建筑物的防雷接地設(shè)計(jì)

1、淺談高層建筑物防雷措施.txt第一次笑是由于遇見你，第一次哭是由于你不在，第一次笑著流淚是由于不能擁有你。淺談高層建筑物防雷措施 提交日期：2003-03-15 掃瞄: 321 淺談高層建筑物防雷措施 提要：高層建筑防雷問題，是設(shè)計(jì)和施工中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本人參加過多項(xiàng)高層建筑工程，在防雷系統(tǒng)組織施工中，將外部防雷裝置與內(nèi)部防雷裝置組成統(tǒng)一的防雷接地系統(tǒng)，提高建筑物防雷的牢靠性。 一、雷電 雷電存在于自然界，是大氣中自然放電的現(xiàn)象。由于電云負(fù)電的感應(yīng)，使四周地面積累正電荷，地面與雷云之間形成強(qiáng)大的電場。當(dāng)某處積累的電荷密度很大，激發(fā)的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣游離狀態(tài)的臨界值時，雷云便開頭向下梯級式放電

2、，逐漸接近地面物體達(dá)到肯定的距離時，地面物體在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生尖端放電，形成雷云方向逐漸向上先導(dǎo)放電，二者匯合形成雷電通路后隨之放電，發(fā)出強(qiáng)烈的閃電和雷擊。 1.雷電流的基本性質(zhì) 1749年美國科學(xué)家富蘭克林Franlin商量雷電，發(fā)明避雷針至今。國內(nèi)外防雷工作者對高層建筑的防雷商量取得了很多成果，并對雷電的探究也不斷深化。雷電的破壞作用主要是雷電流引起的：一是雷直擊在建筑物上生成的熱效應(yīng)作用和電動力作用，二是雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用和電磁感應(yīng)作用。 圖1雷電流示波圖 由圖1所示可以看出，開頭雷電流急劇增加，雷電陡度=di/dt,很快達(dá)到最大值，以后隨著雷電流逐漸衰減，隨之下降，造成雷電流的猛

3、烈變化。 在高層建筑的設(shè)計(jì)和施工中，為了防止雷擊事故的發(fā)生，必必要了解防雷接地裝置上可能消失的最大電位，在設(shè)計(jì)和施工中實(shí)行相應(yīng)的措施防止雷擊事故的發(fā)生，一般來說我國高層建筑物(含鋼結(jié)構(gòu)的建筑)的防雷接地引下線長約一百米左右，雷電流通過時單根引下線的全部電壓?。篣FJ=i*Rch+Lo*1*di/dt公式中： i雷電流千安Rch接地裝置的沖出電阻歐姆 Lo單位長茺的電感，約為1.5微亨/米1引下線的長度米 UFJ電壓降千負(fù)di/dt雷電流的陡度千伏/微秒 從上述公式我們可以看出，在防雷接地裝置中，接地電阻阻值越小，則瞬間內(nèi)沖擊接地電壓降就越小，高層建筑物患病雷擊的危險性就越小。所以在高層建筑的設(shè)

4、計(jì)和施工中，利用建筑物基礎(chǔ)地板鋼筋做自然接地體，能夠很好地起到降低接地電阻的作用。高層建筑物的防雷原理，實(shí)際上是通過避雷帶引雷，并通過引下線泄流進(jìn)入大地。因此引下線本身質(zhì)量的好壞，直接影響雷電流的散流效果，雷電流散流的越快，建筑物患病雷擊的危險性就越小。所以在高層建筑的設(shè)計(jì)和施工中，利用建筑物的柱或剪力墻內(nèi)結(jié)構(gòu)主筋做防雷引下線，并保證每條引下線不少于兩根主筋與自然接地體連接，隨主體結(jié)構(gòu)工程逐層焊接串聯(lián)至屋頂與避雷帶連接，保證防雷引下線的使用功能。因此高層建筑的設(shè)計(jì)和施工中必須保證有足夠小的接地電阻值和平安牢靠的的防雷接地裝置。 1989年山東黃島油庫因雷擊引起火災(zāi)，造成人員和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。引

5、起國內(nèi)防雷工作者的重視，促使設(shè)計(jì)和施工方對建筑物防雷的商量，尤其對高層建筑的防護(hù)顯得特別重要。我國八十年月前基本上是接受前蘇聯(lián)防雷接地的做法，八十年月后普遍接受英國防雷接地的做法。防雷接地裝置的作用是利用大地建立統(tǒng)一的參考電位或屏蔽作用，使電路運(yùn)行穩(wěn)定、質(zhì)量牢靠，保證設(shè)備和工作人員的平安、避開受雷電流的危害，起著保護(hù)建筑物及強(qiáng)、弱電設(shè)備的平安運(yùn)行。 二、防雷接地系統(tǒng)的組成 隨著我國城市建設(shè)水平的不斷提高，我們承攬的高層建筑多與重要市政工程相鄰，常在基坑的四周做護(hù)坡樁保護(hù)四周的設(shè)施，防止邊坡的坍塌。高層建筑地下部分一般為三層左右，基坑較深。在高層建筑的防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工時，不妨利用護(hù)坡樁內(nèi)的

