论区域防雷

濮方正

Pu Fangzheng

贵阳方正新技术发展有限公司  贵阳550001 

 

九年和七年前的区域防雷案例证实，神奇的“区域防雷”切实可行。

2004年4月本人在贵州省纳雍电厂和2006年12在贵州省地矿中心实验大楼运用本人发明的“区域防雷理论”进行设计并施工：

一、至今九年，贵州省纳雍电厂再也没有遭受雷电侵袭；

二、至今七年，贵州省地矿中心实验大楼从原来每年因闪电打雷就会造成几十次的停电故障,供电部门束手无策，我公司中标后作设计施工，完工后从当年至今再没有因打雷闪申发生过一次停电故障，被用户及气象防雷检测部门均称为“神奇”！

  今天重温能增加新的理论理解和认识将“区域防雷”运用到飞机场、航空、航天发射场和世界上最大的“500米口径大射电天文望远镜FAST工程”等宽广、空旷的区域，以保障人员和设施的安全，更具有现实意义！

一、区域防雷概念

区域防雷是防雷领域内的一个新课题，也是目前国内外尚无人员涉猎的领域，它从宏观的设计理念出发，在因地制宜的区域周边适当的位置上安装一定数量的防雷接地装置，对雷击电流进行高位吸引和高位拦截，使雷击电流沿着这些防雷接地装置在区域外围瞬间泄放入地，使区域内的雷害减小或减弱，从而达到区域内的人员、建构筑物、设施、设备防雷安全的目的。

二、与常规防雷接地的差异与互补关系

与常规的防雷接地的设计概念有较大的差距。可以说区域防雷是持宏观的态度审时夺势，从广阔区域的大格局出发，去定位区域范围内防雷的安全问题。因为常规接地概念是从相对微观的具体的建构筑物或狭小的场地上安装防雷接地装置对相关的人员、设备等进行防雷保护，所以说区域防雷是对一个城镇的一定范围、对旅游景区、对一个大型运动场所、一个大型工业园区进行大面积的防雷接地保护。而常规防雷是具体针对所要求保护的具体对象进行防雷接地保护，其保护对象相对狭小得多。

在多数情况下，只作常规防雷接地装置，可以满足具体对象的防雷接地要求，而不需要区域防雷，但在一定的情况下，只作常规防雷接地装置是不够的，必须依靠区域防雷作支撑，在区域外围削弱或减少雷击强度，以保障区域内部的雷害减少到最小程度，甚至没有雷害事故的发生。

由此它们之间是互补关系，而决不是孤立的两套防雷接地系统。

三、区域防雷 社会进步的必然产物

由于雷电灾害的存在，大科学家富兰克林通过多种试验后，掌握了雷电的基本性能，1754年他发明了避雷针，随着欧洲工业化革命的蓬勃兴起，人们从分散的小型手工作坊进入相对大型、人员相对集中的工厂、矿山、农牧场进行集体的劳动，为了对相对集中的人员、牲畜、建筑物设施、设备进行防雷保护，所以建筑物上安装避雷针的这一举措得到迅速的推广和运用，一直沿用至今，而且还会沿袭到将来，避雷针——人类与天奋斗的壮举，人类生存不可或缺的擎天柱。

进入21世纪的今天，由于电了时代的来临而引发了工业、电子信息时代的飞跃发展，人类的生产、生活发生了质的变化，大型工业园区的开发、大型野外作业的建设以及以人为本的大型体育运动的开展、大型露天运动场的存在、旅游景区的火爆，使人类的生产、生活活动相对集中，造成雷击灾害对人类及建筑物产生危害的几率大大增加，并时有发生，而在大范围内防范雷击灾害的愿望和要求日益凸现，在人们的日常工作和生活中，区域防雷必将应运而生。

另外从国际ISO9000《质量管理体系认证》到ISO14000《环境管理体系新标准》，发展到OHSAS18000《职业健康安全管理体系》，这里提到的“安全”应该包括工业园区、体育场所、旅游景区、野外作业的人员在任保情况下的生产、生活防雷灾害的安全，所以区域防雷将必然产生并会得到广泛的推广和运用。

四、区域防雷的设计施工理念

雷击电流的特性是向大地的突出物体放电，如 高于地面的建（构）筑物、大树或开阔地上的行人或牲畜都会成为雷击电流放电的目标。同理，我们利用雷击电流向突出物体和低电阻值物体放电的规律，在区域周边安装适当数量和一定高度的避雷针装置，并让这些避雷针装置具备良好的接地引下线和较低的接地电阻值，这样在雷雨时刻，避雷针上因静电感应而聚集了与雷云相反极性的电荷，使其附近的电场强度显著增强，而雷击先驱闪电的发展方向主要决定于最大电场强度，因此当雷击先驱闪电达到在一定高度时，它就会向区域周边的避雷针定向发展，并被吸引过来，改变了原来要击向被击物体的发展方向转到避雷针上来。避雷针就将雷击电流通过引下线和接地体瞬间泄放入大地，起到了转移雷击目标，达到保护区域内的安全的目的（当然区域内的建（构）筑物仍需单体采取防雷接地措施才能达到更安全的目的）。

