最新备份铁塔下雷击事故的分析项目
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关于电力铁塔防雷措施分析与探究本文通过系统总结电力铁塔受到雷击原因,论述了雷电对电力铁塔的具体危害,最后提出了电力铁塔新型避雷装置的发明,实现电力系统运行稳定。
标签:电力铁塔;防雷措施;避雷装置当前我国社会经济发展速度很快,已经发展成为世界各国里面的第二大经济体,而工业里面的电力行业作为我国社会经济发展的重要基石,电力系统自身的运行安全可靠十分关键。
然而我国西部地区由于地质条件复杂,气候环境多变,电力系统的输电线路往往通过十分空旷的平原地区或复杂难行的山地,因此,在当地雷暴季节期间十分容易受到自然雷击的危害。
当电力系统的设备设施遭受自然雷击出现损坏,当地电力系统抢修人员不能很难及时到达故障地区,由于当地天气原因极大增加了故障抢修的实际难度。
因此,开展电力系统的电力铁塔防雷方式研究才是关键部分。
1 电力铁塔受到雷击原因的具体分析雷电作为大气环境里出现的超长距离空中放电过程,携带着强大的电流冲击、炙热的高温烘烤、剧烈的电磁辐射可以很短的时间里面产生强大的冲击破坏。
通常,一次普通的自然雷电放电过程包括2-3 次自然闪电,这些闪电持续时间短,但是瞬时电流特别大。
当大量的带电积云开始接近地面或者地面突出物时候,两者之间的电场强度超过空气自身的介电强度,就会出现直击雷的情况。
而因为物体尖端出现放电现象的物理原理,在雷雨天的时候,当大量带电云层靠进地表高耸建筑物过程中,地表高耸建筑物往往会直接感应到与云层本身相反性质的电荷部分,当这些电荷聚集超过一定程度时,就会出现自然雷击的现象。
如果地表高耸建筑物的自身顶部存在大量金属物质,则受到自然雷击概率会更多。
在不同自然环境里面,受到雷击灾害的可能性是不一样的,比如在开阔空旷地区,大面积水域地区等附近的电力设施受到雷击灾害的可能性最高。
因为在电力线路里面,特别是在高压输电线路里面的电力铁塔作为十分高的金属导电建筑物,且通常位于比较孤立的地方,导致电力铁塔上的相关设备,电力装置,输电线路和电力铁塔本身十分容易受到自然直击雷的威胁。
220KV线路遭雷击晃电事故案例的分析处理摘要:介绍一起220KV线路遭雷击发生单相接地短路故障造成晃电事故的分析处理过程,提出了相应的防雷击措施,对备自投设置进行了进一步优化,防止类似事故的发生与扩大。
关键词:雷击;接地短路;晃电;备自投1 事故前的运行方式220KV昭炼线2882接220KVⅠ母线、带1#主变、35KVⅠA段母线运行;220KV风炼线2893接220KVⅡ母线、带2#主变、35KVⅠB段母线运行;220KVⅠ、Ⅱ母线分列运行,母联2012开关热备用,备自投投入。
35KVⅠA、ⅠB段分段开关303热备用,35KVⅡA、ⅡB段分段开关304合上;35KVⅠA、ⅡA段母联开关305合上,35KVⅠB、ⅡB母联开关306热备用;备自投投入。
动力站1#发变组接35KVⅡB段母线运行,动力站2#发变组接35KVⅡA段母线运行。
各区域变10KV、6KV、0.4KV系统带分段的母线分列运行,分段开关热备用,备自投投入。
2 事故现象2015年9月2日6时08分12秒,电气系统电压瞬间波动;SCADA系统语音报警,发“风炼线主A差动保护”、“风炼线主保护B纵联距离动作”、“220kV母联开关2012断路器位置指示(合位)”等报警信号。
220kV风炼线2893开关跳闸,线路电压显示为零,220kV母联2012开关自投合闸。
1#区域变、动力站专用变6kV 1#进线开关跳闸,分段开关自投合闸。
