机场及飞机防雷

1、机场及飞机雷电防护,2014年11月,雷电（闪电）是自然大气中的超长距离的强放电过程，能产生强烈的发光和发声现象，通常伴随着强对流天气过程而发生。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的影响人类活动的十种最严重自然灾害之一，被我国国家电工委员会称为“电子时代的一大公害”。随着经济和科技的高速发展，以电力和电子为基础的现代化生活日渐普及，微电子器件和信息技术的应用越来越广，雷电灾害造成的经济损失也会越来越大。,引言,雷电的形成,雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定

2、程度时，不同电荷云团之间，或云与大地之间的电场强度可以击,穿空气（一般为25-30kV/cm），开始游离放电，我们称之为先导放电。,云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时（地面上的建筑物，架空输电线等），便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流（一般为,几十千安至几百千安），并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成雷电。,雷暴云中正负不同极性电荷区的形成过程，称为雷暴云的起电过程。雷暴云中存在着强烈的上升气流和各种尺度及不同相态的水成物粒子，通过扩散、离子捕获、粒子间的碰撞分离等过程，使不同尺度的粒子携带上不同极性的电荷，在气流

3、和重力作用下不同极性电荷发生分离，形成正负不同极性的电荷区。当雷暴云中局地电场超过约400kV/m时，就可以产生闪电放电。 （1）、感应起电机制（2）、非感应起电机制 （3）、对流起电机制 （4）、离子的选择捕获机制,雷暴云的起电,雷电的分类,按发生的位置分为： 云内闪,云间闪,云空闪,云地闪,雷电的特点,放电时间短，一般约50100微秒。 冲击电流大，可高达几万到几十万安培。 冲击电压高，感应电压可高达几万伏。 释放热能大，瞬间使局部空气温度升高至数千度以上。 产生的冲击力大，空气的压强可达几十个大气压。,雷电的危害形式,雷击有极大的破坏力，其破坏作用包括电性质、热性质和机械性质的破坏。根据

4、雷电产生和危害特点的不同，雷电危害形式可分为以下四种：,1、直击雷 直击雷是云层与地面凸出物之间放电形成的。直击雷可在瞬间击伤击毙人畜。巨大的雷电流流入地下，令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压，可能直接导致接触电压或跨步电压的触电事故。,2、球形雷 球形雷是一种球形，发红光或极亮白光的火球。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。,弗兰克莱思在他的著名作品大自然在发狂中记录了一个事实：在俄罗斯某农庄，两个小孩子在牛棚的屋檐下避雨时，忽然天空中飘下一个桔红色的火球，首先在一棵大树顶上跳来跳去，最后落到地面，滚向牛棚，像烧红了的钢水似的，不断地冒着火星。两个小孩吓得一动不敢动。

5、当火球滚到他们脚前，年纪较小的一个，忍不住用力猛踢了火球一脚，轰隆一声，奇怪的火球爆炸了，两个小孩被震倒在地，但没有受伤，可是牛棚里的12条牛却死了11条，幸存的一条并未受伤,能钻烟囱可致人于死，富有神秘色彩的球形闪电,澳大利亚昆士兰州拍摄到的直径百米的球形闪电（资料图）,1997年7月19日下午4时许，位于桂林市中心的广西师范大学也遭遇了球形闪电。当时天空多云，随着空中一声巨响，校内11号宿舍3楼314房间飞进一颗直径约O.3米长的大火球，当时屋里坐着刘华林等5位同学。火球在屋里按水平方向运行了3米多远，落在近门口处消失。与此同时，对面316房间里的4名94级经管系函授生刘祖强等，也看到窗外

6、有一个碗大的火球，垂直下落。两屋的学生在火球出现时都感到有强烈的震感，有的同学说，就像被人重重地推了一下，有的说腿部发麻。 出事现场，人们看到破坏得最严重的是当时屋里没有人的312房间，墙上有一个烧黑了的碗大的洞。走进三楼楼道，发现那个黑洞的对面墙上也有一个烧黑了的洞。也就是说，火球是从屋外击穿墙壁，飞进312房间，又穿墙而出。这间屋里以及楼道里的电线全被烧焦，日光灯管也被打落。316房间墙壁被震出一道2米长的裂缝。314房间靠窗的插座在火球飞进时被连钉拔起，飞砸在对面墙上，砸出一个小洞。,3、雷电感应 雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量

7、异性电荷所致。在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。,电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成二次放电，从而损坏电气设备。,雷电感应示意图,4、雷电波侵入 雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触电事故。,雷电预警预报,由于雷电形成迅速而给其预警预报带来了极大的困难。目前，主要利用中尺度观测系统、雷达、卫星和雷电定位系统等观测资料以及数值预报模式产品，开展了雷

