盧 崴 ，鄧寧文，李 韜

1.玉林市氣象局，廣西 玉林 537000

2.廣西壯族自治區(qū)防雷中心，廣西 南寧 530022

3.賀州市氣象局，廣西 賀州 542800

0 引言

在自然災(zāi)害中，雷電引起的災(zāi)害是世界十大自然災(zāi)害之一。雷電過(guò)程表現(xiàn)為強(qiáng)大的沖擊波、劇變的電磁場(chǎng)、強(qiáng)烈的電磁輻射和熾熱的高溫。這些效應(yīng)將造成人員傷亡，建筑物擊毀，森林起火，電子信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備損壞等，帶來(lái)無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

雷電災(zāi)害的孕育、發(fā)生、發(fā)展與區(qū)域環(huán)境狀況有密切關(guān)系，主要表現(xiàn)在區(qū)域地理地貌、土壤狀況、人文環(huán)境、氣候環(huán)境等方面，有很大的隨機(jī)性。防雷工程保護(hù)的對(duì)象為建（構(gòu)）筑物、設(shè)備和人。在工程設(shè)計(jì)之前，應(yīng)調(diào)查研究本地區(qū)具體情況，考慮所處的地理環(huán)境和氣候因素，因地制宜，設(shè)計(jì)出即經(jīng)濟(jì)又安全的防雷工程。防雷工程設(shè)計(jì)主要考慮建筑物自身空間、所處地理環(huán)境和其建筑物內(nèi)部各種電氣設(shè)備的條件等因素。而該地區(qū)的年平均雷暴日、落雷密度、土壤情況、該地區(qū)的地形地貌及被保護(hù)物所處高度等因素,是防雷工程設(shè)計(jì)所考慮的環(huán)境因素中重要參數(shù)。

1 防雷工程設(shè)計(jì)所考慮的環(huán)境問(wèn)題分析

1.1 雷電活動(dòng)的規(guī)律、頻數(shù)及強(qiáng)度

1.1.1 雷電活動(dòng)的規(guī)律性

熱、濕的地區(qū)比干、冷的地區(qū)雷暴要多。山區(qū)的雷暴多于平原，平原多于沙漠，陸地多湖海。我國(guó)西北地區(qū)年平均雷暴電日在20日以下，是少雷區(qū)；長(zhǎng)江以北地區(qū)在20日～40日之間，是多雷區(qū)；北回歸線以北地區(qū)在 40日～60日之間，是高強(qiáng)雷區(qū)；北回歸線以南地區(qū)超過(guò) 60日，是強(qiáng)雷區(qū)。

1.1.2 雷電活動(dòng)的頻數(shù)

區(qū)域內(nèi)發(fā)生雷擊的年平均次數(shù)。各地閃電發(fā)生率是不同的，同一地區(qū)不同年份、不同月份，閃電發(fā)生率也不同。掌握本地區(qū)的雷電活動(dòng)概貌和觀測(cè)情況，作出本地區(qū)閃電發(fā)生率的統(tǒng)計(jì)分布圖是防雷設(shè)計(jì)的重要資料。

1.1.3 雷電活動(dòng)的季節(jié)性

夏季雷暴最頻繁，冬季則最少。雷暴的高峰一般出現(xiàn)在7、8月份。

1.2 雷擊年平均密度

1.2.1 雷擊年平均密度

雷擊年平均密度是指區(qū)域單位面積上雷擊大地的年平均次數(shù)，表示雷云對(duì)地放電的頻繁程度和強(qiáng)烈程度，它與雷電日呈指數(shù)關(guān)系。它是確定雷電對(duì)地面或地下建筑物和各類(lèi)電氣設(shè)備以及人員產(chǎn)生危害的重要參數(shù)，是確定建筑物防雷類(lèi)別設(shè)計(jì)保護(hù)等級(jí)的主要依據(jù)。反應(yīng)出不同地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)度和雷電發(fā)生的頻數(shù)。可用公式 N1= 0.024Td1.3計(jì)算 ，單位為次／（ km2·a）。其中Td是年平均雷暴日，可根據(jù)地方氣象站資料確定。年平均雷電日數(shù)越大的地區(qū)，對(duì)地雷擊密度就越大。它對(duì)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。

