雷電防護基礎(chǔ)知識

1、,雷電防護基礎(chǔ)知識,10/3/2020,一. 雷電流、雷電壓的波形,10/3/2020,二. 雷電波的頻譜分析,典型雷電波計算得到的數(shù)據(jù)可知，90%以上雷電能量分布在頻率為10多kHz以下 。 雷電流峰值（從數(shù)kA到數(shù)百kA）； 波前衰減系數(shù)； 波尾衰減系數(shù)；,10/3/2020,(1)、直接與建筑發(fā)生閃擊,三.雷電過電壓的形成,10/3/2020,(2)、雷電的靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng),iimp,RE1,RE2,10/3/2020,iimp,RE1,RE2,E,10/3/2020,(3)、地電位抬高,RE1,RE2,10/3/2020,(4)、雷電流形成的變化磁場 0.07GS計算機出現(xiàn)誤動作 1

2、.96GS計算機出現(xiàn)假性損壞 2.4GS計算機永久性損壞,10/3/2020,四、防雷技術(shù) 1、接閃 2、分流 3、屏蔽 4、接地 5、均壓 6、合理布線,10/3/2020,1、接閃 避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)格、避雷線 避雷針本質(zhì)上是引雷裝置,10/3/2020,接閃也稱為攔截，就是將雷電按照設(shè)計的路徑把能量釋放到大地。避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)格以及避雷線作為接閃器就是利用這一原理。有了這些接閃裝置之后，雷擊接閃裝置的概率要比雷擊其附近的建筑物上的概率要大的多。這樣就相對地保護了建筑，減少了雷電大電流對建筑物的破壞。直擊雷的防護主要取決于有效地利用接閃裝置，把一定范圍內(nèi)的閃擊捕獲到，納入預(yù)先設(shè)計

3、的放電通道中把能量釋放。避雷針是最基本的接閃裝置。,10/3/2020,2、分流 （1）電源系統(tǒng) 多級保護 前級保護的目的是釋放電流，后級的目的是箝位 （2）信息系統(tǒng) 解決信號損耗（介質(zhì)損耗和輻射損耗）,10/3/2020,分流使用的非線性器件在IEC中稱為浪涌保護器（簡稱SPD）。SPD是防雷工程中對電子設(shè)備保護的關(guān)鍵器件。SPD內(nèi)部的器件主要有氣體放電管、氧化鋅壓敏電阻、半導(dǎo)體器件。,10/3/2020,多級保護示意圖,10/3/2020,多級保護示意圖（一） -系統(tǒng),10/3/2020,多級保護示意圖（二） TN-C-S系統(tǒng),10/3/2020,多級分流示意圖(三) TT系統(tǒng)(1),10

4、/3/2020,多級保護示意圖(四) TT系統(tǒng)(2),10/3/2020,3、屏蔽 （1）電場屏蔽 （2）磁場屏蔽 （3）電磁場屏蔽,10/3/2020,（1）輻射屏蔽 雷擊發(fā)生時，雷電流周圍產(chǎn)生幅值較大的電磁波。根據(jù)國外進行的模擬實驗表明：在非屏蔽的條件下，磁感應(yīng)強度B=0.07GS時,計算機出現(xiàn)誤動作。磁感應(yīng)強度B=1.96GS時，計算機出現(xiàn)假性損壞。磁感應(yīng)強度B=2.4GS時，計算機出現(xiàn)永久性損壞。 為了降低雷擊時計算機失效和內(nèi)部元器件損壞的概率，通常將計算機的金屬外殼可靠地接地。對于其它精密電子設(shè)備也應(yīng)采取同樣的措施。另外，為了防止電源線、通訊信號線感應(yīng)的過電壓對設(shè)備造成損壞，應(yīng)采用屏

