太阳能防雷探索与应用(一)

太阳能防雷探索与应用
  [摘要]我矿区太阳能安装时普遍缺少接地装置，极其容易遭受雷击，当遭到雷击时会导致人身和电气设施的安全，本文提出了太阳能防雷应采取的措施，并通过案例分析告诉用户在安装太阳能时一定要做好防雷措施，如果出现太阳能遭到雷击的情况，要拿起法律武器要求赔偿。
 [关键词]太阳能  雷击  危害  防范措施  案例分析
 随着人们生活水平的提高，太阳能热水器以其省电、节能、环保的优势正日益受到市民的青睐，但目前太阳能热水器大多装在楼顶，且安装位置普遍偏高。当一声惊天霹雳过后，安装在城市住宅楼顶的太阳能热水器能安全吗？
 一、现状
 近年来，我矿区太阳能逐渐得到普及，据不完全统计，矿区近2万户人家安装了太阳能热水器。由于太阳能热水器必须安装在楼顶采光的地方，因而，有其安装的特殊要求，特别是防雷设施的设置技术性很强，可是这一重要的问题，多年来被忽略了。一些生产厂家和商家缺乏防雷意识或没考虑到有防雷的需要，产品说明书里没有注明防雷的具体事项，其安装人员没有经过有关防雷知识技术培训，不考虑太阳能热水器防雷击的要求，除了部分新村留有安装太阳能的平台外，许多热水器安装往往高出避雷带，成了“引雷针”。消费者对太阳能热水器需安置防雷设施的要求不在意，很多太阳能内置有电加热电源线和传感或信号线直通室内，事实上该热水器已变成了一个接闪器，以致出现引雷入室的隐患。一旦遭受雷击，强大的雷电流将通过热水器的管道、电源线和信号线直接进入用户室内，其后果不堪设想。
 据笔者观察，矿区太阳能在安装时，基本上没有安装防雷设施的。
 二、太阳能遭受雷击的危害
 国际电工委员会（IEC）将浴室列为电击危险大的特殊场所，这是因为人在沐浴时遍体湿透，人体阻抗会大大下降，沿金属管导入浴室的电压达10～20v时，即足以使人发生心室纤维性颤动而致死。目前广泛使用的节能太阳能热水器的主要金属部件多设在楼顶，一旦遭到雷击，大量高电压的雷电流沿金属水管及热水进入浴室，如恰恰有人在沐浴，则结果不堪设想。
 1、雷电的种类
 雷电分为直击雷、静电感应雷、电磁感应雷和球雷，直击雷是带电积云与地面目标之间的强列放电。静电感应雷是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的，在带电积云与其他客体放电后，架空线路导线或导电凸出物顶部的电荷失去束缚，以大电流、高电压冲击波的形式，沿线路导线或导电凸出物极快地传播，此冲击波由静电感应产生，具有雷电特征，称为静电感应雷。电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。该电动势具有雷电特征，称为电磁感应雷。球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色的火球。
 2、雷电的特点
 雷电流幅值可高达数十至数百千安。雷电流陡度可高达数十千安每微秒。直击雷冲击过电压可高过数千千伏，感应雷冲击过电压高过数百千伏。由于雷电电流和电流陡度都很大、电压很高、放电时间极短，从而表现出很强的冲击性，且具有高频特征。
 3、雷电的危害
 就破坏因素看，雷电具有电性质，热性质和机械性质等三方面的破坏作用。就事故后果看雷电有以下破坏作用： A、爆炸和火灾 ；B、电击； C、毁坏设备和设施。
 太阳能热水器遭雷击的危害，不仅仅表现在损坏位于室外的热水器，更严重的是通过水管、水位及温度数据线、电加热线等渠道将雷电流引入室内，危及人身安全及损坏室内其它电器设备。
 三、防雷应采取的措施
 从雷电理论来看，目前还不能完全杜绝和消除太阳能热水器防雷安全隐患，但是科学防雷可以有效地减少和避免雷击事件的发生。
 一是"避"，应尽量使太阳能热水器处于防雷装置的保护范围之内。在确认建筑物原有的防雷装置是合格的条件下，可考虑降低太阳能热水器的安装位置，或在其旁加装避雷针，具体设计和操作应由专业人员完成。一般情况下太阳能热水器至少应低于防雷装置（避雷针或避雷带）60厘米，并与其保持1米左右的安全距离。
 在《建筑物防雷设计规范》中的第3.2条规定凸出屋面高于避雷带的物体，如系金属物则应与屋面防雷装置连接；如系非金属物，应在接闪器（避雷针）保护范围内，否则应加装接闪器的保护。这一规定的目的是利用避雷针拦截雷电，尽量减少热水器遭雷击的机率。同时，使金属物与屋面防雷装置连接，为下一步实现等电位连接作好准备。
 二是"分"，应尽量避免或减少通过热水器引入室内的雷电流。如果热水器已处于防雷装置的保护范围之内，就不宜将热水器的金属外壳与屋顶上其他金属体相连接；如果无法使热水器处于防雷装置的保护范围之内，则应将热水器的金属外壳与屋顶防雷装置相连，从而借助防雷装置分流走部分雷电流，使进入室内的雷电流减少。按照中华人民共和国国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB 50057－94），居民房一般是第二类防雷建筑，按照下面条文，如太阳能装置高于避雷带，宜将最高点金属物用铜编制带、-40*4镀锌扁铁、10mm2以上的多股铜芯线与屋顶避雷带可靠连接（连接要求按照施工规范，主要是连接处要大，扁钢焊接需要搭接，长度要长于宽度5倍，并至少三面焊接；螺栓连接的要增加弹簧垫圈，以保证连接较为可靠）；如低于高处避雷带，要分析太阳能是否在高点避雷带的保护伞形下，是就不用另外保护，如不是，需要按前述方法连接。
 三是"防"，雷雨天及早防范。考虑到无法完全阻断进入室内的雷电通道，建议在打雷时避免使用太阳能热水器、拔掉其电源插头，尽量少接触水管、龙头，以防万一。
 现在城市中建筑物多是钢筋混凝土结构，楼顶的接闪器均与建筑物内钢筋连接，一旦遭雷，雷电流会沿这些钢筋引下，泄入建筑物的基础钢筋网而入地。为防止电击事故，《低压配电设计规范》采用国际标准规定了建筑物总的等电位连接，局部等电位连接和辅助等电位连结措施，还特别编制了《等电位连接安装》（97SD567）标准图。图中有卫生间局部等电位连接示例（一）、（二）。具体做法就是将卫生间内一切金属物体含浴盆（金属物），下水管、地漏、给水管、热水管、采暖管、金属扶手、金属毛巾杆、浴帘金属杆、浴巾架等均连接到LEB（局部等电位连接）端子板上，使之达到等电位。这样一旦有电流流过，因卫生间内相关金属物体处于等电位状态，即消除了危险的电位差，人在雷击发生时是安全的。
 如果自行对太阳能热水器进行防雷处理，首先，应在离热水器3米远处加装高出热水器顶部1.5米的避雷针，并做好接地，以防雷击；其次，从楼顶引入室内的太阳能热水器电源线、信号线、水管均应采用金属屏蔽保护；最后，应在漏电保护开关后端加装SPD（电涌保护器），并做好接地，以防感应雷击和雷电波侵入。
 要彻底解决太阳能热水器的防雷问题，还要从根本处着手。开发利用清洁能源具有广阔前景，应将开发利用太阳能纳入城乡建设规划和建设项目计划中，并严格按照防雷规范把太阳能利用系统与主体工程同时设计、同时施工，在投入使用前经过专业检测验收，在日常运行中，提高防

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