基于自動(dòng)化設(shè)備之雷電災(zāi)害及防護(hù)的幾點(diǎn)分析

陳李喆

【摘要】本文以雷電防護(hù)為主題，重點(diǎn)探討與自動(dòng)化設(shè)備相關(guān)的雷電災(zāi)害防護(hù)問(wèn)題。首先從科學(xué)的角度對(duì)雷電及其災(zāi)害進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，介紹了自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)信息，主要對(duì)雷電分類(lèi)、破壞形式展開(kāi)具體分析，并以此為基礎(chǔ)，提出了一些具有針對(duì)性的防護(hù)措施。希望通過(guò)本文初步論述，可以引起更多的關(guān)注與交流，為該方面的理論研究工作、防護(hù)實(shí)踐工作，提供一些有價(jià)值的信息，以供參考。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化；設(shè)備；雷電災(zāi)害；防護(hù)

伴隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、科技發(fā)展，人類(lèi)在不斷應(yīng)用信息技術(shù)的同時(shí)，改變了工業(yè)的制作方式， 發(fā)明了以機(jī)器為主因素的自動(dòng)化運(yùn)作程序，不但減少了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也將人從機(jī)器的控制下逐漸解放出來(lái)；另一方面，由于自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行以信號(hào)、計(jì)算機(jī)軟件或程序?yàn)橹?，所以，易受到各種自然條件的影響，比如，雷電的影響就非常大，若防護(hù)措施不足，可能在遇到雷電危害時(shí)，會(huì)直接造成設(shè)備不能正常運(yùn)行。所以，在工業(yè)4.0的時(shí)代，應(yīng)該認(rèn)真研究自動(dòng)化設(shè)備的維護(hù)方法，防止雷電等自然災(zāi)害給其帶來(lái)?yè)p壞。

一、概述

由于以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為支撐的信息技術(shù)在二十世紀(jì)下半葉得到了迅猛發(fā)展，并在21世紀(jì)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，不僅引起了各領(lǐng)域勞動(dòng)效率的提升、自動(dòng)化水平的提高，也有效的改善了人們的生存狀態(tài)與生活方式，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，由于信息技術(shù)的普遍應(yīng)用，催生了3D打印技術(shù)、工業(yè)4.0以及“私人定制作坊”的出現(xiàn)。然而，這些自動(dòng)化的設(shè)備若要安全運(yùn)行，除了自身的各種要素完好之外，還要求對(duì)外界的干擾有一定的防護(hù)能力，以自然災(zāi)害帶來(lái)的影響為例，雷電、電磁波、磁場(chǎng)等都是對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的安全造成威脅的主要因素。自富蘭克林發(fā)明避雷針以來(lái)，雖然人類(lèi)對(duì)雷電的防護(hù)有了一定的基礎(chǔ)，然而，日趨復(fù)雜的自動(dòng)化設(shè)備，卻會(huì)因不同形式的雷電災(zāi)害而受到巨大影響，以下展開(kāi)具體討論。

二、雷電災(zāi)害

雷電屬于自然現(xiàn)象，能量巨大，破壞性也大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年有上萬(wàn)人因雷電原因遭受到損失，還有因雷電原因造成了工業(yè)設(shè)備事故，損失慘重，代價(jià)相當(dāng)大，為了扭轉(zhuǎn)這種局面，需要增加防雷意識(shí)，認(rèn)識(shí)到雷電危害的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)它的研究與分析，從而找到具體的應(yīng)對(duì)措施，以減少雷電災(zāi)害帶來(lái)的具大損失。通常情況下，可以將其分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波侵入、球形雷四大類(lèi)型。

首先，直擊雷通常指發(fā)生雷云閃擊時(shí)，雷電直接給地面的建筑、生物等造成損害，原因在于“自然界中的電效應(yīng)的存在、熱效應(yīng)的存在、機(jī)械效應(yīng)的存在”；破壞性大，易造成人員死亡與建筑物的損毀。

其次，若雷電于雷云間或?qū)Φ胤烹姡⑼ㄟ^(guò)波形的方式，對(duì)各種信號(hào)線路、電磁感應(yīng)、設(shè)備連線等產(chǎn)生影響，致其受損，就可以稱(chēng)之為感應(yīng)雷，這種類(lèi)型的雷電災(zāi)害，雖然對(duì)生物與地面建筑及其它物件的損壞程度沒(méi)有直擊雷大，然而發(fā)生機(jī)率大，易頻發(fā)；而且，每次雷閃擊都會(huì)造成廣泛的感應(yīng)雷，當(dāng)過(guò)電壓現(xiàn)象增強(qiáng)時(shí)，便可以擴(kuò)大雷閃擊的范圍，增加對(duì)各種自動(dòng)化設(shè)備的影響，比如電話、電力線、電子設(shè)備等。