1.2.2 建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)

式中：N為表示建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a）；

K為表示校正系數(shù)（一般取1）；

Ng為表示建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度（次/（km 2a））；

Ae為表示與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）。

當(dāng)建筑物的長(zhǎng)、寬相同時(shí)，建筑物越高，則等效面積越大，建筑物受雷擊次數(shù)也就越多。高層建筑物比一般建筑物更應(yīng)重視防雷保護(hù)。

1.3 土壤電阻率

土壤電阻率與土壤結(jié)構(gòu)、土質(zhì)構(gòu)造、濕度、溫度以及土壤中含有的可溶性化學(xué)物（酸、鹽、堿）有關(guān)，因其成分的多樣性，使土壤電阻率數(shù)值有很大差別。土壤越干燥，電阻率就越大。當(dāng)土壤溫度生高時(shí)，電阻率下降，在0℃時(shí)土壤由于水分凍結(jié)而使電阻率迅速增加。

式中：ρ為土壤電阻率（Ωm）；

P為土壤中水分占的相對(duì)體積；

Ρv為土壤中水分的電阻率（Ωm）。

土壤電阻率這些特性，在接地裝置設(shè)計(jì)中有重要的實(shí)用意義。

1.4 雷擊的選擇性

凡地面物能夠提供低阻抗的地方，對(duì)閃電放電通道都有吸引作用，阻抗越小，吸引作用會(huì)越大，它是防雷設(shè)計(jì)的一個(gè)重要因素。

1.4.1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，使得地面土壤電阻率分布的不均勻，電阻率低的土壤，其導(dǎo)電性好，易于為雷電流提供低阻抗通路。土壤電阻率有突變的地點(diǎn)，雷擊易發(fā)生。再有地下有金屬礦藏及金屬管線密集處，更易落雷。

1.4.2 地理位置

當(dāng)放電通道發(fā)展到離地面不遠(yuǎn)的空中時(shí)，電場(chǎng)受地面物體影響而發(fā)生畸變。山地的東、南坡比西、北坡易發(fā)生雷擊，山口、風(fēng)口的地點(diǎn)易引雷多。山地中的平地比峽谷多發(fā)生雷擊。臨水的低洼潮濕地點(diǎn)、高聳建筑物和空曠的孤立建筑物、鐵路集中的樞紐和終端、高壓輸電線路轉(zhuǎn)角處等易于受雷擊。

1.4.3 地面設(shè)施

建筑物結(jié)構(gòu)材料所能積蓄電荷的多少直接影響建筑物接閃的頻率。建筑物結(jié)構(gòu)中，如墻、板、梁、柱和基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋較多，金屬屋頂、金屬構(gòu)架、電梯間和水箱等部位，附屬在建筑物上的突出物，如電視天線、旗桿、屋頂金屬柱桿等都容易接閃。建筑物上部排氣的煙道、透氣管、天窗和工廠排出導(dǎo)電塵埃的煙囪及廢氣管等也容易接閃。它們冒出的熱氣柱和煙囪常含有大量導(dǎo)電微粒和游離分子氣團(tuán)比一般空氣易于導(dǎo)電，等于加高了煙囪的高度。建筑物的雷擊頻率是隨建筑物增高而增加的。

1.4.4 內(nèi)外設(shè)備

建筑物內(nèi)部安裝的大型金屬設(shè)備、通入建筑物內(nèi)的架空和地下金屬管線等都可積蓄大量電荷。也是防雷工程設(shè)計(jì)前應(yīng)充分考慮的相關(guān)環(huán)境因素。

2 結(jié)論

防雷工程設(shè)計(jì)工作是一門(mén)涉及諸多方面因素的系統(tǒng)工程。防雷設(shè)計(jì)人員不僅要懂得防雷方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還要懂得建筑方面、電氣方面及氣象等方面有關(guān)知識(shí)。防雷設(shè)計(jì)應(yīng)本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠的原則，嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)防雷技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1]建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50057-94，2000.

[2]梅衛(wèi)群，江燕如.建筑防雷工程與設(shè)計(jì)[M].北京：氣象出版社.