船 舶 防 雷-----设计方案探讨

前言：

在船舶航行和停靠过程中，雷击是一种常见但极具破坏力的自然现象。船舶在海上遭遇雷击可能会导致设备故障、人员伤亡甚至船只沉没，因此船舶防雷显得尤为重要本文将探讨船舶在雷电环境下的防雷措施，帮助船舶运营者和船员避免雷击风险，确保船舶安全航行。

一：雷电的危害

雷电是一种自然现象，产生于大气中的极端天气条件下，当雷电发生时，雷电产生的强大电能可能通过船体等导电物体传导到船上，给船舶带来巨大的危害。雷击可能导致以下问题:

1.1、设备故障:雷击可能造成船舶上的电子设备故障，如雷达、通讯设备等损坏，严重影响船舶的正常操作和通讯。

1.2、火灾爆炸:雷击引发的火花可能点燃船上的易燃物品导致火灾爆炸，威胁船员和船舶安全。

1.3、人员伤亡:雷击可能直接打击船员，造成伤亡。

1.4、船只沉没:雷击带来的破坏可能导致船体受损，进而导致船只下沉。

二：方案设计依据

2.1、《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010

2.2、《建筑物电子信息系统防雷技术规范 》GB50343-2004

2.3、《雷电电磁脉冲的防护》IEC 61312

2.4、《接地降阻材料技术条件》DL/T 380

三：方案设计

1、现场情况

该船有钻井井架和直升机甲板，以及吊臂，原有常规避雷装置，但常规避雷针装置可以简单的保护设备，并不能有效的全面的抑制雷电。

2、现场情况分析

经过了解以及所处地理环境分析，该区属高发雷区，危害大等特点，目前雷电产生的后续就是造成生产区域设备故障，严重者设置爆炸以及人员伤亡，本方案由雷电产生形式，以及贵方实际情况，进行设计，虽然目前船舶上的的避雷设备可以简单的保护终端设备，但不能够有效防止雷电产生时的瞬间过大电流，以及横跨雷瞬间短路造成的落闸断电而造成的巨大损失！

3、方案内容及产品优点

（1）、直击雷防护：

将在船舶钻井平台井架，和直升机停机坪制高点安装主动式防雷系统，该系统采用扬博YBT-YFD60主动式防雷系统做直击雷防护。

该系统主要优点在于：

1）、技术性能方面

保护范围更广：采用先进的技术和设计理念，相比传统防雷系统，其保护半径更大，能够覆盖更广阔的区域，有效减少被保护物体遭受雷击的风险。

引雷效率更高：通过独特的空气终端设计，，能提供雷电优先放电点，主动引导雷电向接闪器放电，提高了引雷的准确性和效率。

雷电流泄放能力强：配备低阻抗的铜芯屏蔽超绝缘导体作为引下线，以及精心设计的低阻抗接地系统，能够在雷电击中时快速、安全地将雷电流传导至大地，避免产生过高的过电压和侧闪现象。

2)、设计安装方面

设计灵活：可根据不同的被保护对象和安装环境进行定制化设计，空气终端的布置可以依据收集体积法（CVM）进行优化，适用于各种复杂的建筑结构和设施，如不规则形状的建筑物、高塔、变电站等。

安装简便：系统的组件相对较少，且安装方式较为简单，所需的引下线数量也较少，大大减少了安装工作量和安装成本，同时也降低了对建筑物结构的影响。

3）、安全可靠方面

可靠性高：该系统基于多年的研究和实践经验开发而成，经过了广泛的现场测试、高压试验和计算机模拟研究，技术成熟，性能稳定，能够可靠地捕获和控制雷电，为被保护设施提供长期有效的防雷保护。

安全性强：在雷电击中时，能将雷电流安全地引导至大地，避免了雷电对建筑物、设备和人员的直接危害，同时也降低了因雷击引发火灾、爆炸等次生灾害的风险。

4）、维护管理方面

维护成本低：系统的结构相对简单，且采用了高品质的材料和先进的制造工艺，具有良好的耐腐蚀性和耐久性，减少了因设备老化、损坏而需要频繁更换和维修的成本。

（2）、侧击雷防护：

采用高强度防侧闪复合绝缘支杆，作为避雷针系统的支撑杆

该支杆主要优点在于：

1）、机械性能优异

高强度：高强度防侧闪复合绝缘支杆具有很高的强度。它能够承受较大的拉力、压力和弯曲力，在一些高压输电线路中，可有效支撑输电线，确保线路在恶劣的天气条件（如大风、暴雪等）下依然保持稳定的空间位置。

