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中國雷電災害的現狀
雷電災害是一種不可抗拒的自然性災害，危害著人類的人身和財產。安迅電源防雷器主要通過地區分析、行業分析、時間分析、人身雷電災害四個方面來講解中國雷電災害的現狀。1998-2001年全國直接經濟損失超過100萬元的雷電災害每年都在10次以上.其損失每年都大于5000萬元。全國同期平均每年雷擊死亡379人.受傷310人。
一、雷電災害地區分析
全國重大雷電災害在空間上呈現明顯的區域性分布特點.1998-2001年這四年間.全國56次重大雷電災害的46.4%(約一半)發生在5個省，其中山東7次、廣東6次、江西5次、河南4次、浙江4次，這5省重大雷電災害的直接經濟損失為8337萬元，占全國的57.9%;其余的發生在貴州等17個地區，另外，新疆等9個省區沒有重大雷電災害的記錄。圖6.1給出了1998-2001年中國重大雷電災害空間分布(各省用省會城市來表示).全國重大雷電災害主要分布在東南地區和華北地區.形成一南一北的兩個明顯的雷災中心區。雷災在南方集中在浙江——江西——廣東，呈帶狀分布。在北方集中在山東和河南，呈圓形分布。這兩個雷災中心區在地形上具有很好的代表性，北區以平原為主。南區以山地為主。在直接經濟損失方面，北區的損失強度為235萬元/次，比北區更嚴重的南區為383萬元/次，其原因主要是南區發生了3次損失都在1000萬元以上的重大
雷電災害.其中1998年2月和6月江西兩次棉麻儲備庫遭雷擊引發火災分別造成1800萬元和1200萬元的損失，2001年5月廣東某廠房遇雷擊并引發爆炸造成1000萬元的損失并有人員傷亡。這3次雷電災害都與倉儲行業有關，和下面所做的雷災行業分析的結果是吻合的.從整體來看，全國重大雷電災害在東部比西部更嚴重，其原因主要是社會狀況尤其是經濟水平存在差異，經濟相對發達的東部地區發生重大雷電災害的可能性較大。西南地區的雷電災害也比較嚴重，成為僅次于兩大雷災中心區的第三雷災區。整個廣大的西北地區是全國雷電災害輕的地區。
圖6.1 1998-2001年中國重大雷電災害空間分布圖(單位:次)
二、雷電災害行業分析
1998-2001年全國重大雷電災害56次分布在采礦、倉儲、電力、紡織、旅游、農業、石化、通、冶金、醫藥等10個行業.其中雷災嚴重的三大行業是通、電力和倉儲，雷災次數(指重大雷電災害次數，下同)分別為15次、14次和9次，占全部的67. 9%。這三大行業的直接經濟損失為10757.8萬元，占全部的74.7%。圖6.2給出了1998-2001年中國重大雷電災害行業分布，實線代表雷災直接經濟扭失，虛線代表雷災次數，行業損失和雷災次數的相關系數為0.6965，存在一定的相關性。通和倉儲行業具有代表性，通行業的重大雷電災害發生頻繁，而倉儲行業的經濟損失嚴重。通行業自身的特點以及伴隨電子化的發展是導致雷電災害日益頻繁的根本原因，特別是雷電電磁脈沖(LEMP)的危害變得越來越嚴重，這也是雷電災害的發展趨勢之一。通行業的雷電災害往往有一個明顯的特點，就是其經濟損失不僅存在嚴重的直接經濟損失，而且伴有更嚴重的間接經濟損失如服務中斷和數據丟失等。而倉儲行業的重大雷電災害的發生有兩個顯著的特點:一是雷災損失強度很大，即單次雷電災害造成的經濟損失很高，全國9次重大雷電災害的直接經濟損失高達5470萬元，平均607. 8萬元/次;二是雷災的后續危害很嚴重，容易發生雷擊火災和雷擊爆炸等，尤其是當雷電襲擊存放棉麻、火藥、糧食等易燃易爆物品的倉庫或廠房時.對重大雷電災害單次直接經濟損失按行業進行比較，高的是倉儲行業.其次為農業、采礦和石化行業，居中的是電力、醫藥和冶金行業，而通、紡織和旅游行業低。
圖6.2 1998 -2001年中國重大雷電災害行業分布圖
(實線代表雷災直接經濟損失，單位:萬元.坐標左軸;虛線代表雷災
次數,單位:次,坐標右抽)三、雷電災害時間分析