8、电天气的临近预报技术开发和业务运行，但雷电的预警预报由于受对雷电本身物理过程认识的不足等原因，到目前为止还没有非常成熟的业务系统。,容易遭受雷击的地点,江河、湖泊、水库、池塘、稻田等水面和水陆交界地区及特别潮湿的地带； 靠近铁轨、输水输气金属管道附近； 山顶、丘陵等地势较高及旷野地区； 土壤电阻律较小的地区，如地下有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处和金属管线集中的交叉地点。,容易遭受雷击的物体,高耸突出的建筑物，如水塔、广播电视塔、通信基站、大型金属广告牌等； 孤立、突出在旷野的建筑物以及树木； 建筑物顶上的各种金属突出物，如电视机天线、太阳能然水器、旗杆等； 建筑物的屋角、屋脊、屋檐、山墙

9、、女儿墙； 排出导电尘埃、废气热气的厂房、管道等； 内部有大量金属设备的厂房。,房屋如无防雷装置，最好不要使用任何家用电器，如电视机、收音机、计算机、电话、洗衣机、微波炉等，,室内防雷,最好拔掉电器的电源、天线、网线插头。,室内防雷,特别提醒，不要使用用太阳能热水器洗澡。,室内防雷,不要靠近和接触天线、水管、铁丝网、金属门窗、金属幕墙和建筑物外墙，远离电线等带电设备或其他类似金属装置。 切勿处理开口容器盛载的易燃物品。,室内防雷,建筑的防雷,雷电的防护必须坚持预防为主、安全第一的指导方针。 建筑的防雷应认真调查地理、地质、土壤、气象、环境条件、雷电活动规律、雷击事故受损原因、系统设备的重要性、

10、发生雷灾后果的严重程度以及被保护物的特点等的基础上分别采取相应的防护措施。 应根据设备所在地区雷暴等级、设备放置在不同的雷电防护区、系统对雷电电磁脉冲的抗扰度等因素采取不同的综合防治措施。 防雷设计应坚持全面规划、综合治理、技术先进、经济合理、的原则进行设计，坚持定期检测、随机维护的原则进行维护。,建筑雷电防护的主要措施,雷电保护系统,建筑物外部雷电保护,建筑物内部雷电保护,接闪器,引下线,地网,外部屏蔽,内部屏蔽,防雷器,等电位连接,建筑物外部保护,主要针对直击雷的防护,接闪器（针、带、网、线） 引下线； 接地装置；,外部防雷装置,引下线,接地系统,接闪器,避雷针保护示意图,接地网,避雷针,

11、引下线,10m,被保护建筑物,建筑物内部保护,主要针对感应雷电操作过电压的防护,屏蔽（隔离）； 等电位连接； 合理布线； 安装各类浪涌保护器（SPD）,安装了避雷针并不能“万无一失”,有很多人认为，在建筑物上安装了避雷针后就万事大吉了，其实不然。避雷针只能减低建筑物遭直击雷危害的风险，它保护不了建筑物内的电子、电器设备。这是为什么呢？强大的闪电会产生静电场的变化、磁场的变化和电磁辐射。特别是雷电进入建筑物上的避雷针系统后向地下泄放雷电流的瞬间，会产生强大的电磁场，即通常所说的感应雷。由于电磁感应，可以在附近闭合的金属回路产生感应电流，也可以在附近非闭合的金属物体中产生感应电动势。其迅变时间极短

12、，感生的电压很高，以至产生电火花。而电子、电器设备特别是微电子设备的耐压很低，雷电所产生的电磁场会在一定范围内造成许多电子、电器设备的损坏，甚至引起火灾。同时雷电还干扰无线电通信和各种电子设备的正常工作。所以，防雷专家提出，电子设备必须全方位防雷、综合防雷。不但要防直击雷，而且还要防感应雷。,雷雨季节电器如何防雷,影响家用电器安全的主要是雷击电磁脉冲。其侵入主要有四条途径：供电线、电话线、有线电视或无线电视的馈线、住房的外墙或柱子。其中前三个途径都是与家用电器有直接的外部线路连接，当这些线路架空入室时则危害更为严重。 那么，如何才能确保家用电器和使用人员的安全呢？首先要关好门窗，离开电线、灯头

13、、插座、电视米以上。晾晒衣物的铁丝不要拉到窗户或门口，保持室内干燥。不要打电话、看电视和听音响，应将家用电器的插头全部拔掉。最好在家的电源线、电话线上安装避雷器。,机场停机坪防雷,北京暴雨白昼如夜 机场保洁员遭雷击身亡 11日上午8时40分，北京首都国际机场(首都机场)一名男性机坪保洁员在公务机机坪626机位工作时，遭遇雷击身亡。 记者从首都机场获悉，事发后，机场医务人员现场展开抢救，经过1个多小时的抢救，无效，该男子于9时50分，确认身亡。 机场目击者称，事发时，天空未下雨，只是一个响雷，该男性保洁员便倒在公务机停机坪上，其身穿的工作服已破碎，身边还有一部手机。,为何机场雷击事件时常发生？,