良好的韧性：这种支杆不仅强度高，韧性也很好。在受到突发的外力冲击时，如树枝掉落砸中或小型物体碰撞，它不会轻易折断。这是因为其复合材料的结构能够有效地吸收和分散冲击能量，使支杆保持完整，从而保障了电力系统的正常运行。

2）、绝缘性能卓越

高绝缘强度：它的绝缘性能是其重要的优势之一。在高压环境下，能够有效地阻止电流泄漏，防止闪络现象的发生。

抗污闪能力强：由于其表面具有良好的憎水性和自清洁能力，灰尘、油污等污染物不容易附着在支杆表面。即使有少量污染物附着，在潮湿的环境下也不容易形成导电通道，从而大大降低了污闪的可能性。

3）、防侧闪功能显著

抑制侧闪发生：当雷电击中或系统发生过电压时，可能会产生侧闪现象。高强度防侧闪复合绝缘支杆通过特殊的结构设计和材料选择，能够有效抑制侧闪的发生。它可以改变电场分布，使电场集中在支杆内部，避免在支杆表面产生过高的电场强度，从而降低侧闪的概率。

保护周边设备：在电力或危品系统中，一旦发生侧闪，可能会对周围的设备和设施造成损坏。这种复合绝缘支杆的防侧闪功能可以作为一种有效的防护措施，保护附近的电气设备、建筑物和人员安全。

4）、耐候性良好

适应多种气候条件：无论是在高温、严寒、潮湿还是干燥的环境中，高强度防侧闪复合绝缘支杆都能保持良好的性能。在炎热的夏季，它不会因为高温而软化或变形；在寒冷的冬季，也不会因低温而脆裂。

抗老化性能出色：长期暴露在户外环境中，材料容易发生老化。但这种复合绝缘支杆采用了抗老化性能良好的复合材料，经过特殊的处理工艺，能够抵抗紫外线辐射、氧化等老化因素的影响。其使用寿命长，减少了频繁更换设备带来的成本和工作量。

5）、安装方便与维护简单

安装便捷性高：它的结构设计使得安装过程相对简单。一般可以通过简单的机械连接或插入式安装方法固定在基础上，不需要复杂的施工工艺和大型设备。这对于在野外或山区等交通不便、施工条件差的地方进行电力系统建设和改造非常有利，可以节省安装时间和成本。

维护工作量小：由于其具有良好的自清洁能力和抗老化性能，在正常使用过程中，维护工作量相对较小。

（3）、引下线：

采用铜芯屏蔽超绝缘引下线，该引下线由内导体、耐高压的绝缘材料、半导体层和外护套组成。内导体为铜材，外层覆盖较厚的绝缘材料，半导体层采用特殊设计，使由雷电引起的高冲击电压按照规定的路径泄放，从而防止导线表面出现沿面闪络。

