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[摘 要] 介紹了雷电的分类和对港口单机设施的危害，阐述了单机设施两个方面的防雷措施，强调了防雷设施的检查检测。
[关键词] 单机 防雷 危害 措施 避雷针 浪涌保护器
港口地处海边，地域开阔，雷害相对比较多，而位于港区的堆料机、取料机、装船机、门机等单机设备相对于其他建筑物显得十分高大，显得比较孤立、突出，往往容易造成雷电的侵害。而这些单机设备多采用PLC控制系统、变频、编码器等先进设备元器件，而雷电对此类设备和控制系统造成的损坏和失效事故发生的概率越来越高，
对设备安全生产造成较大的影响，因此，对此类单机设备的防雷非常重要。
1、雷电的分类和危害
雷电是自然界的放电现象，带有电荷的雷云和地面突出物接近时，它们之间发生激烈的放电。雷电可分为直击雷、感应雷和球形雷。
（1）直击雷：雷电直接击中建筑物，对建筑物放电，它形成强大的电流效应、高热效应、电动效应等，击穿设备线路、引起火灾、致被击物严重扭曲变形。
（2）感应雷：感应雷也称作雷电感应，分为静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷是由于带电积云在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷，在带电积云与其他客体放电后，感应电荷失去束缚，以大电流、高电压冲击波的形式，沿线路导线或导电凸出物的传播。电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场在邻近的导体上产生的很高的感应电动势。
（3）球形雷：是一种紫色或灰紫色的滚动雷，它能沿地面滚动或空中飘动，能从门窗、烟囱等孔洞缝隙窜入室内，遇到人体或物体容易发生爆炸。
2、港口单机设施的防雷保护
港口单机设施主要遭受直击雷和感应雷的破坏比较多，这里我们就从外部防雷保护系统（直击雷防护）和内部防雷保护系统（感应雷防护）两方面进行考虑，采用接闪、分流、屏蔽、均压、接地等雷电防护技术措施，将雷电的危害减到最小。
（1）单机设施的直击雷防护
直击雷的防护系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身安全事故，须从接闪装置、引下线、接地装置等三个方面综合考虑。接闪装置就是常说避雷针、避雷带和避雷网，接闪就是把雷引来，通过人们设计的防雷通道，迅速将雷电泄入大地中去。接地装置就是让已经引入防雷系统的闪电电流顺利流入大地，而不能让雷电的能量集中在防雷系统的某处对被保护物产生破坏作用，良好的接地才能有效的泄放雷电能量，降低引下线上电压，避免发生反击。引下线就是把接地装置和接闪装置连接起来。利用其自身突出的地位，把雷电引向其自身，通过引下线和接地装置把把雷电电流引入大地，达到防雷减灾的目的。港口单机设备都有自身的直击雷防护措施，根据JT556-2004《港口防雷及接地技术要求》第5.5.1规定和11.1.4规定港口单机此类轨道运行式设备，只要在确保各金属构件做好等电位连接的前提下，可以作为预防直击雷的接闪器使用，通常我们通过在单机设备上安装避雷针实现接闪作用，避雷针的接闪作用与其安装高度有关。引下线是连接接闪和接地装置的路径，如果引下线发生断裂或接地电阻过大，将起不到防雷作用，甚至会增加雷击的机会，所以引下线要选用机械强度高、耐腐蚀和热稳定性好的产品。港口单机设备的接地装置根据《港口防雷及接地技术要求》第5.5.2规定，其轨道必须接地，接地点不少于两处，沿轨道每隔30-40米设一个接地点，并同时与并行的另一轨道相跨接，轨道的跨接线或接地线采用热镀锌圆钢或扁钢，每个接地点的电阻不大于10Ω。单机设备承受直击雷时，接闪装置在接闪雷电时，引下线立即产生高电位，会对周围处于地电位的电缆或导体发生放电，这种现象叫反击，由于反击，可能造成高电压通过导体或电缆入侵，对人和设备造成危害，为防止反击，将处于地电位的导体做等电位连接或有足够的安全距离。
（2）单机设施的感应雷防护
对港口单机设施防雷而言，最具有破坏作用的是二次效应，也就是静电感应雷和电磁感应雷，由于雷电具有高电位、大冲击电流、瞬时性的特点，强大的闪电产生静电场、交变电磁场和电磁辐射，以雷电波侵入、地电位反击等形成雷电电磁脉冲LEMP，产生强大的变电磁场、使周围的金属产生感应电势和感应电流。研究表明：静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。