全國1998-2001年56次重大雷電災害分布在各年分別為21次、17次、8次和10次，其中52次發生在4-8月的時間段內，占全部的92.9%. 4-8月的重大雷電災害在很大程度上可以代表全年的同類災害，這一點在下面的雷電災害預測中將會得到應用。全部56次雷災按月統計。8月多為18次，其次7月為14次，1、3、11、12月為0次。圖6.3給出了1-12月的重大雷電災害次數的季節指數，顯著表明雷災集中發生在4-8月，尤其是7月和8月。雷電災害次數和直接經濟損失之間的相關系數r為0.9284，具有良好
的相關性，因此，下面的雷電災害分析與預測將以雷災次數為主，其直接經濟損失可以用雷災次數乘以單次雷災損失而得到.按月的距平百分率分析結果表明，重大雷電災害每月平均發生1.167次。1998年的7月與8月和1999年的7月與8月是主要的正偏移月份，而每年的1,2,3月和9,10,11,12月幾乎沒有重大雷電災害的發生，為主要的負偏移月份。雷災的發生呈現周期性，集中在每年的4-8月，并且有逐漸遞減的趨勢，重大雷電災害次數1998-2001年的48個月中平均每月遞減0.027次.但由于年度數據太少，并不能得出確切的雷災年際周期及年際趨勢。
圖6.3重大雷電災害次數的季節指數
四、人身雷電災害
雷電災害的危害不僅體現在經濟損失方面，也多造成人身傷亡。1998-2001年雷擊死亡人數每年分別為421,227,451和417人，四年共死亡1516人，平均每年379人；同期雷擊受傷分別為192,194,372和483人，四年共受傷1241人.平均每年310人.其中嚴重的1998年8月發生在湖北的庫雷災，一次性造成197人死傷。造成人身傷亡的雷擊多發生在海邊、河邊、樹下、農村田間和山坡等易受雷擊的地方。全國雷電典型災害造成人身傷亡多的是廣東省，其次為廣西、貴州、福建、云南等4省區，這5個省區每年的雷擊人身傷亡人數占全國的60%左右，其中廣東約占全國的1/4。這類災害主要發生在廣大的農村，具有很大的不確定性.很難得到根本的防治.有效的防治方法就是加強雷電災害的宜傳和教育，提高人們的防雷意識，讓人們主動避開易受雷擊的時候和遠離易受雷擊的地方。
對于雷電災害，開展災害預測是必要的，可以對未來雷電災害的風險評估提供重要的指導.鐘萬強等人對中國的雷電災害做過初步的預測，雷電災害的預測主要根據雷災與時間的關系，分別采用時間序列平滑法和季節變動預測法，預測結果表明，在2002-2005年期間全國將分別發生重大雷電災害14,12,11,11次，四年合計47次，平均每年12次，每年將造成直接經濟損失約3000萬元，平均每年人身傷亡580人左右。
雷云對大地的電壓低則幾百萬伏，高則數千萬伏，甚至更高，雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均為30多千安，它的瞬時功率很高，由于瞬時功率很大，所以它的破壞力是相當大的。
到現在為止.直擊雷的防護都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網作為接閃器，把雷電流引下來，然后通過良好的接地裝置迅速而地引入大地。
常用的接閃裝置，如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等，它們都是用金屬做成，安裝在建筑物的高點，如屋脊或尾角等易受雷擊的地方。避雷網是用金屬線、帶做成的網格，架在建筑物頂部空間或者利用建筑物屋面板筋連接成網格狀，然后與大地可靠地連接。
當高空出現雷云的時候，大地上由于靜電感應作用，必然帶上與雷云相反的電荷，然而接閃設備(避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等)都處于地面上建筑物的高處.與雷云的距離近，而且與大地有良好的電氣連接，所以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大.比較容易吸引需電先導，使主放電集中到地面，因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊的幾率卻大大提高，所以就接閃器本身而言.它不但不能避免雷擊.相反是招來更多的雷擊，它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊.