该引下线优点如下：

1）、电气性能方面

低电感低阻抗：由精心设计和选材制成，能有效减小因雷电脉冲导致的电压升高，在雷电击中时可快速将雷电流传导至大地，减少过电压对被保护设备和建筑物的损害。

电容平衡与绝缘完整性好：采用精选的介电材料，在高脉冲条件下能实现电容平衡，确保绝缘完整性，大大降低了内部介电故障的风险，使其能在恶劣的雷电环境中稳定工作。

2）、安全防护方面

减少侧闪风险：导体的多个绝缘层以及独特的半导电外护套等设计，有效减少了侧闪的可能性，将雷电冲击限制在电缆内，避免对周围的敏感设备、电线、结构钢以及人员造成危害。

对建筑及人员保护强：具有释放电流及同时维持电平衡的独特能力，能确保对建筑物、建筑物内的人员及敏感电子设备的风险最小化，为其提供可靠的防雷保护。

3）、安装与使用方面

敷设灵活方便：可以敷设在远离敏感设备、电线、结构钢以及人工作业区域的地方，布线更加灵活，安装位置选择更具多样性。

安装维护简便：相比多根普通引下线，使用铜芯屏蔽超绝缘引下线安装更为简便，且后续维护工作量也相对较小。

、避雷系统监测

选用带太能能电池板雷电峰值监测箱事实监测避雷针工作状态。

功能：能够记录雷击的次数、时间和日期等信息，方便用户在日常维护和检查中了解系统的运行情况，及时发现潜在问题并进行处理。

该产品优点如下：

1）、监测性能方面

精准测量：能够精确测量雷击脉冲电流的峰值，同时还可以记录雷电极性、雷击次数、雷击发生时间等多参数，为雷电防护研究和雷击事故分析提供全面且准确的科学依据。

实时监测：具备实时监测功能，在雷电发生的瞬间即可快速响应并记录相关数据，及时反馈雷电活动情况，使用户能够第一时间掌握雷电动态。

抗干扰性强：采用先进的技术和设计，具有较强的抗干扰能力，可在复杂的电磁环境下稳定工作，确保数据的准确性和可靠性。

2）、安装与维护方面

安装便捷：体积小、重量轻，安装方便，可灵活安装在接闪装置、杆塔接地引下线或避雷器接地线上等位置，不会对原有防雷设施造成过多干扰。

维护简单：一般不需要复杂的维护工作，只需定期检查其固定是否可靠、外观是否有损坏等，降低了维护成本和工作量。

3）、安全与防护方面

高隔离高安全：通常使用罗氏线圈作为雷电流采样传感器，雷电流检测不存在电气连接，避免了因电气连接可能带来的安全风险，保障了监测过程的安全性。

防护范围广：可应用于电力系统、气象领域、建筑防雷以及石油化工、航空航天等高危行业，为不同领域的设施和设备提供有效的雷电监测和防护支持。

4）、数据传输与管理方面

传输方式多样：可采用有线（如 RS485、RS232 等）或无线（如 GPRS、WiFi 等）的方式将数据传输到后台系统或用户终端，方便用户根据实际需求选择。

便于组网管理：可以选用不同类型的智能网关将雷电数据传送至后台，进行联网管理，实现对多个监测点的集中监控和数据分析。

（5）、接地系统

本次接地系统采用超绝缘引下线引入海底与海底相连接。将雷电引入到海底。

这种接地优点是：

1）、降低对周围环境的影响

减少地面跨步电压危害

当雷电流通过常规接地装置引入大地时，在接地体周围会产生跨步电压。如果有人或动物靠近接地体，就可能受到跨步电压的伤害。而将雷电流引入海底，由于海水的导电性良好，电流可以在广阔的海水中迅速扩散。

降低电磁干扰

雷电流泄放时会产生强大的电磁场。在陆地上，这些电磁场可能会对附近的电子设备、通信线路等造成干扰。例如，可能会使附近建筑物内的计算机系统出现数据错误、通信中断等情况。

当雷电流引入海底后，海水可以对电磁场起到一定的屏蔽作用。因为海水是一种电介质，能够吸收和衰减电磁场。相比陆地环境，在海洋环境下雷电流产生的电磁干扰对周边人类活动区域的影响范围和强度都会减小，从而减少对沿海地区通信基站、雷达设施等重要设备的电磁干扰。

2）、提供更有效的雷电流泄放通道

大电容特性

海水可以看作是一个巨大的电容。相对于陆地接地系统，它能够吸收和储存更多的电荷。当雷电流通过避雷针引入海底时，海水的电容特性有助于缓冲雷电流的冲击。

就像一个大型的缓冲器，能够平滑雷电流的峰值。例如，对于一些遭受频繁雷击的海上平台，将避雷针与海底接地系统相连，可以利用海水的电容性质，使雷电流更平稳地泄放，减少雷电流峰值对平台电气设备的冲击，延长设备的使用寿命。

良好的导电性

海水是一种良好的导电介质，含有大量的盐分（主要是氯化钠等电解质），这使得海水的电导率较高。一般海水的电导率在 3 - 5 S/m 左右，远高于普通土壤（土壤电导率通常在 0.001 - 0.1 S/m）。

这意味着雷电流在海水中能够更顺畅地传播和泄放，能够快速将雷击产生的大量电荷疏散到广阔的海洋中，降低雷击点的电位，从而更有效地保护被保护物体免受雷击损害。

四：防雷设备清单

五：结语

船舶防雷是保障船员生命安全和船舶正常运行的重要保障措施。采取科学有效的防雷方案，可以最大程度地减少雷击对船舶造成的危害，并确保船舶在雷电环境下的安全航行。希望本船舶防雷方案能为船舶运营者和船员提供帮助，更好地面对雷击风险，保障船舶安全。