6、主筋與防雷引下線連拉接，這樣做具有經(jīng)濟(jì)、有用、便于施工、節(jié)省材料的特點(diǎn)。由于護(hù)坡樁在基坑下十幾米深，因此接地電阻阻值一般可達(dá)到1歐姆左右。高層建筑防雷接地系統(tǒng)由內(nèi)部防雷接地裝置和外部防雷接地裝置組成，內(nèi)部防雷接地裝置包括：籠式避雷網(wǎng)、專用接地裝置，外部防雷接地裝置包括：接地網(wǎng)、引下線、避雷帶、均壓環(huán)，以提高建筑物整體防雷的牢靠性。 圖2接地網(wǎng)平面示意圖 1.高層建筑物的外部防雷接地裝置 (1)接地網(wǎng) 當(dāng)發(fā)生雷電時，雷電流通過引下線向自然接地體周圍大地泄流外散，土壤呈現(xiàn)的電阻稱為接地電阻，接地電阻公式：Rd=p*/c，我們從公式可以得出一個結(jié)論：當(dāng)增大接地網(wǎng)的面積，接地電阻將減小。接地網(wǎng)是指水平

7、方向由鋼筋綁扎或焊接成的網(wǎng)格，水平鋼筋組成的接地網(wǎng)可以近似看成一塊獨(dú)立的平板，它的電容主要由它的面積決定的。附加于這個平板上有限長度的豎向鋼筋接地體，其所增加的長度不足以轉(zhuǎn)變其電容，即接地電阻減小不多。只有當(dāng)這些附加的豎向接地體的長度增加到可以和平板的長、寬尺寸相近時，平板趨近于一個半球時，電容才會有較大的增加，接地電阻才會明顯的減小。 另一方面，由于電容所儲存的能量不是儲存在極板上，而是儲存在整個電介質(zhì)中即整個電場中，電介質(zhì)中的能量密度與其電容率有關(guān)。在大型建筑的基坑內(nèi)，接地網(wǎng)埋深的尺寸比起接地網(wǎng)的幾何尺寸小的多，所增加的儲存能量的介質(zhì)空間是極其有限的，在這個有限空間中的能量密度較小，表明增

8、加接地網(wǎng)的深度對減小接地電阻的作用不大。 在設(shè)計(jì)利用底板接地網(wǎng)做自然接地體時，不應(yīng)認(rèn)為自然接地體埋得越深，接地電阻就越小，應(yīng)通過地質(zhì)勘探報(bào)告了解周圍的土質(zhì)情況。底板接地網(wǎng)的網(wǎng)格要求請見表1所示。 表1按建筑物的防雷類別布置接地網(wǎng) 建筑物的防雷類別 接地網(wǎng)格的尺寸(m×m) 第一類防雷建筑物 5×5 其次類防雷建筑物 10×10 第三類防雷建筑物 20×20 在施工中底板接地網(wǎng)與護(hù)坡樁的鋼筋就近連接，連接點(diǎn)的數(shù)量與引下線的數(shù)量全都，并且應(yīng)對齊引下線的位置。在距地坪面負(fù)0.8米處用40mm×4mm鍍鋅扁鋼與四周護(hù)坡樁內(nèi)的兩根主筋連接，形成閉合回路。

9、 (2)引下線 引下線的作用是將避雷帶與自然接地體連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路。在高層建筑中利用其柱或剪力墻中的主筋做為引下線，隨主體結(jié)構(gòu)逐層串聯(lián)焊接至屋頂與避雷線連接。為了平安起見每條引下線不應(yīng)少于兩根主筋，主筋的截面不應(yīng)小于16mm。 在高層建筑的設(shè)計(jì)、施工中，利用其結(jié)構(gòu)主筋做引下線，本人認(rèn)為這樣做具有經(jīng)濟(jì)、有用、易于操作的特點(diǎn)，由于現(xiàn)澆混凝土內(nèi)的引下線不易氧化，所以具有使用壽命長的特點(diǎn)。按建筑物的防雷類別適當(dāng)減小引下線的間距，這樣做可以迅速分流，降低反擊電壓，請見表2所示。 表2按建筑物的防雷類別布置引下線 建筑物的防雷類別 引下線間的距離(m) 第一類防雷建筑物 小于18 其次類防雷建

