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森林防雷技术的探讨

来源:德恩拓 发布时间:2014-8-11 11:52:05

森林经常由于遭受雷击而发生火灾,据统计森林失火约70%是由于雷击事故因起的,因此对大区域森林进行雷电防护是很必要的。由于森林区域范围非常之大,如果按传统保护建筑物的防雷方法对森林进行保护,使整个森林都处于避雷装置的保护范围内是不现实的,因此,积极探索大区域森林防雷技术,以切实可行的防雷措施保护森林免受雷电灾害意义重大。 防雷工程

1.大区域森林防雷特点分析

大区域森林由于自身的特点,提出了较一般的大区域防雷更高的要求。因为大区域森林是由树木构成,并且树木间距离很小,有的树冠都是相互连成一片的,如果森林一处被雷击而发生火灾,将引起整个森林的失火事故。

区域范围越大雷击的总概率也就越大,对于大区域森林遭受雷击是不可避免的,只能通过雷电防护装置,使雷电造成的损害降至最低。对于大区域范围的雷电防护,虽然不能像对建筑物防雷设计那样安装防雷装置使整个森林处于防雷装置的保护范围之内,但安装防雷装置使雷电能量按设计的通道泻入大地仍然是基本的雷电防护方法,如何以尽量少的防雷装置,实现对大区域森林的雷电保护,是大区域森林雷电防护所要解决的关键问题。如何才能解决这一问题呢? 防雷工程

大区域森林由于区域辽阔,要以有限的防雷装置,取得有效的防护效果,就必须抓住问题的关键。

当大区域森林上空出现雷暴云时,雷暴云与大区域森林就形成一个大的电容器,当达到击穿大气的电场强度时,云与大地放电从而产生闪电。云与大区域森林这个大的电容器电场不断增强的过程中,当达到击穿大气的电场强度临界值时,大区域森林易放电部位就首先产生击穿,这些区域就是雷电易形成区域,这些区域就是大区域森林雷电防护的关键区域。

因此,通过综合分析雷电活动的规律,找出发生雷电易形成区域,在这些区域进行防雷设计,就可以达到对整个大区域森林形成保护的目的。当雷电产生时,防雷装置接闪使雷电能量安全泻入大地,这样就以较少的防雷装置,形成对大区域森林的雷电防护体系。 防雷工程

2大区域森林易发生雷击区域

由以上分析可知,探测分析大区域易发生雷击区域是大区域森林防雷的关键。分析确定大区域森林易发生雷击区域应从以下几个方面分析:

2.1、闪电定位概率统计

随着防雷技术的发展,闪电定位系统日趋普及,为寻找雷击易发生区域提供了比较客观的手段,也是确定雷击发生高概率区域的首选方法。如采用SAFIR 闪电定位仪等,进行多年对比统计分析,就可以得出雷击易发生区域分布,重点对这些区域进行防雷设计。 防雷工程

2.2、土壤电阻率探测

土壤的电阻率与发生雷击关系是非常密切的,一般土壤电阻率越低或相临土壤电阻率突变的地段容易发生雷击,如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方,但要得出整个大区域范围森林的土壤电阻率分布是不容易的,故采取分区域统计方法。分区域统计即对大区域森林对称的分成若干个区域,对每个区域随机抽样进行电阻率测试,对于区域内土壤电阻率变化大的再进行区域划分,再随机抽样进行电阻率测试,这样就很容易得出大体的土壤电阻率分布情况,对土壤电阻率越低或相临土壤电阻率突变的地段进行防雷设计。 防雷工程

2.3、云地位置探测

雷电形成过程中,云与大地形成大的电容器,但云与大地的距离各处都不相同,距离越近的形成的电场强度就越大,就越容易击穿大气产生闪电,云与大地形成电场强度分布如图1所示,电场强度大发生雷击的概率就相对大。

对大区域森林相对云位置近的即大区域森林位置高的地段要重点进行防雷设计。

3大区域森林防雷技术

3.1绘制雷电发生概率分布图

通过“闪电定位、土壤电阻率、云地位置”进行综合分析得出易发生雷击区域,对整个大区域森林进行绘图,将各个易发生雷击地段在图上绘制出来,作为设置避雷装置的依据。 防雷工程

3.2架设避雷塔

在易发生雷击地段安装防雷装置,当发生雷击时防雷装接闪将雷电能量泻入大地,从而确保整个大区域森林的安全。避雷装置主要是架设避雷塔,因为避雷塔安装容易并且抗风能力强,持续年限长,避雷塔的高度可以根据实际情况确定。建议在避雷塔上方采用ESE型接闪头,虽然ESE避雷针易受大风影响,但对于大区域概率性防雷效果相对还是比较好的,安装避雷塔时要注意安全距离的要求,一般避雷塔距最近树干不小于5.0m,距离树冠不小于3.0m的安全距离。

3.3火箭主动引雷

对于雷击率高的区域架设避雷塔只是提高了接闪的概率,并不能完全形成保护,是属于“被动防雷”模式。近年来,人工引雷技术取得了一些成功的经验,随人工引雷技术的发展,如能应用于对于大区域森林防雷,在雷击未发生前进行人工引雷,“被动防雷”与“主动防雷”两种模式相结合,将可望提高雷电防护的效果。

 

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