3 事故处理过程综合当时天气及以上故障现象,值班人员判断为220kV风炼线遭雷击跳闸,汇报地调、指挥中心调度及相关领导。
同时进行以下事故处理:(1)检查确认电气主系统参数正常、35kV 系统及各区域变6(10)kV/0.4kV系统运行正常;现场检查220kV风炼线2893开关、昭炼线2882开关、母联2012开关及室外线路正常,220kV 风炼线线路避雷器B相动作1次;(2)检查确认220kV风炼线保护A屏差动保护、B屏纵联距离保护动作,记录、打印动作报告,退出220kV备自投[1];(3)向惠州地调汇报事故详细情况,申请恢复220kV风炼线送电;(4)7时37分合上220kV风炼线2893开关;(5)7时49分合上35kV分段303开关,恢复1#区域变、动力站专用变6kV正常运行方式,并通知石化分公司各变电站恢复电气系统正常运行方式;(6)8时53分断开35kV分段303开关,9时02分断开220kV母联2012开关、投入220kV备自投,恢复系统正常;(7)通知220kV线路维护人员对220kV风炼线进行巡线,检查故障点。
10kV配电线路雷击故障分析及防雷措施摘要:雷击故障是电力系统运行中常见的故障之一,特别是在高压配电线路中更为常见。
雷击故障不仅会影响电力系统的正常运行,还会对人身财产造成威胁。
因此,对于雷击故障的分析和防范具有重要的意义。
基于此,本文章对10kV 配电线路雷击故障分析及防雷措施进行探讨,以供参考。
关键词:10kV配电线路;雷击故障;防雷措施引言雷电是自然界中的一种常见天气现象,其对电力系统的安全运行和设备的可靠性造成了很大的威胁。
特别是在10kV配电线路中,雷击故障往往会导致线路短路、设备损坏甚至起火等严重后果,给电网的稳定供电带来了挑战。
因此,对于10kV配电线路雷击故障的分析和防雷措施的研究具有重要的现实意义。
1、雷击故障的概述雷击故障是指由于雷电的电流通过系统中的元件或设备引起的电力系统中断或损坏现象。
雷电是自然界中产生的高能放电现象,它的发生会对电力系统产生严重的冲击和破坏。
雷击故障在电力系统中具有不可忽视的危害性,因此了解雷击故障的定义和原理对于电力系统运行和安全具有重要意义。
雷击故障对电力系统的危害主要体现在以下几个方面:雷电的高能量放电可能直接损坏设备,如变压器、断路器等,导致系统停电。
雷电产生的高电压脉冲会对电力系统的绝缘系统产生强烈的冲击,降低绝缘性能,从而导致部分放电甚至击穿。
雷击现象还可能引起火灾和爆炸,给人身安全带来威胁。
2、10kV配电线路雷击故障的类型2.1直击雷击故障直击雷击故障是指雷电直接击中配电线路导线或铁塔等设备上的现象。
当雷电直接击中导线时,会导致电流瞬间增大,可能造成线路短路、设备损坏甚至引发火灾。
此外,直击雷击还会产生强烈的电磁场,对周围设备产生干扰,甚至使其失效。
2.2感应雷击故障感应雷击故障是指雷电附近产生的电磁场对于配电线路的感应作用。
当雷电附近发生放电时,会产生强烈的电磁场,电磁场会感应到附近的导线上,从而产生感应电流。
这种感应电流可能会引起线路短路或设备损坏。
输电线路雷击事故发生的原因及防雷措施分析摘要:雷击是一种随机性非常高的自然现象,能对输电线路造成非常大的破坏。
因此,输电线路的防雷接地就非常重要,保证输电线路不受雷击的影响是当前电力部门工作的主要重心。
防雷接地技术能起到避免雷击对输电线路造成破坏的作用,对其他的电力设备也有着很好的保护作用。
因此,开展输电线路雷击事故发生的原因及防雷措施的分析至关重要。