10、筑物 小于20 第三類防雷建筑物 小于25 (3)避雷帶 避雷帶由避雷線和支持卡子組成，避雷帶應(yīng)設(shè)置在建筑物易受雷擊的層檐、女兒墻等處，其作用是引雷效應(yīng)，雷電流通過引下線向大地泄流，避開高層建筑物雷擊。 避雷線安裝： (a)避雷線應(yīng)順直，不應(yīng)有高底起伏現(xiàn)象。 (b)避雷線彎曲處不得小于90，彎曲半徑不得小于圓鋼直徑的10倍。 (c)避雷線接受鍍鋅圓鋼，直徑不應(yīng)小于12mm。 (d)鍍鋅圓鋼焊接長度為其直徑的6倍，并雙面焊接。 (e)如遇有變形縫處應(yīng)做煨彎補(bǔ)償處理。 支持卡子安裝： (a)支持卡子接受40×4mm鍍鋅扁鋼，卡子埋深不應(yīng)小于80mm。 (b)卡子頂部一般應(yīng)距建筑物屋檐、女

11、兒墻等表面100mm。 (c)卡子水平間距不應(yīng)大于100mm，各間距應(yīng)全都，轉(zhuǎn)角處兩邊的卡子距轉(zhuǎn)角中心不應(yīng)大于250mm。 (d)全部支持卡子應(yīng)橫平豎直，固定堅(jiān)固。 (4)均壓環(huán) 在高層建筑的設(shè)計(jì)和施工中，除了防止雷電的直擊外，還應(yīng)防止側(cè)向雷擊，超過30米高的建筑物，應(yīng)在30米及其以下每隔三層圍繞建筑物外廓的墻內(nèi)做均壓環(huán)，并與引下線連接。保證建筑物接構(gòu)圈梁的各點(diǎn)電位相同，防止消失電位差。 (a)均壓環(huán)接受不小于8mm的鍍鋅圓鋼，或不小于24mm×4mm的鍍鋅扁鋼。 (b)均壓環(huán)沿建筑物的四周暗敷設(shè)，并與各根引下線相連結(jié)。 (c)外檐金屬門、窗、欄桿、扶手、玻璃幕、金屬外掛板等預(yù)埋件的

12、焊接點(diǎn)不應(yīng)少于兩處，與引下線連接。 (d)搭接長度扁鋼>2b、圓鋼>6D、圓鋼和扁鋼>6D。 (注：b為扁鋼長度，D為圓鋼直徑，扁鋼搭接應(yīng)焊3個棱邊，圓鋼應(yīng)焊接雙面。) 2.高層建筑物的內(nèi)部防雷接地裝置 高層建筑除了接受外部防雷措施外，還應(yīng)接受內(nèi)部防雷措施法拉第籠(Faraday's cover)俗稱籠式避雷網(wǎng)。 籠式避雷網(wǎng)利用建筑物柱、剪力墻內(nèi)的堅(jiān)向鋼筋迅速分流并疏導(dǎo)雷電流，與板內(nèi)水平鋼筋形成籠網(wǎng)狀，在肯定程度上屏蔽雷電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)，還可以達(dá)到良好的均壓環(huán)及等電位作用?，F(xiàn)代高層建筑物內(nèi)重要的強(qiáng)、弱電機(jī)房多接受籠式避雷網(wǎng)，因此建議在高層建筑的防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施

13、工中，將內(nèi)部防雷接地裝置與外部防雷接地裝置結(jié)合起來，構(gòu)成統(tǒng)一的防雷接地系統(tǒng)，防雷效果將是最抱負(fù)、平安和牢靠的。 弱電機(jī)房接地裝置 (a)機(jī)房內(nèi)的避雷器、總配線架、設(shè)備的金屬外殼等均應(yīng)接在總接地母排上，使弱電系統(tǒng)各回路間相互感應(yīng)而產(chǎn)生的干擾降低。 (b)機(jī)房內(nèi)總接地裝置不應(yīng)與工頻溝通接地裝置互通，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置接地裝置，接地電阻應(yīng)小于4歐姆，以提高弱電系統(tǒng)傳輸信號的質(zhì)量。 三、總結(jié) 目前隨著計(jì)算機(jī)、通訊、掌握(3C)技術(shù)的進(jìn)展，對防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工提出了更高的要求。確保弱電系統(tǒng)傳輸信號的穩(wěn)定性、設(shè)備的抗干擾性。因此必須加強(qiáng)內(nèi)部防雷與外部防雷，達(dá)到提高整體防雷的效果。本人結(jié)合近幾年所干過的工程提