单机设备的控制系统遭受雷电危害不是由直击雷引起的，而往往是由于雷击发生时线路中感应的浪涌电流造成的，由于单机设备的控制系统越来越复杂，采用PLC、变频器、编码器、触摸屏等先进电子电气设备，而这些设备靠集成电路芯片运行，芯片的正常工作电压5-24V,其耐过电压、过电流和对雷电浪涌电流的承受力差，系统就会遭到感应雷击，对设备和系统造成失效或损坏。因此，做好单机设施的感应雷防护就要从限制浪涌入手，我们可以从电源和信号线路上两个方面防止浪涌破坏：在电源方面，一是要对进入配电室、电气室、司机室的380V、220V交流电源和110V、24V直流电源安装相应的电源浪涌保护器，二是对变频器、PLC、触摸屏等重点设备电源线上安装电源浪涌保护器，通过多层电源浪涌保护器，减少浪涌损害；在信号线路方面，对进入电气室、司机室控制柜的信号线路上安装信号浪涌保护器，如各种编码器、PLC通信、视频等信号线路上，信号电涌保护器内置半导体部件，响应速度快，通流量大，当单机设施遭受雷击时，信号电涌保护器动作，避免设备损害。
3、防雷设施的检查
要想使单机设备的防雷设施在雷电时期起到防雷作用，就要保持好防雷设施的完好性，防雷装置的安全检测就非常重要，因此，每年要定期或不定期对其检查、检测，以保持它良好的保护性能。每年应在雷雨季节来临之前对防雷装置进行全面检查检测，对检测数据、检测结果进行整理归档并形成报告。同时应不定期进行日常检查、检测，例如连接点是否牢靠、有无裂纹，引下线有无闪络或烧毁痕迹，腐蚀锈蚀以及安全距离等情况，发现问题应及改正，确保防雷设备完好。
4、结束语
港口单机设备的防雷保护是一项系统工程，本文只是从其中两个方面做了分析，防雷保护应该综合考虑，根据现场实际情况，采取切实有效的保护方法，才能获得良好的效果。随着防雷技术的不断发展，越来越多的防雷新产品、新技术的不断应用，雷电的危害将会减到最小。
参 考 文 献
[1] 中华人民共和国交通行业标准JT556-2004《港口防雷与接地技术要求》
[2] 刘介才供配电技术北京：机械工业出版社
[3] 周志敏电气电子系统防雷接地实用技术北京：电子工业出版社■
[关键词] 单机 防雷 危害 措施 避雷针 浪涌保护器
港口地处海边，地域开阔，雷害相对比较多，而位于港区的堆料机、取料机、装船机、门机等单机设备相对于其他建筑物显得十分高大，显得比较孤立、突出，往往容易造成雷电的侵害。而这些单机设备多采用PLC控制系统、变频、编码器等先进设备元器件，而雷电对此类设备和控制系统造成的损坏和失效事故发生的概率越来越高，
对设备安全生产造成较大的影响，因此，对此类单机设备的防雷非常重要。
1、雷电的分类和危害
雷电是自然界的放电现象，带有电荷的雷云和地面突出物接近时，它们之间发生激烈的放电。雷电可分为直击雷、感应雷和球形雷。
（1）直击雷：雷电直接击中建筑物，对建筑物放电，它形成强大的电流效应、高热效应、电动效应等，击穿设备线路、引起火灾、致被击物严重扭曲变形。
（2）感应雷：感应雷也称作雷电感应，分为静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷是由于带电积云在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷，在带电积云与其他客体放电后，感应电荷失去束缚，以大电流、高电压冲击波的形式，沿线路导线或导电凸出物的传播。电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场在邻近的导体上产生的很高的感应电动势。
（3）球形雷：是一种紫色或灰紫色的滚动雷，它能沿地面滚动或空中飘动，能从门窗、烟囱等孔洞缝隙窜入室内，遇到人体或物体容易发生爆炸。
2、港口单机设施的防雷保护
港口单机设施主要遭受直击雷和感应雷的破坏比较多，这里我们就从外部防雷保护系统（直击雷防护）和内部防雷保护系统（感应雷防护）两方面进行考虑，采用接闪、分流、屏蔽、均压、接地等雷电防护技术措施，将雷电的危害减到最小。
（1）单机设施的直击雷防护