由于接閃器都與大地有良好的電氣連接，使大地積存的電荷能量迅速與雷云的電荷中和。這樣由雷擊而造成的過電壓的時間大大地縮短.雷擊危害性就
大大減少。
雷擊的時候，雷云通過接閃器向大地放電的過程，可以近似用RC放電過程來模擬。因為大地和雷云之間相當于一個充了電的電容器，如圖1.5所示。圖中雷云與大地之間的電容用電容器C表示.雷云內部和雷電流通道的電阻用R1表示，接閃器和它與大地之間連接的電阻(包括連接線的電阻和接地體的散流電
阻)用R2來表示。
由等效電路圖可知，雷擊時電流i與R及接閃器上的高電壓相互關系適合
RC放電方程:
iR-Uc=0
R=R1+R2
式中:R1-雷云內部和雷電流通道的電阻;
R2-接閃器和它與大地之間的連接電阻。
雷電流源的電阻包括主放電通道的電阻，大約幾千歐，如果把帶電的雷云當作電源，接閃器到大地看作是負載。那么，放電的時候就相當于一個有幾千歐內阻的電源，與一個僅有幾歐接地電阻和少許引線的阻抗的負載連接(如圖1.5所示)，這電源一般為幾百萬伏和幾千萬伏，甚至更高。雷擊時接閃器對大地的電壓就是雷云的電壓，在雷云內阻(包括通道電阻)與接地電阻(包括引線電阻)的分壓，接地電阻越小.其分壓值越小，相對來講就越。所以，理論上要求避雷裝置接地電阻越小越好，但是如果要求做到接地電阻很小，勢必造價很高。工程上往往只要求做到足夠的范圍即可。以上說明避雷裝置必須有足夠可靠和足夠小接地電阻的接地裝置，否則它不但起不到避雷的作用，反而增加雷擊的危險。
需要指出的是,大氣變化是大規模的，雷云的發生也是大規模的，而且雷云的移動受很多可變因素支配.很多條件是隨機的，因此，認為有了避雷裝置就萬無一失的想法是錯誤的。避雷裝置只能大大地減少被雷擊的可能性。
（a）雷擊時雷云與大地的示意圖
（b）雷擊時的等效電路圖
圖1.5 雷擊時的電氣原理圖
建筑物防雷類別的判定是一項極為重要但又可能較為煩瑣的工作，它牽涉到防雷工程能否做到既又經濟合理.目前社會各界對此認識不足.一些人輕視防雷工作，而另一些人盲目追求所謂高規格防雷裝置.比如不合理地選取過高性能的防雷器，大大增加了工程成本。
建筑物防雷主要應根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果等綜合考慮分為三類.重要性包括政治愈義和經濟意義上的重要性，所以有、省部級和普通建筑物之分；使用性質主要看是否是具有爆炸和火災危險環境的建筑物.爆炸和火災危險環境按釋放源及通風條件分為:爆炸性氣體0區--連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境;爆炸性氣體1區—正常時可能出現爆炸性氣體混合物的環境;爆炸性氣體2區—正常時不可能出現爆炸性氣體混合物的環境。爆炸性粉塵環境和火災危險環境類似的分別分為10區,11區和21區(可燃性液體),22區(可然性粉塵),23區(可燃性或纖維固體)。還要根據通風條件提高或降低等級。發生雷電事故的可能性應按GB 50057-1994(2000版)標準中附錄1對建筑物年預計雷擊次數的計算方法來確定。后果應著重考慮人的價值，人員集中的公共建筑物如集會場所、展覽館、博物館、體育館、大型商場、影劇院、學校、醫院等大多應劃為第二類防雷建
筑物。
在設有息系統的建筑物需防雷擊電磁脈沖的情況下，當該建筑物不屬于類、第二類、第三類防雷建筑物時，宜將其劃屬第三類或第二類防雷建筑物.這是因為息系統設備耐雷電過電壓水平低，抗毀能力差。建筑物電子息系統防雷技術規范(GB 50343-2004)對此有規定.