14、出一些看法，不妥之處請同仁給予指正。 1 大型建筑的防雷接地系統(tǒng)應(yīng)由內(nèi)部防雷接地裝置和外部防雷接地裝置組成，內(nèi)部防雷接地裝置包括：籠式避雷網(wǎng)、專用接地裝置，外部防雷裝置包括：接地網(wǎng)(自然接地體)、引下線、避雷帶、均壓環(huán)。 2 本人認(rèn)為，利用基礎(chǔ)底板水平鋼筋搭接成接地網(wǎng)，與槽邊四周的鋼筋連接形成閉合環(huán)路，組成自然接地體。這樣做具有：經(jīng)濟(jì)、有用、可降低接地電阻、均衡電位的特點(diǎn)，在防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)充分利用自然接地體，盡量不設(shè)置人工接地極。 3 高層建筑引下線的數(shù)量影響雷電流分流效果，設(shè)計(jì)引下線之間的間距請見表2。本人認(rèn)為高層建筑的接地電阻阻值符合設(shè)計(jì)要求時，可不設(shè)置斷接卡子。由于引下線暗

15、敷在現(xiàn)澆混凝土內(nèi)不易氧化，可延長引下線的使用壽命。尤其是公共設(shè)施(如大廈、飯館等)外裝修較為豪華，不設(shè)置斷接卡子可減去對外裝修面的影響，提高外裝修的質(zhì)量。 4 本人認(rèn)為除煙囪、水塔等特別用途的建筑物外，盡量不設(shè)置避雷針，削減產(chǎn)生電位差的內(nèi)部因素?？蓪⑽菝嫔系母鞣N金屬管道與避雷帶連接，構(gòu)成建筑物的等電位體。 5 隨著計(jì)算機(jī)、通訊、掌握技術(shù)的進(jìn)展，對防雷接地系統(tǒng)提出了更高的要求，保證建筑物內(nèi)的各種設(shè)備的正常工作。由于這些微電子設(shè)備具有精確度高、靈敏度強(qiáng)的特點(diǎn)，同時易受因雷電流所造成的電磁干擾。因此對機(jī)房的設(shè)計(jì)、施工應(yīng)實(shí)行籠式避雷網(wǎng)，對外界的電磁干擾可起到屏蔽作用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)保證機(jī)房的頂板、底板

16、、墻體內(nèi)鋼筋網(wǎng)格大小全都。同時在機(jī)房內(nèi)設(shè)置專用接地母排，各種設(shè)備的金屬外殼接地。 對防雷接地中幾個問題的思考.txt我這人從不記仇，一般有仇當(dāng)場我就報(bào)了。沒什么事不要找我，有事更不用找我！就算是believe中間也藏了一個lie！我那么喜愛你，你喜愛我一下會死啊?我又不是人民幣，怎么能讓人人都喜愛我？摘要：分析商量浪涌保護(hù)器（SPD）的接線長度與接線方式，閉合電氣環(huán)路處理，公共地網(wǎng)中防雷與防工頻故障電流干擾等問題，提出處理這些問題的方法，以雷電入侵計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)造成損壞的問題為重點(diǎn)，簡略分析商量雷電瞬變空間電磁場入侵途徑及造成損壞的直接緣由，闡述了降低瞬態(tài)互感電動勢的思路及有效的措施，必須合理

17、布線，恰當(dāng)屏蔽，正確接地。關(guān)鍵詞：接線長度；接線方式；總流零線；瞬變電磁場；瞬態(tài)過電壓；閉合環(huán)路中圖分類號：TN895：TM862文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1009-5373（2001）03-0048-06 在防雷接地中存在著3個一般而不為人們注意（SPD選用和安裝標(biāo)準(zhǔn)草案）也作了相應(yīng)規(guī)定，即但又重要的問題，即合理選擇浪涌保護(hù)器的接線長度及接線方式，妥善處理閉合環(huán)路和使防雷與防工頻故障電流干擾的兼容并蓄。本文分析商量這3個問題，力圖引起防雷工作者對這些問題的足夠重視。一、浪涌保護(hù)器接線長度及接線方式的合理選擇 標(biāo)定工程有限公司供應(yīng)的下面一組數(shù)據(jù)是對浪涌保護(hù)器（SPD）在相同試驗(yàn)條件下兩種不同接線