14、去年4月20日，两名中国国际航空公司的机务人员在首都机场进行地面保障工作时遭遇雷击后被送医。国航的工作人员表示，事发时，雷击电流通过头戴的有线耳机传入身体。按照机场安全规定，雷雨天地勤人员不该戴有线耳机工作，但由于雷电来得突然，他们没及时将耳机取下。 机场工作人员遭雷击不罕见 此前几年中，机场工作人员在作业时遭遇雷击的新闻并不罕见，但致死案例比例相对较低，仅有2007年7月浦东机场一名作业人员死亡。 北京市气象台首席预报员郭金兰介绍，每次气象台发布雷电预警时，都会提醒市民采取相应的防范措施。空旷地域内的高点都容易成为导电体，“如果出现雷电天气时，人正处在一个空旷环境下，我们建议市民蹲下。”郭金

15、兰说，与人接触的金属物体也容易成为导电体。 首都机场可否修建躲避建筑物？ 郭金兰表示，在雷电天气下，公园和游乐场的户外设施应当停止，而呆在室内能大幅降低遭遇雷击的可能性。此外，呆在室内的市民应该尽量避免接触天线、水管、金属门窗以及建筑物外墙。 此外，有网友指出，不少国际机场都在停机坪上修建有配备防雷设施的躲避建筑，因此建议首都机场也应设置机坪雷击危险警示和躲避设施。雷电天气能否停止停机坪作业？ 香港机场管理局以讯号灯及警报器通知机坪工作人员闪电情况。当红色闪电警告生效时，为了保障位处停机坪的人员的安全，无论是飞机加油、户外的乘客登机、下机，或者行李、货物的处理等停机坪上的所有户外运作都会暂停，

16、待闪电过后才恢复运作。 在雷电天气下，能否停止停机坪作业？“雷电天气有一些巧合。”郭金兰说，如果一遇到雷电天气就停止停机坪作业，将会影响机场的正常运转。因此，有人建议能否根据雷电预警信号的等级实时调整停机坪作业的规模和种类。（文/记者 罗丹阳 刘光博） (来源:北京青年报),飞机防雷,飞机防雷,（一）雷电对飞机的危害： 雷电对飞机产生的直接影响表现为燃烧、熔蚀、爆炸和结构变形等。这是由于雷电电弧附着、高压冲击波和因强电流伴随的磁力引起的持续电流在回击延长的间隔中流动, 它会熔化或点燃固体材料。短的持续时间, 大的峰值电流会通过磁力使金属零件损坏或扭曲。电磁力大小正比于瞬时电流的平方值。 雷电对

17、飞机的放电还会引起电气和电子设备的损坏, 在电源、信号和控制电路中的雷电浪涌是由磁感应、容性祸合、雷电脉冲在结构件和接地线电阻上产生压降等三种成分组合而成。 雷电给飞机造成严重的危害, 为保证飞机及机载设备的安全, 必须进行防护设计。飞机的雷电防护是要从遭受雷击的可能性, 保护飞机完成使命的重要性去考虑。大部分保护只能减少雷电的影响而不是防止飞机遭受雷击。,飞机防雷,（二）如何防治： 对于对雷击放电敏感的部位和部件,必须根据其自身的重要性采取适当的雷电防护措施, 以尽可能减少雷电对飞机的损害。飞机雷电防护工作应是新机研制工作的一部分, 雷电防护计划也是电磁兼容性控制计的一部分。主机承制方应对飞

18、机雷电防护的设计、计划安排、验证和管理负责。主要分系统的承制方应对各分系统雷电防护的设计、计划安排、验证和管理负责。雷电对飞机的放电还会引起电气和电子设备的损坏, 在电源、信号和控制电路中的雷电浪涌是由磁感应、容性祸合、雷电脉冲在结构件和接地线电阻上产生压降等三种成分组合而成。,飞机防雷,（二）如何防治： 雷电感应电压主要由于雷电电流流过机身和蒙皮产生快速变化磁场引起的, 在全铝机身内的全部线路, 其雷电感应电压是比较小的。由于机身上有设备舱、座舱盖, 感应电流可以在盖内金属中流动并在其中产生电场和磁场的变化。雷电会对飞机造成极大的危害, 因此, 飞机上的雷电防护措施十分重要。在直接雷击区, 雷击导电通道应有能力传输2 0 0 k A 的峰值电流和在1 一2 9 内传输Zo C 的电量; 在扫掠雷击区, 雷击