特別重要的、需防雷擊的系統若無明確的防雷類別規定，則必須首先進行雷電災害風險評估.以確定防雷等級，才能實施合理的雷電防護。風險評估是認識和評價風險的有效方法，也是風險控制和風險管理的前提和基礎，準確的雷電災害風險評估是雷電風險管理的決策依據.國際上，IEC62305-2《雷電災害風險管理》是國際電工委員會關于雷電災害風險評估的標準.其適用范圍是地閃雷電對建筑物(包括其服務設施)造成的風險的評估，其內容主要包括建筑物與服務設施的分類、雷災損害與雷災損失、雷災風險、防護措施的選擇過程以及建筑物與服務設施防護的基本標準等.ITU-T K. 39是由國際電聯盟發布的標準，其名稱為通局、站雷電損壞危險的評估.其適用范圍是通局、站雷電過電壓(過電流)造成的設備危害和人員危害的風險的評估，它的主要內容包括標準適用范圍、危險程度的決定因素、損失、評估原則、有效面積的計算、概率因子、損失因子和可承受風險(允許風險)等。
夏季雷雨天氣來臨，電腦被雷電擊壞概率很高，近有許多朋友問我電腦雷擊的問題，由于天南海北問這個問題的朋友太多，以至于我應接不暇。由于我的精力有限，實在難以招架，故寫下這篇文章，減輕我的壓力。同時希望電腦被雷擊的朋友看到這篇文章就知道該怎么處理，沒有該問題的朋友知道怎么防范。
雷電進入電腦一般有兩個途徑，一是網線，二是電源線，或者二者兼而有之。進入途徑不同，表現出來的現象也不同，如果雷電由網線進入，常常是電腦無法上網。有經驗的朋友也許會發現貓的燈閃耀不正常或者不閃耀，網卡找不到或者在硬件管理中有一個驚嘆號，有時候能夠通過網絡連接，有時候不能夠網絡連接。但是即使能夠網絡連接，也是不穩定的，會不斷掉線。這時候好把貓和網卡都換掉，問題就解決了。雷電由這個途徑擊壞的電腦概率很高，電腦其他部分損壞的概率不大。雷電由電源線進入電腦，這種情況比上一種情況概率低些，但是損壞很嚴重，主要表現在電腦黑屏，開不了機。這時候需要通過排除法來確定故障范圍，先確定顯示器是否被雷電擊壞，如果顯示器無故障，電腦黑屏，需要先更換主機電源，如果還不行，就需要把主機按小化系統來確定故障范圍。方法是，拔去主機的硬盤、光驅等，找一個正常的電源，把主板，cpu，內存，顯卡（集成板無需此項），組成小化系統，接上顯示器，看能否點亮顯示器，如果不行，則按主板---內存---cpu的順序一一更換，直到能點亮顯示器確認故障件為止。一般，雷擊壞的主機在小化系統仍不能開機，主板鐵定損壞，電源即使測量完好、當下可以使用也要堅決更換，否則后患無窮。如果組成小化后主機能夠順利開機，則把其他配件一一接上實驗，要每接一個配件實驗開機一次，以確認故障配件。
下面談談雷雨天氣如何防止雷電擊壞電腦。在雷雨天氣，好不要開電腦，如果確實需要開機，在單位的朋友要把防雷設備維護好，防雷設備不要帶病工作。在家庭的朋友或者單位沒有防雷設施的朋友，購買時好選擇有防雷擊功能的電腦，不過由于現在技術限制，目前這種電腦只能防感應雷，尚不能防直擊雷。我有一個小經驗，可以在電腦供電電源前加一個1:1的隔離變壓器，什么是1:1的隔離變壓器呢，就是變壓器的進線電壓和出線電壓相等，都是220伏特。變壓器具體容量需要看你的電腦功耗情況，我用的是300W的，夠電腦和打印機使用。這個經驗是我以前在維修電視機時總結出來的，我發現黑白電視機幾乎沒有被雷擊壞的，而彩色電視很容易被雷擊壞，他們的區別就是黑白電視機用有一個和市電隔離的變壓器，而彩電沒有這個變壓器。不過究竟是不是這個原因尚需檢驗。即使這個經驗，我認為也只能防感應雷，對能量巨大的直擊雷也是無能為力的。
不要認為電腦不開機就不會被雷擊壞，有相當大的一部分電腦在關機后依然被雷擊壞。這是因為電腦的電源線和入戶線、網線沒有從電腦上拔下來。我們知道，雷電的電壓很高，瞬間能量很大。一般，電壓高于4000伏，就會把一厘米左右的潮濕空氣擊穿導電，早期的空氣負離子發生器就是利用這個原理來電離空氣的。我們雖然關閉電源開關，但是電源開關內部的斷開點只有兩三毫米的距離，根本防不住幾萬幾十萬甚至億伏級別的高壓雷電，雷電會暢通無阻地擊進電腦，對毫無防范措施的網線線更是不在話下。所以，雷雨天氣，一定要拔下電腦的電源線，網線，入戶的線。這個對所有使用有電子元件的家用電器都適用。
就先談到這里，有其他問題的朋友我們可以繼續交流。
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