18、長度與接線方式進(jìn)行試驗(yàn)而測得的（表1）。從數(shù)據(jù)可知：表1 標(biāo)定公司的試驗(yàn)數(shù)據(jù)接線長度被保護(hù)設(shè)備SPD上電壓接線電壓m 布線情況端壓v vv 2散開布線230060017002捆扎12006001100散開布線810600210 捆扎63060030 1.接線上的電壓VL 與接線長度成正比 SPD接線長度為2m時，線上壓降為1700V，接線長度為0.25m時，電壓為210V，接線長度與線上的電壓的關(guān)系，后者與前者之比都同為1/8。這是由于接線上的電壓是自感電壓，即VL=-L ddit ，VL L，而自感量L是與接線長度成正比的，即接線上的自感電壓隨接線長度的增長按比例增高。因而加于被保護(hù)設(shè)備的電

19、壓也就越高。 正鑒于此，很多公司對其SPD產(chǎn)品的接線長度都作明確的規(guī)定，如“雷電通”規(guī)定了電源SPD接線不得超過0.25m，信號線不長于1m。LEC364-5-534SPD連線全長，不宜超過0.5m，顯然，規(guī)定接線長度標(biāo)準(zhǔn)的用意，就在于限制接線上的自感電壓，而使被保護(hù)設(shè)備上承受的浪涌電壓盡量低。2. 實(shí)行特別連接技術(shù)可以有效地降低接線上的自感電壓2m捆扎接線較相同長度的散開接線，其接線上的電壓由1700V減到1100V，削減了600V；0.25m的，由散開接線上的電壓210V減到捆扎接線時的30V，削減了180V，且SPD為捆扎接線時的端電壓630V與SPD殘壓800V相近，可見SPD捆扎接線

20、較相同長度的散開接線上的電壓小很多。 從圖1可以看出捆扎接線上感應(yīng)電感之所以較小，是由于感應(yīng)電流流過平行緊扎的進(jìn)、出2條線時會產(chǎn)生2個等量反向的磁場，按右手定則可知，兩線間中部磁場則相互抵消，故感應(yīng)電壓大大減小。由此則產(chǎn)生了凱文接線法和多組引線并接法（接線較長時），借以提高保護(hù)效果。 圖1SPD接線平行緊扎磁場分布加于設(shè)備的電壓E，為SPD之殘壓Vp 與接線上電壓VL 之和，即E = Vp+ VL 以上兩點(diǎn)，即所謂高壓浪涌具有的高頻特性。若防雷工程實(shí)施中未充分注意到這一高頻特性，SPD未實(shí)行高頻連線短直特別的連線技術(shù)，被保護(hù)設(shè)備上就將加上E=Vp+ VL，電壓在810V2300V，甚至更高。可

21、見。SPD安裝方法不僅影響到SPD的效能，而更為重要的是還危及到被保護(hù)設(shè)備的平安。為此，SPD的接線長度須按規(guī)定要求選取，接線方法盡可能接受進(jìn)出線緊扎或凱文等方式。當(dāng)因條件限制，接線較長時也須使之越短越好，并接受多組引線并接緊扎方法，由于多組引線并接緊扎，其電感電流將均分于各組引線上，故所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度將隨之減弱到一組緊扎的1/（n為引線并接緊扎組數(shù)n-理論值）。二、閉合環(huán)路問題的妥善處理 雷電閃擊時，將在空間產(chǎn)生強(qiáng)大瞬變電磁場，處于鄰近的如圖2所示，矩形開口環(huán)路上，將以互感耦合形式在閉合環(huán)路開口處（ab）產(chǎn)生如下式的瞬態(tài)沖擊過電壓：E=-Mddit。M =0·l·lnl

22、+ D 2 D 則E=0.2×10-6·l·lnl+ DD·ddit 1 式中0 為空氣導(dǎo)磁率，0=4×10-7（H/M），M為互感系數(shù)，其他參數(shù)如圖2所示。 圖2 雷電閃擊四周開口環(huán)路示意圖1. 油罐內(nèi)金屬環(huán)路的無間縫處理將D=500m，l=10m，di=104kA，dt=2.5s代入（1）式，即E=0.2×10-6·l·lnl + DD·ddit =0.2×10-6·l·ln 500+10 · 1040005002.5×10-6 =1.6（kV）這就是

23、震動全國的某油庫爆炸的誘因1。式中：D=500m是距油罐500m以外發(fā)生的雷電閃擊；l=10m為非金屬油罐內(nèi)金屬10m×10m接觸不良（開口），等效矩形環(huán)路之邊長；di=104kA是當(dāng)時測得的3次落地雷中最大一次雷電峰值電流；dt= 2.5 s，雷電前沿時間取值?？梢?，當(dāng)導(dǎo)體環(huán)路有接觸不良情況那怕僅有1mm間隙時，也會產(chǎn)生電火花而引爆燃油揮發(fā)氣體。因此，必須嚴(yán)禁金屬環(huán)路有間隙和接觸不良情況消失。當(dāng)然，改非金屬油罐為全金屬油罐勢在必行。但值得一提的是，全金屬油罐的罐蓋與罐體在開啟和蓋上時，難免不消失間隙或接觸不良情況。為此，必須將罐蓋與罐體作牢靠的電氣軟連接，以禁絕電火花消失。2. 機(jī)

