太阳能防雷探索与应用(一)

时间:2020-09-01 09:20:17 其他毕业论文 我要投稿

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