的建築物上設立金屬避雷入地導線,可將巨大的雷雨雲層電荷釋放掉。或者在人類居住的小區四周裝有大型的避雷塔,以防止人類的生命財產不受到任何的傷害和損失。在雷雨天氣,要盡量的遠離那些高大的樹木林區和沒有避雷措施的建築物,還有就是架空的高低壓輸電網路和通訊網路。在雷雨來臨之際,最好的防雷擊方法就是盡快的躲進屋裡,並關好門窗以防球形雷進入。假如你是在野外遇到雷雨天時,首先你要觀看一下你所處的地理位置,千萬不要往高處去,盡快的進入到低窪地帶,找一處能夠避雨的地方躲藏起來以防雷擊。
2,感應雷
對於感應雷來說,一般人了解的還不算太清楚,只有專業人士才知道感應雷電的潛在危害。什麼是感應雷電呢?就是帶電的雷雨雲層在放電時產生瞬間強大的高脈沖電磁場,這種強磁場會在我們周圍的金屬導線中產生感應電荷。由於感應電荷的聚集,會在金屬導線上形成較高的對地電位差,也就是我們平時所說的高壓電。大家可能知道高壓輸電網路的電位是多少嗎?其大概的范圍是在10千伏至數百千伏電位之間。請大家千萬不要小看了感應雷擊,這里的學問還是挺多的呢。現在我給大家說一段現實生活中的小故事;
在一次偶然的強雷電放電過程中,讓我們了解到了由強雷電引起的瞬間強磁電轉換過程。那是在1985年的夏季,有一住戶的室外電視天線架設高度為6米左右,天線的高度不超過四周的近距離建築物和樹木的高度。根據目測,樹木的高度為十米,建築物的高度為8米,而積雨雲層距地面電視天線的垂直高度為100米以上,距強雷電發生的有效距離為1000米。在雷雨天氣,一般的平房住戶,會將入室的電視天線和電視電源插頭共同拔掉的。而被拔掉的天線接頭距離電視機的接線端子為20公分左右,電視天線的饋線長度不超過20米,天線接收器為一般簡易的民用振子天線。忽然,在一道閃光過後,巨大的雷聲從相距300米左右的高空炸起,就聽電視機的後面「啪」的一聲!一道弧光閃過,近前一看,電視天線接頭與電視機的各接線端子表面都有被高壓電弧擊傷過的痕跡。當時屋裡所有的人都被這一突然的放電聲嚇了一跳,也都在慶幸著距離電視機較遠,不然的話,後果不敢設想。按著20公分的距離來計算,一萬伏高壓電能擊穿1公分距離的乾燥空氣介質,而20公分距離的空氣介質其擊穿電壓應該在20萬伏左右。由於當時是雷雨天氣,屋裡的空氣濕度較大,擊穿1公分空氣介質的電壓應該在7000伏左右,那麼擊穿20公分空氣介質的電壓也要在10萬伏以上。上述的數據只是粗略的計算,但在雙股20米長的金屬導體上究竟能產生多高的磁感應電荷,我們還要進行下一步的研究性工作。
故事雖然講完了,但我們預防雷電的具體措施還不夠完備。通過上述的一段小故事,我們知道了感應雷間接性的危害。那麼在雷雨季節,我們就要盡量的遠離那些象高低壓輸電網路和架空帶有金屬導體的各種通訊網路以及各種通信發射塔的固定地埋牽引線。也包括無線電的接受天線等金屬導線網路,千萬要遠離和不要用手去觸摸它們下垂延伸線路的金屬端頭部分。在我們城區、農村的所有架空金屬導電網路中,其延綿環繞於我們周圍長達數十里或者數百里。在其上面所產生的雷電感應電荷數量是非常之高的。於瞬間並能夠感應出電壓高達數萬伏,它會將與其連接的電器和電子設備瞬間摧毀。下面,我們用列表的方式來說明當雷雨來臨之時應當注意到的幾點問題。
1,遠離高大的建築物和樹木,盡量的進入到低窪地帶。
2,遠離高低壓輸電網路。
3,遠離輸電網路的金屬延伸固定裝置(金屬拉力線)。
4,遠離所有的金屬導線通訊網路。
5,遠離各種通訊發射塔金屬設施。
6,遠離各種架空的金屬建築設施和存放於室內外的金屬材料。
7,千萬不要觸摸室外延伸與室內的各種導體金屬端頭,並盡量的遠離。
9,在行車過程中,盡量的不要走出車外。
10,遇到雷雨時,盡量放掉手中的金屬物體,就連晾衣服的金屬線繩也要注意,盡量的在雷雨到來之時將所晾曬的衣物收回屋內。
11,在雷雨來臨前,斷掉所有與室外連接的設備引線,最好的斷接控制裝置設於室外,千萬不要觸摸這些斷點的金屬部分。
有關雷雨季節的人身防護問題,我們已經基本上潦草的說了說。不論怎樣,在雷雨季節保護好自己的生命安全是最重要的。大人一定要反復的告誡兒童,向他們講解關於雷雨季節的防雷電知識。
㈨ 避雷針避雷網消雷器是用於防止直擊雷的保護
直擊雷防護技術以避雷針、避雷帶、避雷網、避雷線為主要,其中避雷針是最常見的直擊雷防護裝置。
當雷雲放電接近地面時它使地面電場發生畸變,在避雷針的頂端,形成局部電場強度集中的空間,以影響雷電先導放電的發展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護物體免遭雷擊。避雷針冠以「避雷」二字,僅僅是指其能使被保護物體避免雷害的意思,而其本身恰恰相反,是「引雷」上身。
(9)天幕直擊雷保護裝置設計原理擴展閱讀:
雷電的危害包括三方面:
1、直接雷擊(直擊雷),即我們通常所說的閃電。直擊雷具有熱效應、電效應和機械效應三大效果,且雷電能量巨大,可瞬間造成被擊物折損、坍塌等物理損壞和電擊損害。
2、感應雷,雷雲形成過程中,由於雷雲中電荷的聚積,及閃電發生時雷雲中電荷的急劇減少,會形成大范圍的靜電感應和電磁感應現象,從而造成雷電影響范圍內(閃電發生處半徑2km內)的金屬導體出現高電位(強電壓)和瞬間沖擊電流(電涌)。
3、傳導雷:雷電擊中地面物體尤其是建築物時,雷電流泄放過程中經進出建築物的金屬管道、電源和信號線路向外傳導(約為全部雷電流的50%),從而對其他建築物內的線路及設施造成危害。