关键词:输电线路;雷击事故;防雷1 输电线路雷击事故发生的原因分析输电线路的正常运作过程之中,引起雷击事故高发的因素有很多,但总体可以分化为线杆、保护角、接地装置等问题,则我们针对这些导致雷击事故多发的原因加以分析,以便于采取更好的应对措施。
1.1 杆塔问题在生活中我们经常看见杆塔多为水泥杆和铁塔,接地措施是应用杆塔内部的钢筋来实现的。
当发生雷击事故时,所产生的电流将会由塔内钢筋导向地下,一旦遇到瞬间产生的电流过大,就很容易导致水泥杆发生爆裂或产生裂痕。
对于那些本身就存在裂缝的水泥杆,雷电极易扩大原有裂痕,更甚严重的还会发生杆塔倾斜。
这些影响都会导致输电线路中断,对正常供电带来很大的影响。
1.2 保护角问题虽然我国在相关规定之中,对于输电线路避雷线保护角有着明确的规定,但在实际输电线路架设工作实施中,保护角的问题常常被安装人员所忽略,即便安装人员考虑到避雷线保护角安装问题,也有可能应为突发情况或特别原因而导致保护角角度过大,所以在发生雷击事故时,对于绕击的可能性有着不可避免地增加。
1.3 接地装置问题接地装置在雷电防护之中有着至关重要的作用,它将本身所受雷击产生的电能,通过接地装置导向地面,从而达到降低电流电力设施所造成的影响或破坏的作用。
但依据实际调查来看,我国的输电线路中接地装置普遍存在着腐朽或降低电阻的问题。
我国目前大量采用的接地材料以碳钢为主,这种材料使用时间过长,无法避免地会产生一定程度的腐朽,使其导电性变得更加薄弱。
电阻增大,使得雷击事故发生时并不能起到良好的导电效果,雷击依然会对电气设施造成损害。
35kV变电站感应雷击事故的分析与整改措施摘要2012年夏季研山铁矿35kV变电站先后遭遇两次雷电入侵,在控制室柜子外壳和暖气管道上分别出现了火花。
虽然未对设备造成损害也未影响设备正常运行,但是为了以后站内设备运行安全可靠,该站在第二年雨季来临之前采取了多重措施加强了防雷接地和保护接地系统,使得第二年雷雨季节安稳度过。
本文对雷击形成的原因和采取的技术措施进行多方面论述,希望对以后的变电站防雷设计和运行有借鉴意义。
关键词35kV变电站;防雷;接地0引言变电站防雷及接地是变电站安全运行的重要保障,如果防雷及接地做的不到位,轻则故障停电损或坏设备,重则造成人身伤亡事故,随着人们对防雷接地的重视程度增加、设备制造标准和运行可靠性的提高,发生人员伤亡的事故基本没有了,但是大量微机保护设备和自动化、通讯设备的增加,对变电站的防雷及接地的可靠性提出了更高的要求。
在工矿企业里,35kV变电站也是比较重要的供电负荷中心,其停电所带来的经济损失远高于10kV配电所。
本文就研山铁矿35kV变电站的雷击形成的原因和采取的技术措施进行多方面论述,希望对以后的变电站防雷设计和运行有指导借鉴意义[1]。
135kV变电站事故之前的防雷接地介绍研山铁矿35kV变电站位于半山坡上,位置较高,周围较空旷,该站有两台40000kV A的35kV主变,变压器在室内安装,没有裸露在外的电气设备。
进线是采用35kV高压电缆从架空线路引进室内35kV开关柜。
按照设计,变电站为三类防雷建筑物防直击雷保护,由于所有变配电设施全部在室内,因此没有装设避雷针,从屋顶避雷带用10镀锌圆钢引下至室外接地极。
防雷接地与设备接地极分开布置。
站内低压供配电系统采用工作接地和保护接地合一的TN-C形式[2~3]。
2雷电入侵现象变电站在夏季遭遇雷电入侵共计两次。
第一次是在雷雨天时候,闪电和雷鸣同时发生,同时位于变电站二楼的中控室仪表盘柜柜壳表面靠近室外的方向的棱角处发生电火花,持续时间很短,稍纵即逝。
被雷击的事故分析报告近年来,雷击事故频频发生,给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。