24、房接地母線的閉合處理 如果將圖2中開口環(huán)路當(dāng)作機(jī)房接地母排，在其開口（ab）處通過2條接地線引到相鄰?fù)ㄐ旁O(shè)備上，那么，發(fā)生雷擊時兩設(shè)備間則會消失瞬態(tài)過電壓，而可能導(dǎo)致兩設(shè)備同時損壞。因此，應(yīng)盡量將接地母排作成閉合環(huán)路。這樣不但使接地母排阻抗成倍減小，而且更有利于通信設(shè)備的“就近”接地，亦使地線母排更趨等位均壓。不僅如此，雷電通過傳導(dǎo)和互感方式耦合到閉合電氣接地環(huán)路內(nèi)，并以瞬態(tài)過電流形式將一部分能量消耗掉，從而削減樓層間接地環(huán)路電位差；減輕雷電對接地總匯合排產(chǎn)生的影響；減弱同軸電纜引雷到其它導(dǎo)體上的感應(yīng)。3. 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)閉合環(huán)路面積的壓縮處理 有人對計(jì)算機(jī)雷擊損壞情況作過抽樣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)

25、局域通信網(wǎng)絡(luò)患病雷擊損壞最為嚴(yán)峻，其中以同軸網(wǎng)絡(luò)適配卡損壞數(shù)量最多，接口適配卡如RS232居其次。抽樣調(diào)查的結(jié)論是，雷電瞬變空間2電磁場是造成其局域通信網(wǎng)絡(luò)損壞的重要因素。雷電瞬變空間電磁場要造成損壞，亦如前面所述，必以閉合電氣環(huán)路為依托，并以互感耦合形式產(chǎn)生浪涌電量（瞬態(tài)過電壓、瞬態(tài)過電流）實(shí)現(xiàn)，顯然，通信網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)成的閉合電氣環(huán)路是雷電瞬變空間電磁場的入侵途徑，在閉合環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生的電浪涌是造成損壞的直接緣由。弄清這兩點(diǎn)，對于針對性地實(shí)行措施，進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)的防雷綜合治理有重要意義。下面僅就此對雷電損壞最多的同軸網(wǎng)絡(luò)適配卡和接口卡的損壞情況進(jìn)行分析商量。（1）通信網(wǎng)絡(luò)閉合環(huán)路的構(gòu)成 由于接口電路構(gòu)

26、成閉合電氣環(huán)路的“隱蔽性”故特以目前廣泛接受的接口芯片MC1488（驅(qū)動器）、MC1489（接收器）構(gòu)成以RS232串行接口電路和典型的UM9092同軸網(wǎng)絡(luò)適配卡為例，說明其是如何構(gòu)成閉合電氣環(huán)路的。RS232串行接口所形成的閉合電氣環(huán)路在RS232串行通信端口之間，保護(hù)地與信號地線看似兩條各自獨(dú)立的線路。但依據(jù)RS232串行通四川通信技術(shù)2001年信接口協(xié)議規(guī)定，端口間信號線（數(shù)據(jù)線，掌握應(yīng)答線）須連通外，其信號地與保護(hù)地也須連通。在終端機(jī)內(nèi)信號地與保護(hù)地兩者原來就是連通的，且已成為終端機(jī)的內(nèi)部工作地，該工作地又與電源保護(hù)地及計(jì)算機(jī)外殼相連。如此，便構(gòu)成了即如圖3所示的含RS232串行接口電

27、路在內(nèi)的閉合電氣環(huán)路。 圖3RS232串行接口電路示意圖同軸網(wǎng)絡(luò)適配卡形成的閉合電氣環(huán)路與串行接口電路RS232不同，同軸網(wǎng)絡(luò)適配卡UM9092芯片是通過以下兩種方式在通信網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)成閉合環(huán)路的：UM9092接口芯片的BNC連接器電纜屏蔽層有1只1000P電容與計(jì)算機(jī)內(nèi)直流地相連。當(dāng)雷電泄流時，此電容相當(dāng)一短接線，將適配卡、電纜屏蔽層與計(jì)算機(jī)工作地連通，又通過計(jì)算機(jī)工作地與電源保護(hù)地連通；按同軸網(wǎng)絡(luò)安裝技術(shù)規(guī)范，適配卡通過T形連接器與網(wǎng)絡(luò)電纜連接，在每段網(wǎng)絡(luò)電纜一端通過終結(jié)器再接地。于是將同軸網(wǎng)絡(luò)干線電纜（信號線，信號地）與設(shè)備保護(hù)地之間連通為更大的閉合電氣環(huán)路。 上述的閉合環(huán)路正是雷電瞬變空間