由于区域宽广，在此区域内会函盖各种不同地形、不同的地质土壤，它们的土壤电阻率、土壤干湿情况、气流走向、风向途径、温差变以及区域周围山脉的地理位置和这些山脉的地理朝向的不同，乃至历年来的气象观测纪录和雷电记载都与区域防雷要采取的措施密切相关，而非在区域周边安一圈避雷针装置就了事。

当大环境中的区域防雷设施布局完后,如果区域内地理环境发生变化，区域内建（构）筑物的布局等都会影响气流走向,建筑物内的电气设备和其他金属设备，它们可能会产生各种电场或离子微粒，将会影响雷电的袭击位置，而导致区域防雷方案的修正和增减防雷设施的数量以及安装的位置的改变，所以，在区域内，建（构）筑物的建设布局、建筑物的高度、建筑物的有关功能及各类管线的布设、区域供电、供气接地预留管线布置等规划方案确定之后，才是最佳和最终的区域防雷方案。

以下事例虽不是区域防雷的案例，但却有区域防雷的雏形：[案例5是区域防雷案例]

1、如贵州省桃林乡曾是一个雷灾相当严重的苗乡，年贵州省防雷办在该乡的雷电入口通道上安装了14支避雷针，从一个年年遭受雷灾的大户变成了雷灾不再的安全村寨。

2、如美国世贸大厦，在“9.11事件”之前，它以庞大的身躯保护了周围建筑物没有遭受过雷击损害，在“9.11事件”后，世贸大厦被拆除，这把防雷保护伞没有了，周边雷灾不断，受害不浅。

3、又如今年7月23日居庸关长城8号敌楼被雷击伤人事件中可得到同样的佐证。

居庸关长城内安装了13根避雷针装置，据该长城下面的某小镇反映，自从该长城安装了避雷针后，就几乎没有再遭受过雷击，这是因为该小镇在长城脚下，而避雷针又高高在上，从高位吸引或拦截了强大的雷击电流瞬间泄放入地，保护了该小镇平安。而恰恰在该长城的8号敌楼及其附近都没有安装避雷针装置，而导致了雷击伤人事故的发生，而有报纸宣传说：有“专家”认定是打手机导致的雷击伤人事故，笔者认为不可信。

如果居庸关长城的防雷系统能从区域防雷的理念去进行设计、施工形成一条区域防雷的保护链，相信7月23日的雷击事故不一定会发生，正是由于这条区域防雷的保护链断缺，才造成了7.23雷击伤人事故的发生。

同样道理，如果在高尔夫球场、足球场等大型运动场、大型工业园区、以及旅游景区、野外露天作业等等地方进行区域防雷的设计和施工，相信会有更多人的生命得到保护。

4、电力变电站四周安装的独立避雷针也可以看成是小的区域防雷案例。

5、笔者在贵阳金阳新区，为贵州南方汇通世华微硬盘有限公司的工业园区已完成了一例区域防雷的设计方案，其保护的区域面积：长2.3km，宽为1.37km，用12根避雷针装置保护。避雷针的安装高度从30m、18m、12m、5m不等，并将安装在区域周边的不同位置上。

五、区域防雷案例

    笔者设计施工了两例“区域防雷案例两例都获得成功”：

 案例 一:贵州省纳雍电厂：该电厂后门的验煤工区2004年初被雷击，本电杆被击倒，电线被击断成数节,几间验煤机房内的计算机设备被击坏呈现一片狼藉........

   2003年下旬笔者亲临现场考察观测，运用“区域防雷”理论进行分析，研究雷电走向和安装避雷针拦截方案等具体防雷措施。从2004年4月施工完毕至今（2013年12月）近9年时间里，再没有发生过一次雷击事故。

    案例二：贵州省地矿中心实验大楼

    该实验大楼和宿舍区分设在马路两边，但是同一条供电线路，每逢雷雨天气，不管闪电及雷声大小，只要闪电打雷就会引起跳闸停电，供电部门一直解决未果，2006年12月底我公司中标进入现场设计并施工,本人同样运用“区域防雷理论”进行分析研究并在适当位置安装了两支避雷针和其它相应的防雷措施，至今（2013年12月）已经7年多了，在这7年时间里不管是实验大楼还是宿舍区均没有发生过一次因雷电造成的跳闸停电事故，被甲方和供电部门以及防雷检测部门均称为“神奇”——安装避雷针就能保证雷雨天不跳闸停电，这在世界上无先例。

上述的案例5:  如按当前常规的滚球半径的防雷保护法进行计算，需在厂区内安装几十座避雷针，就是安装“主动放电避雷针”也需73座之多，而利用区域防雷理论指导，最终设计只需安装9根避雷针即可.

六、区域防雷前景

随着工业化电子时代的不断发展和进步，随着人类生产、生活的飞速发展以及人类对雷电特性的不断探索，必然认识到仅依靠单一的、传统的常规防雷接地装置已不能满足日益增加的防雷接地

2013年7一8月本人参予了“500米大射电天文望远镜FAST工程”的防雷接地施工, 而今正在与中国科学院国家天文台的孙京海愽士和郑云勇工程师共同努力, 应用“区域防雷理论”为该项目的防雷避雷安全作[区域防雷研究], 并为该人类最大的射电天文望远镜和技术领先世界三目以及它为人类的三大目的: 一、 发现宇宙的暗物质; 二、 发现星系的形成; 三、发现地外文明既发现外星人作出贡献.