为了深入研究雷击事故的发生原因和避免方法,本报告对一起典型的被雷击事故进行了详细分析,并提出了相应的防范建议。
一、事故概述事故发生地为一幢位于乡村的二层砖混结构房屋。
事故发生于夏季雷雨天气中,当时突然出现了猛烈的雷电活动。
由于该房屋建于相对较高的地势上,且未安装避雷装置,造成了房屋遭到雷击。
事故造成的直接损失为房屋倒塌,严重破坏现场设备及部分家具。
而间接损失则包括房屋主人及部分利益相关者的人身伤害以及心理困扰。
二、事故分析1. 地势因素该事故发生时,房屋所处位置用地相对较高,没有相应的地势平缓措施。
当雷电击中高处物体时,会通过迅速地沿着物体表面向下迅速传导,导致物体产生巨大的雷电和电场。
无避雷安全措施的房屋容易成为雷电的首选目标,这也是本次事故发生的主要原因之一。
2. 避雷装置缺失避雷装置是防范雷击事故的重要手段。
然而,在该房屋中未安装任何避雷装置,导致事故发生时无法迅速将雷电引入地下而导致其迅速消散。
此外,常见的避雷装置包括金属避雷针和接地装置。
金属避雷针使雷电以最短路径击中并引流至接地装置,从而将房屋及其内部设备免受雷电伤害。
如若该房屋有安装避雷装置,则很大程度上能够降低雷击事故的发生概率。
3. 室内保护措施缺失房屋中的室内设备没有进行适当的雷电保护是造成事故的另一个重要因素。
雷电在击中目标后,往往可能通过电源线、电视线、电话线等进入室内设备,造成设备的损坏。
而将合适的保护电器使用于有电源的设备上,能有效地降低设备受雷击的危险性。
三、防范建议1. 安装避雷装置房屋应安装金属避雷针以及相应的接地装置,以提供一个可靠的路径将雷电传导到地下,从而起到引导和释放雷电的作用。
避雷装置应符合相关标准,并由专业人员进行安装和检测。
2. 房屋布局设计合理在规划和设计阶段,应考虑选址高低差等因素,并合理规划建筑物的高度,从而减少雷击的可能性。
一起送电线路雷电事故技术分析与对策电线路雷电事故经常发生,给供电企业和用户带来了很大的安全隐患和经济损失。
针对这个问题,本文将从事故原因分析和对策两个方面进行探讨。
一、事故原因分析1.天气原因:雷电事故多发生在雷雨天气,由于天气不可控性强,很难通过技术手段进行预防。
但我们可以通过雷雨天气的预警和监测系统,提前采取防范措施,减少雷电事故的发生。
2.电线路设计缺陷:电线路设计中,可能存在过度长距离的导线和过大的线径问题,导致电线路的电阻、电感和电容增大,进而产生电流过大的问题。
此外,电线路的连接件质量、干扰问题以及电线材料的老化、绝缘损坏等也是潜在的导致电线路雷电事故的原因。
3.缺乏可靠的防雷设备:一些电线路缺乏防雷设备,或者防雷设备质量不合格,无法达到防雷要求。
防雷设备的缺陷或故障可能导致雷电事故的发生。
二、对策建议为了减少电线路雷电事故的发生,可以采取以下措施:1.加强天气预警和监测系统建设:建立完善的天气预警和监测系统,提前预警雷雨天气,以便采取相应措施,减少雷电事故发生的可能性。
2.完善电线路设计:电线路的设计应根据实际情况,合理设置导线长度和线径,避免电阻、电感和电容过大,以提高电线路的抗雷能力。
此外,应加强对连接件质量、电线绝缘质量以及材料老化情况的检查和维护。
3.安装可靠的防雷设备:为电线路配置可靠的防雷设备,包括避雷针、避雷带等,确保防雷设备的质量符合要求,并进行定期检测和维护。
4.加强绝缘检测和维护:定期对电线路绝缘进行检测和维护,确保绝缘性能良好,避免绝缘损坏导致雷电事故的发生。
5.加强人员培训和宣传教育:加强对供电企业和用户的雷电安全知识培训,增强他们的安全意识,提高防范能力。