直击雷的防护系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身安全事故，须从接闪装置、引下线、接地装置等三个方面综合考虑。接闪装置就是常说避雷针、避雷带和避雷网，接闪就是把雷引来，通过人们设计的防雷通道，迅速将雷电泄入大地中去。接地装置就是让已经引入防雷系统的闪电电流顺利流入大地，而不能让雷电的能量集中在防雷系统的某处对被保护物产生破坏作用，良好的接地才能有效的泄放雷电能量，降低引下线上电压，避免发生反击。引下线就是把接地装置和接闪装置连接起来。利用其自身突出的地位，把雷电引向其自身，通过引下线和接地装置把把雷电电流引入大地，达到防雷减灾的目的。港口单机设备都有自身的直击雷防护措施，根据JT556-2004《港口防雷及接地技术要求》第5.5.1规定和11.1.4规定港口单机此类轨道运行式设备，只要在确保各金属构件做好等电位连接的前提下，可以作为预防直击雷的接闪器使用，通常我们通过在单机设备上安装避雷针实现接闪作用，避雷针的接闪作用与其安装高度有关。引下线是连接接闪和接地装置的路径，如果引下线发生断裂或接地电阻过大，将起不到防雷作用，甚至会增加雷击的机会，所以引下线要选用机械强度高、耐腐蚀和热稳定性好的产品。港口单机设备的接地装置根据《港口防雷及接地技术要求》第5.5.2规定，其轨道必须接地，接地点不少于两处，沿轨道每隔30-40米设一个接地点，并同时与并行的另一轨道相跨接，轨道的跨接线或接地线采用热镀锌圆钢或扁钢，每个接地点的电阻不大于10Ω。单机设备承受直击雷时，接闪装置在接闪雷电时，引下线立即产生高电位，会对周围处于地电位的电缆或导体发生放电，这种现象叫反击，由于反击，可能造成高电压通过导体或电缆入侵，对人和设备造成危害，为防止反击，将处于地电位的导体做等电位连接或有足够的安全距离。
（2）单机设施的感应雷防护
对港口单机设施防雷而言，最具有破坏作用的是二次效应，也就是静电感应雷和电磁感应雷，由于雷电具有高电位、大冲击电流、瞬时性的特点，强大的闪电产生静电场、交变电磁场和电磁辐射，以雷电波侵入、地电位反击等形成雷电电磁脉冲LEMP，产生强大的变电磁场、使周围的金属产生感应电势和感应电流。研究表明：静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。
单机设备的控制系统遭受雷电危害不是由直击雷引起的，而往往是由于雷击发生时线路中感应的浪涌电流造成的，由于单机设备的控制系统越来越复杂，采用PLC、变频器、编码器、触摸屏等先进电子电气设备，而这些设备靠集成电路芯片运行，芯片的正常工作电压5-24V,其耐过电压、过电流和对雷电浪涌电流的承受力差，系统就会遭到感应雷击，对设备和系统造成失效或损坏。因此，做好单机设施的感应雷防护就要从限制浪涌入手，我们可以从电源和信号线路上两个方面防止浪涌破坏：在电源方面，一是要对进入配电室、电气室、司机室的380V、220V交流电源和110V、24V直流电源安装相应的电源浪涌保护器，二是对变频器、PLC、触摸屏等重点设备电源线上安装电源浪涌保护器，通过多层电源浪涌保护器，减少浪涌损害；在信号线路方面，对进入电气室、司机室控制柜的信号线路上安装信号浪涌保护器，如各种编码器、PLC通信、视频等信号线路上，信号电涌保护器内置半导体部件，响应速度快，通流量大，当单机设施遭受雷击时，信号电涌保护器动作，避免设备损害。
3、防雷设施的检查
要想使单机设备的防雷设施在雷电时期起到防雷作用，就要保持好防雷设施的完好性，防雷装置的安全检测就非常重要，因此，每年要定期或不定期对其检查、检测，以保持它良好的保护性能。每年应在雷雨季节来临之前对防雷装置进行全面检查检测，对检测数据、检测结果进行整理归档并形成报告。同时应不定期进行日常检查、检测，例如连接点是否牢靠、有无裂纹，引下线有无闪络或烧毁痕迹，腐蚀锈蚀以及安全距离等情况，发现问题应及改正，确保防雷设备完好。
4、结束语
港口单机设备的防雷保护是一项系统工程，本文只是从其中两个方面做了分析，防雷保护应该综合考虑，根据现场实际情况，采取切实有效的保护方法，才能获得良好的效果。随着防雷技术的不断发展，越来越多的防雷新产品、新技术的不断应用，雷电的危害将会减到最小。
参 考 文 献
[1] 中华人民共和国交通行业标准JT556-2004《港口防雷与接地技术要求》
[2] 刘介才供配电技术北京：机械工业出版社
[3] 周志敏电气电子系统防雷接地实用技术北京：电子工业出版社■