现代仪器设备具有电子化程度高、元器件集成度高、设备工作电压低、耐过电压能力差等特点,因此雷击损坏的可能性也越来越高。本文主要针对精密仪器易受到雷击的状况,通过对雷电现象分析,进而提出防雷措施,保证精密仪器正常使用。

   直击雷和雷电感应是雷电灾害的两种主要形式。直击雷是带电云层(雷云)与建筑物、其他物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象,并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用;雷电感应是由雷闪电流产生的强大电磁场变化产生高电压引起闪击现象。形成雷电感应电压的几率很高,对建筑物内的电气设备,尤其低压电子设备威胁巨大。直击雷是带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。

一、雷电防护概述

1.直击雷

   直击雷主要对雷电会直接损害电气设备和电子设备。数十乃至一、二百千安的雷电冲击电流，具有巨大的电磁效应、热效应和机械效应。雷电冲击电流流过被击物体形成幅值很高的冲击电压波，使电气设备绝缘破坏；冲击电流的电动力作用，使被击物体炸裂；冲击电流使导线等导线等金属物体温度突然升高，以致熔断炸裂；冲击熔断破坏。

   为了有效地防护雷电，保护生命财产安全，防雷电专家将建筑物分为三类， 并根据其防雷电安全的重要性人为地假设了滚球半径。 当根据滚球半径法计算，保护的设备在避雷针范围之外，遭受雷击的风险比较大。

2.感应雷

   感应雷是在带电积云接近地面时，由于单一雷云带电的单极性，总是会在附近的金属导体上感应出大量的反极性束缚电荷。而金属导体远离带电积云端会相应产生与雷电同级性的电荷，从而在金属导体与雷云之间，以及金属导体自身产生出很高的静电电压（感应电压），其电压幅值可达到几万到几十万伏。这种过电压往往会造成建筑物内的导线、接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而容易引起电击、火灾、爆炸，危及人身安全或对供电系统造成危害。

   感应雷防护一般分为电源防护和信号防护，电源分类为电源一级，电源二级，电源三级防雷。通过电源一级防雷保护供电设备配电箱，通过二级防雷器安装在设备前端的供电系统。本设备不需要电源三级防雷。信号防雷主要以电源信号网络二合一为主，保护摄像设备和测量设备。

二、设备现状 

    设计要求：设备接地电阻不大于1欧姆，避雷塔接地不大于10欧姆。

三、防雷接地方案 

1、现场勘查

经技术人员现场勘验，基本情况如下：

   现场位于福建福鼎市沙埕镇的一座山顶，临近海边，雷雨天气较多，易遭受雷击。

   现场分设备接地和避雷针接地两部分。设备天线安装于平台上面，供电系统在平台下面的室内。平台四周有四座高度45米的四角避雷塔防护。室内接地与避雷塔接地在同一场地，且距离较近。室内设备部分电源模块经常遭受损坏。

2、原因分析

   通过现场勘察和测试，避雷针接地不大于10欧姆，符合规范设计要求。设备接地大于1欧姆，且避雷针和设备接地较近，因此会出现地电位反击现象。

注释：地电位反击通常是指:建筑物的外部防雷系统(如避雷针、避雷网等)遭受直接雷击，则在接地电阻的两端产生危险的过电压，此过电压由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物(各种管道、电缆屏蔽管等)引入设备，造成设备的损坏的现象。 

地电位的反击通常存在两种形式:

   A、雷电流流入大地时，由于接地电阻的存在，产生较大的压降，使地电位抬高，反向击穿设备;

   B、两个地网之间，由于没有离开足够的安全距离，其中一个地网接受了雷电流，产生高电位，则向没有接受雷击的地网产生反击，使得该接地系统上带有危险的电压。 

3.解决方法

   3.1 将室内设备原有接地断开，重新做独立接地网，并与避雷针接地保持安全距离，不小于3米。接地电阻不大于1欧姆。

   3.2 将平台上信号收发器金属外壳接地与平台接地断开，用不小于BVR6m2的铜软线与设备接地扁铁连接。

   3.3 在设备接地和避雷针接地处安装雷电计数器，可观测雷电流通过情况。

4.施工方法

   4.1 接地材料选用

   本次接地采用烧制型石墨复合接地体、高效物理降阻剂、接地铜包钢，热镀锌扁铁。

   4.2 现场可供敷设地网面积有限，接地电阻要求比较高，在仔细分析该站地质、环境、接地需求等条件的基础上，我们整理出如下解决思路：

   根据基础建设平面图可知，设备接地网不宜和避雷塔接地网距离太近，考虑地网距离避雷塔基础不小于3米的距离，根据地形做宜个闭合地网，并通过地线链接。

   接地网采用水平地网和垂直地网并联使用的方式。

4.3 施工工艺流程

   施工准备—测量放样—地沟开挖—验收—接地材料安装 （防腐处理）—灌注降阻剂—接地极电阻测量-地沟回填-测试验收