综上所述,电线路雷电事故是一个严重的安全隐患,要减少事故的发生,需要从天气预警、电线路设计、防雷设备安装、绝缘检测和人员培训等方面着手。
只有通过实施全方位的预防和防护措施,才能最大程度地减少雷电事故的发生,确保电力供应的安全稳定。
安庆公司220kV输电线路雷击事故分析及差异化防雷措施随着能源发展的不断推进,电力输配系统日趋成熟完善,但同时也带来了各种安全隐患。
雷击事故是其中比较严重的一种,能够造成设备设施损坏、人员伤亡等严重后果。
本文以安庆公司220kV 输电线路雷击事故为例,探讨其原因及差异化防雷措施。
一、事故概述事故发生在一次雷暴天气中,安庆公司220kV输电线路被雷电击中,导致线路接地线脱落、直线塔绝缘子碎裂,进而造成设备设施损坏、停电等严重后果。
经过调查分析,发现主要原因是线路的防雷措施存在不足。
二、事故原因分析(一)设备设施防雷措施不足线路防雷措施是避免雷电击中的最主要手段。
然而,在事故前该输电线路的雷电防护措施存在一些不足,例如绝缘子串的防雷性能很差,接地电阻过大等。
这使得线路处于一个比较容易被雷击中的状态,从而增加了事故的发生风险。
(二)环境因素影响此次事故发生在一次雷暴天气中,自然环境因素也是事故的导致因素之一。
在环境因素影响下,线路的绝缘能力与自身的抗雷能力相比较弱,促使线路容易遭受雷击侵害。
三、差异化防雷措施建议(一)提高设备设施防雷措施针对该线路现有的防雷措施存在不足的问题,可以从以下几个方面改进:1、改进绝缘子串的设计,增加其防雷性能;2、降低接地电阻,以提高接地能力;3、增加防雷棒与接地导线的设置;4、设置过电压保护和接地保护装置等。
(二)加强雷电监测与预警对于雷电频繁出现的地区或者设备,需要加强雷电监测与预警。
针对雷电监测设备的选用、布置和标定等,都需要进行合理规划。
及时预警,能够为工程提供一定的预防和保障措施,保护相关设施安全。
(三)优化线路布置方案若考虑到环境因素等因素对输电线路的影响,可以优化线路的布置方案。
包括选择合适的线路地形区域、减少线路转角、增设支架等等。
四、总结电力设施的安全运行对于保障电网的稳定运行十分重要。
遵循差异化防雷措施,在保证设施安全的同时,也可为电力设施安全运行及稳定供电做好后备措施。
雷击事件风险辨识方案及措施引言雷击事件是指大气中产生的电荷通过云与地面之间的导体,导致强烈的电流通过的现象。
雷击不仅会对人们的生命财产造成巨大损失,还会对电力设备、通信设备、建筑物等设施带来严重影响。
因此,对雷击事件的风险进行辨识,并采取相应的措施进行防范至关重要。
风险辨识方案为了辨识雷击事件的风险,我们可以采取以下步骤:第一步:收集相关数据收集过去雷击事件的数据,包括频率、地点、影响范围、损失情况等信息。
同时,还需要收集天气数据,包括降雨情况、云层形态等。
这些数据可以帮助我们了解雷击事件的发生规律和影响因素。
第二步:确定可能的雷击风险源根据收集到的数据,确定可能存在雷击风险的地点或设施,如高楼大厦、电力设备、通信设备、建筑物等。
第三步:评估雷击风险通过分析数据和相关文献资料,对每个可能的雷击风险源进行评估。
评估包括事件的概率和可能引起的损失程度。
根据评估结果,将雷击风险分为高、中、低三个等级。
第四步:制定雷击风险管理计划根据辨识结果,制定相应的雷击风险管理计划。
计划应包括预防、监测和应急措施。
防范措施在制定雷击风险管理计划时,需要采取一系列的防范措施,以减少雷击事件的发生和减轻其影响。
以下是一些常见的防范措施:预防措施1. 对可能存在雷击风险的设施进行雷电防护设计。
为建筑物、电力设备、通信设备等设置避雷装置,提高其抗雷击能力。
2. 制定相应的建筑规范和工程标准,确保新建设施的防雷设计符合要求。