5、蔽線纜，屏蔽層應(yīng)有效地接地。,10/3/2020,（2）建筑物屏蔽 將建筑物墻壁中的結(jié)構(gòu)鋼筋在相交處電氣連接，并與金屬門窗連接，形成一個屏蔽籠。屋面部分利用建筑物的板筋連接成屏蔽網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸要小，并且可靠地接地。主要用來屏蔽穿過屋面的雷電電磁波。,10/3/2020,4、接地 （1）一點接地 （2）多點接地 （3）建筑基礎(chǔ)接地 注：信號接地方式,10/3/2020,雷電防護中的接地是指防雷裝置及其電子設(shè)備的金屬外殼通過引下線與大地相接。在發(fā)生雷擊時，強大的雷電流流過建筑物的接地系統(tǒng)將引起暫態(tài)電位抬高，這樣電子設(shè)備的外殼上瞬間產(chǎn)生較高的電位，對設(shè)備的工作穩(wěn)定性造成影響。如果在一個建筑內(nèi)設(shè)有幾個

6、接地，由于地電位的不同，在地之間也會形成地電流或地之間的反擊。防雷工程設(shè)計中接地主要從以下幾點考慮：,10/3/2020,建筑物內(nèi)的電子設(shè)備單獨接地，即電子設(shè)備的接地連線引到建筑物外的單獨地網(wǎng)上。當建筑物遭受雷擊時，建筑物的地電位抬高。電子設(shè)備的地處于低電位，這樣易對設(shè)備造成擊穿放電，對設(shè)備造成損壞。通常在電子設(shè)備的接地引入戶處用一個低壓電涌保護器或放電間隙與建筑物的總接地網(wǎng)連接，當建筑物遭受雷擊時，其地電位抬高導(dǎo)致電涌保護器或放電間隙放電，從而使電子設(shè)備的接地與建筑物接地達到大致相同的電位水平，稱之為暫態(tài)共地。,10/3/2020,5、均壓 高層建筑均壓環(huán)設(shè)計 雷電流的分流系數(shù),10/3/2

7、020,均壓也稱為均衡連接或等電位連接。接閃裝置遭受雷擊時，接地引下線上有較大的雷電流流過，由于引下線的分布電感和內(nèi)阻，結(jié)果導(dǎo)致引下線上產(chǎn)生很高的電位。這個很高的電位會對周圍未接地的金屬導(dǎo)體或其它物體發(fā)生二次閃擊，使其電位升高，對附近的人員或設(shè)備造成危害。,10/3/2020,防雷工程設(shè)計中為了減少二次閃擊造成的危害，采用均壓環(huán)，將建筑物內(nèi)的金屬導(dǎo)體（含建筑物的金屬門窗）相互連接起來，并且與接地裝置相連接，構(gòu)成一個等電位體。均壓帶應(yīng)盡可能的短，截面大主要用來保證內(nèi)阻小和通流容量大，并保持直線連接狀態(tài)，避免出現(xiàn)彎曲，彎曲后會增加分布電感值。保證各導(dǎo)體之間存在的電位差盡可能的小。,10/3/202

8、0,6、合理布線 標準：EIA/TLA568B ISO/IEC11801 GBT/T50311-2000,10/3/2020,合理布線一方面指現(xiàn)代化智能建筑內(nèi)的通信系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的綜合布線技術(shù)。另一方面指在雷電防護中，合理的布線減少雷電波對建筑內(nèi)的設(shè)備或物體造成的影響。雷電防護中，導(dǎo)線產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在導(dǎo)線的分布電感。當導(dǎo)線中有暫態(tài)雷電流流過時，將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，它的大小為分布電感值與電流變化率的乘積。如果導(dǎo)線是一個開口或閉合環(huán)路，在雷電磁波的作用下，也會產(chǎn)生感應(yīng)電勢或感應(yīng)電流。減少導(dǎo)線分布電感的方法主要有以下幾種： (1)連接導(dǎo)線的長度要短，截面要大。 (2)減少連接導(dǎo)線形成回路的面積。 (3)采用多條并聯(lián)泄放暫態(tài)雷電流的路徑。,10/3/2020,四、防雷