第三，雷電波的侵入主要是由于雷電電流強(qiáng)大，存在大峰值與陡度，變化快，可于瞬間轉(zhuǎn)化成電磁場(chǎng)作用而發(fā)生。從雷電災(zāi)害的整體上看，這種影響在電磁作用產(chǎn)生的情況下，也可能伴隨著脈沖電磁波輻射，所以，當(dāng)其在更廣闊的多維空間中活動(dòng)或者生成時(shí)，必然會(huì)對(duì)所及范圍內(nèi)所有的電子設(shè)備產(chǎn)生影響；瞬間變化中帶來(lái)了很高的電壓，引發(fā)電火花，通常測(cè)得的數(shù)據(jù)顯示，此時(shí)的磁脈沖大于2.4高斯，所以，在以信息傳輸與接收為主的現(xiàn)代化的各種自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中，必然會(huì)因其承受限度（小于0.07高斯）而遭受到巨大的破壞。

第四，球形雷即是民眾通常所說(shuō)的“火雷”，發(fā)生時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出球體形狀，伴有紅或橙色光，大的球形雷直徑可達(dá)到1米左右，從通常的數(shù)據(jù)來(lái)看，球形雷存在時(shí)間短，會(huì)以極快的速度與地面物體發(fā)生碰撞，發(fā)生爆炸，危害大；若與一棵樹(shù)接觸，樹(shù)會(huì)瞬間點(diǎn)燃并發(fā)生形狀變化，甚至直接將其擊斷。

三、防護(hù)措施

防雷的總原則是直接引入地下、對(duì)設(shè)備采取電壓保護(hù)、限制流涌過(guò)壓幅值。

首先，針對(duì)直擊雷，可采取避雷裝置引入地下，比如，針、帶、網(wǎng)、線等接閃器皆可；建議以球形避雷器為主，可達(dá)到較好效果，在電極腐蝕的防護(hù)方面，最好以鍍鋅鋼材為主；按照要求，接地電阻應(yīng)該保持在10歐姆以?xún)?nèi)，防雷地電阻應(yīng)該在4歐姆以上，而且需要進(jìn)行定期測(cè)試，可根據(jù)發(fā)生雷電的頻繁度，設(shè)置測(cè)試時(shí)間與頻率。

其次，在感應(yīng)雷的防護(hù)與雷電波的侵入防護(hù)方面，可以采取配電部分的防護(hù)、信號(hào)部分的防護(hù)兩種措施并行的辦法，比如，在雷電防護(hù)部分，可以在配電室進(jìn)行每根電源的獨(dú)立保護(hù)，并在計(jì)算機(jī)中心機(jī)房的配電中，對(duì)用電設(shè)備增加保護(hù)，在與設(shè)備連接中，以專(zhuān)用開(kāi)關(guān)電源進(jìn)線端為防護(hù)；而在信號(hào)部分的防護(hù)宜選擇信號(hào)線或電纜埋地的方法，還可以在交換機(jī)、路由器類(lèi)的設(shè)備之中，增加信號(hào)防雷器，若是在接收方面，則可以以最末端的防護(hù)為主，比如信號(hào)防雷器的采用、對(duì)接地的屏蔽等。

第三，對(duì)于球形雷的防護(hù)，可采用籠式避雷網(wǎng)，并做好孔洞的防護(hù)，對(duì)于沒(méi)有必要的洞，需要進(jìn)行封堵，在煙筒、出氣管等這些直接對(duì)天的口中，可以加裝鐵絲網(wǎng)并接地，注意若遇到雷電災(zāi)害發(fā)生，需要對(duì)門(mén)窗等進(jìn)行關(guān)閉，防止雷電引入室內(nèi)造成不必要的損毀。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在新的時(shí)代，就要堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)、因時(shí)制宜，以自動(dòng)化設(shè)備為主的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)該增加對(duì)設(shè)備維護(hù)問(wèn)題的研究，認(rèn)真分析雷電災(zāi)害的種類(lèi)及造成危害的各種形式，并在科學(xué)防護(hù)的基礎(chǔ)上，設(shè)置具體的雷電防護(hù)措施。通常情況下，可以通過(guò)避雷裝置對(duì)直擊雷加以防護(hù)，并對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行防護(hù)，比如，在配電部分設(shè)置第一、二、三個(gè)不同等級(jí)的防護(hù)；對(duì)于信號(hào)部分，則可以采用將信號(hào)線埋地的方法或者增加路由等設(shè)備的信號(hào)防雷器，若屬于工廠類(lèi)，則可以采用籠式避雷網(wǎng)，可以達(dá)到更好的效果。

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