3. 对现有设施进行定期检查和维护,确保雷电防护措施有效性。
4. 提供员工的安全培训,让他们了解雷电防护知识,掌握应急措施。
监测措施1. 部署雷电监测系统,及时监测雷电活动。
监测系统可以包括雷电探测器、闪电定位系统等,用于预测雷击发生的可能性和位置。
2. 利用气象数据和天气预报,对雷暴活动进行监测和预警。
及时发布警报,通知相关人员采取应急措施。
应急措施1. 定期进行应急演练,检验应急预案的有效性。
2. 在设施周围设置安全避难区域,以减少人员伤亡风险。
备份铁塔下雷击事故的分析项目铁塔下雷电灾害的分析厉从明意义:阜阳市近期雷电灾害发生频繁,作为高大接闪针的铁塔下,发生雷电灾害的概率更大,铁塔主要用途是发射或接收信号,主要有电视广播发射塔、雷达发射塔、通信基站等。
由于铁塔的高度高,一般在45米以上,又是金属构件,极易受到雷电的青睐,容易对周围的强、弱电设施造成雷电灾害。
我们对阜阳市近期发生在铁塔下的雷电灾害进行调查、分析和计算,找出应对措施,以减少雷电灾害产生的危害,提高防雷的技术水平。
需求分析:铁塔属于高度较高的接闪针,使用范围广泛,具有代表意义。
1、有利于防雷常规检测的开展。
2、提高防雷工程的设计、审核与验收水平。
3、增强雷灾的调查能力。
4、有助于雷评和气候可行性论证的开展。
一、雷灾调查和分析雷电的雷电灾害危害方式:铁塔遭受雷击时,强大的雷电流在下行过程中会产生磁场感应、电场感应和电磁辐射等危害方式。
磁场感应:铁塔接闪后雷电流产生的磁场,对附近的设备感应过电流和过电压,损坏设备。
电场感应:铁塔接闪后雷电流产生的强大的电场,通过分布的电容会在周围的导体中感应过电流。
下面对阜阳市的几处铁塔在不同防护条件下引发的雷灾进行调查分析,通过计算磁场感应和电场感应等数据,定性和定量的分析危害方式和危害程度。
1、阜阳市水文局2006年6月30日下午17时40分左右,阜阳市水文局附近发生较强的雷电,雷电引发断电1小时左右,通电后发现4楼机房上位机不能与遥测终端(FIU)正常通讯,与省水情中心网络连接中断,无线对讲机电源损坏,上位机通讯串口、网络交换机损坏。
这次雷击也造成机房内信号接收设备、空调、电脑被烧坏,附近家属楼的部分空调、冰箱、电视、电话被损坏。
图1为水文局铁塔。
图1 水文局铁塔水文局处在水利局院内,办公楼为5层建筑,水文局机房处在建筑的4楼,铁塔位于办公楼的北部,塔高55米,铁塔距离水文局办公楼的直线距离30米。
办公室没有磁场屏蔽措施,对铁塔的接地电阻进行测量,为3.0欧。
⑴计算雷击点的危险半径,根据公式计算电磁波的波长:λ= c/ f (公式 1 )λ -(电磁波的波长)c-传播速度m/sf-频率(H)Z首次雷击f 为25k H Zλ= c/ f=3*108/25*103=12000(m)危险半径为:λ/2π(公式 2 )=1200/2*3.14≈2000(m)铁塔危险半径为2公里,雷击时,位于铁塔周围2公里内,都能受以铁塔为中心点,由强到弱的电磁感应。
⑵电磁感应强度的计算:机房在闪电击于格栅形大空间屏蔽以外附近的情况下,当无屏蔽时所产生的无衰减磁场强度,相当于处于LPZ0A 和LPZ0B区内的磁场强度(图2 ),应按下式计算。