28、電磁場在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)造成接口電路嚴(yán)峻損壞的入侵途徑。（2）通信網(wǎng)絡(luò)雷電損壞緣由分析 由以上分析并由圖3可知，保護(hù)地與各終端設(shè)備信號地之間存在著直接或間接電氣聯(lián)系，并由此形成兩個閉合環(huán)路：保護(hù)地與信號線之間形成閉合環(huán)路和保護(hù)地與信號地之間的閉合環(huán)路；設(shè)閃擊時有雷電通過某主鋼筋或橫木梁某鋼筋，其瞬變電磁場在兩閉合環(huán)路內(nèi)將產(chǎn)生瞬態(tài)電壓E1 和E2，但信號線與信號地同屬一條電纜內(nèi)的芯線與屏蔽層，其間距微小，故E1 和E2 幾乎相等，即E1= E2=-M di dt。設(shè)信號線、信號地線、保護(hù)地線連接于信號線與信號地的網(wǎng)絡(luò)端口、遠(yuǎn)程端口之阻抗分別為Z1、Z2、Z3、Z4、Z5；將電路抱負(fù)化并略去次要因素

29、，則可建立如圖4所示電路模型，依據(jù)電路模型并設(shè)雷擊瞬間各閉合環(huán)路電流分別為I1、I2、I3，即可建立如下電路方程組：I3=I1+I2I3·Z3=E-I2·Z2I2 ·Z2 I1=E-（Z4+Z5+Z1）解方程得I1= ·Z2 ·E ·Z2Z3+（Z4+Z5+Z1）（Z2+Z3）網(wǎng)絡(luò)端口電壓VZ4 = Z4 ·I1= Z4 ·E （2）Z2+（Z4+Z5+Z1）（1+Z3Z2 由（2）式可知，網(wǎng)絡(luò)端口電壓VZ4 雖與保護(hù)地線、信號線、信號地等阻抗有關(guān)，但主要與E和網(wǎng)絡(luò)端口的自身阻抗有關(guān)，且成正比。因網(wǎng)絡(luò)端口的阻抗是常

30、量，故VZ4 主要隨E變化而變化。當(dāng)E超過通信網(wǎng)絡(luò)端口電路或其它接口芯片猶如軸網(wǎng)絡(luò)適配卡UM9092，RS232自身所能承受的最大沖擊電壓VZ4 時，將會導(dǎo)致接口電路的損壞。 在計(jì)算機(jī)局域通信網(wǎng)絡(luò)中，無論是同軸網(wǎng)絡(luò)適配卡，還是RS232串行接口電路，都通過結(jié)構(gòu)連接或通信接口協(xié)議，已直接或間接、有形或無形地將通信電纜屏蔽層和網(wǎng)絡(luò)干線終結(jié)器接地線，網(wǎng)絡(luò)適配卡與網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備地線回路以及連接至接地總匯流排昨地網(wǎng)的設(shè)備保護(hù)地之間構(gòu)成一個很大的閉合電氣環(huán)路。依據(jù)（1）式E=-Mddti 知，E是正比于互感系數(shù)M的，即EM，而M則與通信線路、信號地線與保護(hù)地線之間形成的閉合電氣環(huán)路所包圍的面積大小親密相關(guān)（

31、詳見下述相關(guān)部分）。其所包圍的面積越大，E越大，加于網(wǎng)絡(luò)端口即同軸網(wǎng)絡(luò)適配卡及RS232接口的沖擊電壓VE4 也越高，因而它們患病損壞的機(jī)率也較高，損壞亦越嚴(yán)峻。這就是雷擊時何以通信網(wǎng)絡(luò)損壞最為嚴(yán)峻的緣由所在。由于形成閉合電氣環(huán)路的“隱蔽性”，所以雷電瞬變空間電磁場在閉合環(huán)路中造成的通信網(wǎng)絡(luò)損壞，誤被歸咎于雷電線路（通信、供電線路）傳導(dǎo)耦合或雷電地電位反擊所致。這種誤解將導(dǎo)致實(shí)行的措施缺乏針對性，潛在的危險并未消除，同樣的損壞可能再次發(fā)生。（3）減小通信網(wǎng)絡(luò)雷電瞬變空間電磁場損壞思路與措施 由上述解析可知，雷電瞬變電磁場在閉合電氣環(huán)路中產(chǎn)生的互感瞬態(tài)過電壓是造成通信網(wǎng)絡(luò)接口電路損壞的直接緣由。