H 0 =i0 /( 2πs a ) (公式 3 )式中:H 0 —屏蔽时所产生的无衰减磁场强度( A / m ) ;i 0 —最大雷电流( A)s a —雷击点与屏蔽空间之间的平均距离( m )图2 附近雷击时的环境情况s a —雷击点至屏蔽空间的平均距离H 0 =i0 /( 2πs a )其中:H 0--首次雷击无屏蔽时,办公室的磁场强度,A/m;i 0--首次雷击时,雷电流的强度,按(表-1),取值为150KA;防雷建筑物类别最大雷电流i 0( k A)对应的滚球半径R ( m ) 正极性首次雷击负极性首次雷击负极性后续雷击正极性首次雷击负极性首次雷击负极性后续雷击第一类200 100 50 313 200 127 第二类150 75 37.5 260 165 105 第三类100 50 25 200 127 81表1 最大雷电流( k A )取值对应表s a—雷击点与办公室之间的距离,取值为30m;雷击时:H 0 =i0 /( 2πs a )=150000/2*3.14*30=796 A/m根据GB/T21431-2008(建筑物防雷装置检测技术规范)当磁场强度大于2.4Gs(约191 A/m)时,电子设备发生永久性损坏。
机房计算出的数值796 A/m 远大于磁场强度191 A/m的规范要求,铁塔雷电容易对办公室的设备造成损害。
⑶电场感应强度的计算:铁塔释放雷电电波,强大的雷电流流入大地的过程中,使其附近的导体产生感应电压:U=0.2(ln1000/a-0.5)di/dt(kv/m)a-雷电流与感应导体的平行距离(m)di/dt雷电流陡度(Ka/μs)以平均雷电流di=37.5Ka,波头时间为26μs,经计算的周围导体上的耦合电压值(表2):表2 平行距离与导体的感应电压值铁塔避雷针500m的范围内电子设备都能感应到0.6 kv/m电压,由表2看出,距离铁塔越近,雷电波的强度越大,电子设备遭受过电压的危害越大。
根据以上几个公式计算,雷击点的危险半径约为2公里,磁场强度和电场过电压都远远大于规范要求的数值,机房距离铁塔只有30m,极易受到雷电的危害。
2、阜阳市京九医院:京九医院位于颍东区,火车站的北侧,北部400米为昊源化工厂,周围无高大建筑物。
2010年3月6日下午4点左右,京九医院遭受雷击,3台有线电视,4台电脑网卡,一台路由器击坏,网络光纤引入,碎石机、CT、B超电源拔掉,机器关闭,没有损失。
医院为6层22.0米,铁塔高度25米(图2),为2008年才安装的移动信号塔,铁塔采用一根4*40的扁钢接地,引下线距离变压器3米,电话线经过楼后面的引下线附近。
图2 京九医院楼顶避雷针对当天的天气进行分析,从500-850天气图、雷达图和当天的闪电定位资料分析,当天有低压系统影响,在阜阳的上空有闪电发生。
雷达图:图3 雷达图T500:图4 T500图T700:图5 T700图T850:图6 T850图闪电定位资料:图7 闪电定位资料在闪电直接击在位于L P Z 0 A 区的格栅形大空间屏蔽或与其连接的接闪器上的情况下,其内部LPZ1 区内安全空间内某点的磁场强度应按下式计算。
图8 闪电直接击于屋顶接闪器时L P Z 1 区内的磁场强度H 1 = k H·i 0·w/( d w .dr) ( 公式 4 )式中:H 1 —安全空间内某点的磁场强度( A / m ) ;d r —所考虑的点距LPZ1 区屏蔽顶的最短距离( m ) ;d w —所考虑的点距LPZ1 区屏蔽壁的最短距离( m ) ;k H —形状系数(1/m ),取k H = 0.01 (1/m );w — LPZ1 区格栅形屏蔽的网格宽( m ) 。