32、因而削減瞬態(tài)過電壓對降低計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的雷電損壞有著重要作用。由E =-M di = o·l·lnl + D·di 可看出，瞬變dt 2 D dt 空間電磁場在閉合電氣環(huán)路中產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓不僅與通信線路、信號地線與保護(hù)地線之間形成的電路回路所包圍面積大小有關(guān)，而且還取決于通信電纜長度及其與感應(yīng)源的間距，以及感應(yīng)源的電流變化率，而這些可通過合理布線、恰當(dāng)屏蔽和正確接地得到妥善解決。為此，防雷設(shè)計(jì)、施工中須盡可能做到：通信電纜線槽及地線線槽的布放盡量遠(yuǎn)離建筑物立柱（尤其是外側(cè)立柱）或橫木梁，其布線應(yīng)盡可能短直，并不應(yīng)有回圈，以減弱互感耦合強(qiáng)度。通信設(shè)備保護(hù)地線確保只

33、與地網(wǎng)一點(diǎn)牢靠電氣連接，應(yīng)可能避開在其次點(diǎn)與主鋼筋，避雷引下線及局域網(wǎng)外通信設(shè)備地線相連，主要目的在于避開構(gòu)成閉合環(huán)路，避開引起外界干擾等。 若通信設(shè)備保護(hù)地線僅與地網(wǎng)或地線母排作一點(diǎn)連接時，則可轉(zhuǎn)變信號線纜與電源線，保護(hù)地線遠(yuǎn)離布放的傳統(tǒng)作法，而將通信設(shè)備地線與通信電纜在同一線槽內(nèi)布放，以削減通信線路閉合電氣環(huán)路面積，降低通信線路互感電壓幅值。 接地連線應(yīng)盡可能緊靠通信纜線，其接地端亦應(yīng)緊靠通信纜線與設(shè)備的連接端口；電纜金屬屏蔽層至少兩端就近接地。其主要作用是實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)移，削減雷電流感應(yīng)壓降。 據(jù)英國BS6651標(biāo)準(zhǔn)稱，當(dāng)雷電流流過鐵質(zhì)框架或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，雷電流主要部分將流向?qū)w外部。這

34、意味著其內(nèi)中部電磁場相對較弱，這便有效地降低了通信線路中的瞬態(tài)感應(yīng)過電壓值。因此，通信電纜及地線的布放應(yīng)盡量集中在建筑物內(nèi)中部。三、防雷與防工頻故障電流干擾的兼容并蓄1. 保護(hù)地線與工作地線的分設(shè) 現(xiàn)代通信提倡聯(lián)合接地、建立公共地網(wǎng)，其目的是防雷。溝通地、規(guī)律地、信號地、保護(hù)地在公共地網(wǎng)上連成電氣一體化。雷擊瞬間，水漲船高，各地線間仍處于同等電位，防止了雷害發(fā)生。然而，上述各種地經(jīng)由地線交織在一起，若遇溝通故障（如溝通電源三相嚴(yán)峻不平衡），就將對信號形成干擾。如何既防雷又防干擾，這既是設(shè)計(jì)又是施工中值得重視的問題。在公共地網(wǎng)中要使兩者兼容并蓄，首先必須實(shí)行三相五線制供電方式，其次是使兩種性質(zhì)接

35、地線保護(hù)地與工作地之接地線嚴(yán)格分設(shè)，即將直流用電設(shè)備及溝通配電設(shè)備均接受三相五線制中的無流零線作保護(hù)地。通過保護(hù)地線即無流零線將故障電流送回到變壓器，使之不串入工作接地系統(tǒng)。同時將三相五線制中的工作地中性線接受絕緣導(dǎo)線；溝通屏的中性線不應(yīng)重復(fù)接地并對機(jī)架外殼及正常不帶電金屬部分作絕緣處理。但僅此是不夠的，還須將機(jī)房的工作接地和保護(hù)接地分別從機(jī)房之接地母排上引接，以建立并保持任何接地系統(tǒng)只在一點(diǎn)與公共地網(wǎng)連接，防止錯綜簡單的地線網(wǎng)構(gòu)成接地閉合回路，使故障電流無法串入工作系統(tǒng)，則不易干擾通信電路。 有人認(rèn)為，既然已聯(lián)合接地，就可以將溝通配電屏中性線重復(fù)接地或?qū)⑵洚?dāng)作保護(hù)地（即“接零保護(hù)”）。這樣作使無流零線失去存在價值，三相四線制的弊端如信號干擾及潛在的平安問題將被暴