⑴计算6层的室内设备磁场强度:H 2 = k H·i 0·w/( d w .dr)其中:i 0根据表-1,取值150kA;W--楼顶屏蔽层的宽度,取值为1(m);d w—设备距离外墙的宽度,取值为0.8(m);d r —设备距离顶板的距离,取值为2.2(m)H 2 = k H·i 0·w/( d w .dr)=0.01*150000*1/0.8*2.2=1500/0.8*1.48=1266.89(A/m)⑵计算5层的室内设备磁场强度:H 3 = k H·i 0·w/( d w .dr)其中:i 0根据表-1,取值150kA;W--楼顶屏蔽层的宽度,取值为1(m);d w—设备距离外墙的宽度,取值为0.8(m);d r —设备距离顶板的距离,取值为5.5(m)H 3 = k H·i 0·w/( d w .dr)=0.01*150000*1/0.8*5.5=1500/0.8*2.345=799.5(A/m)根据计算,5层的室内设备在楼顶避雷针接闪时,磁场环境的磁场强度为799.5(A/m),是磁场强度191 A/m的规范要求的4.18倍,容易遭受雷电的磁场损害。
⑶计算1层的室内设备磁场强度:H 4 = k H·i 0·w/( d w .dr)其中:i 0根据表-1,取值150kA;W--楼顶屏蔽层的宽度,取值为1(m);d w—设备距离外墙的宽度,取值为0.8(m);d r —设备距离顶板的距离,取值为18.0(m)H 4 = k H·i 0·w/( d w .dr)=0.01*150000*1/0.8*18=1500/0.8*4.2=446.42(A/m)根据计算,1层的室内设备在楼顶避雷针接闪时,磁场环境的磁场强度为446.42(A/m),仍然高于磁场强度191 A/m的规范要求,仍遭受雷电的磁场损害。
通过以上计算,楼顶有移动信号塔的京九医院,整个建筑在铁塔遭受雷击时,处于磁场环境高于规范要求。
3、阜阳广播电台中波站:2002-2005年,阜阳广播电台中波站连续几年遭受雷灾,造成信号发射设备受损,有时一年内遭受几次雷灾。
电视塔124米高,距离设备室12米,东部距离居民楼5米,北部距离居民楼30米。
图9 阜阳广播电台中波站铁塔图10 二层发射机房当有屏蔽时,在格栅形大空间屏蔽内,即在LPZ1区内的磁场强度应按下式计算。
H 1 = H 0 /10S F/20( 公式 5 )式中:H 1 —格栅形大空间屏蔽内的磁场强度( A / m ) ;SF —屏蔽系数( d B ) ,按表 3 的公式计算。
表3格栅形大空间屏蔽的屏蔽系数1 适用于首次雷击的磁场;2 适用于后续雷击的磁场;3 相对磁导系数μr≈200;4 w —格栅形屏蔽的网格宽(m);r —格栅形屏蔽网格导体的半径(m) ;先计算H 0的数值:H0 =i0 /( 2πs a )其中:其中:i 0根据表-1,取值150kA;S a-铁塔距离设备的距离,取值为12mH0 =i0 /( 2πs a )=150000/2*3.14*12=1990.44( A / m )再计算H 1的数值:H 1 = H 0 /10S F/20( 公式 6 )SF=20log(8.5/w)W-屏蔽网格的宽度,支柱之间的距离,取值2.0(m)SF=20log(8.5/w)( 公式7 )=20*0.39=7.8将SF=38.4 带入下式H 1 = H 0 /10S F/20=1990.44/100.39=1990.44/2.489=799.69( A / m )虽然有屏蔽层,由于铁塔距离发射机房只有12米,发射机房的磁场感应强度799.69( A / m ),远大于规范要求的数值。
图11 铁塔东部的居民楼图12 铁塔北部的居民楼东部和北部的居民楼也受到雷电强磁场的感应,容易遭受雷电灾害。
另外阜阳市其它地方铁塔引起的雷灾:2004年太和县电视台遭受一次雷击,造成电视信号发射设备和信号塔周围几百米居民家中的部分用电设备被烧坏,2005年又遭受雷灾,3楼的信号设备受损,致使电视发射信号中断1天左右。
2006年阜南县电视信号发射设备遭受雷击,损失严重。