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现代防雷技术综述










现代防雷技术综述
吕东波 韩盛涛 景华颖

(黑龙江省防雷中心, 黑龙江 哈尔滨 150080 )
摘 要 :从雷电的入侵途径可知, 雷电会产生强大的电磁波, 在周围的导体上产生感应雷电流, 也会构成对电子设备的直接冲击损坏。 主要在防

雷技术方面进行综述。 关键词 :雷电表现形式; 雷击保护; 防雷技术

1 概述 雷电是由天空中云层间的相互高速运动、 剧烈磨擦,使高端云层和低端云层带上相反电 荷, 同时, 低端云层在其下面的大地上也感应出 大量的异种电荷, 形成一个极大的电容, 当其场 强达到一定强度时, 就会产生对地放电, 这就是 雷电现象。 2 雷电的表现形式 雷电的表现形式主要有两种: 一种是直击 雷,是指带电云层与大地上某一点之间发生迅 直击雷威力巨大, 雷电压可达几 猛的放电现象。 万伏至几百万伏, 瞬间电流可达十几万安, 在雷 电通路上, 物体会被高温烧伤甚至融化。 通常在 建筑物顶部安装避雷针、避雷带或避雷网等来 防直击雷。 另一种是雷击电磁脉冲, 是指当直击雷发 生以后, 带电云层迅速消失, 而地面上某些范围 由于散流电阻大, 以致出现局部高电压, 或者由 于直击雷放电过程中,在雷击通道附近空间形 成电磁场,在该电磁场范围内的金属物和用电 设备产生高电压以及电磁辐射干扰的现象。 3 雷电干扰的入侵路径 雷电干扰的入侵途径主要有以下几个方 面: 3.1 当建筑物本身受雷电直击时,和建筑 物连接的金属导体包括建筑物钢筋与地极之间 产生瞬时电位差,构成摧毁电子设备之冲击过 电压。 并且经下引线流过的大量电流, 亦产生磁 场冲击波。 3.2 当远端的导线因雷电而产生感应电压 会由远端经导线传导过来。 3.3 当云层间放电时,强大的电磁冲击会 在邻近的地上金属导线感应出冲击电压,并且 磁场冲击会漫延到地上的建筑物。 3.4 另外, 内部操作过电压, 如变压器的空 载, 电机的启动, 开关的开启等, 也能引起强大 的脉冲冲击电流通过线缆引入,破坏电子设 备。 由雷电感应引起的事故约占雷害事故的 80%至 90%。 针对雷电感应的破坏途径, 我们可 采取接地、 分流、 屏蔽、 均压等电位等方法进行 有效的防护, 以保证人身和设备的安全。 4 接地系统 接地是防雷技术最重要的环节, 不管是直 雷击电磁脉冲、 或其他形式的雷害, 最终 击雷、 都是把雷电流送入大地。 因此, 没有合理而良好 的接地装置是不能可靠防雷的。 接地电阻越小, 散流就越快,被雷击物体高电位保持时间就越 对于计算机场地的接地电阻 短, 危险性就越小。 要求≤4 欧姆,并且采取共用接地的方法将防 雷接地、 电器安全接地、 交流地、 直流地统一为 一个接地装置。 如有特殊要求设置独立接地, 则

危险性最高; 我国大多数情况下的 应在两地网间用地网均衡器连接, 这样, 两地网 是 LPZ0 级, 就与 LPZ0 区仅一墙之隔, 即只有一层屏 之间平时是独立的, 防止零序电流等干扰, 当雷 机房, 各电子设备 则该机房内空间定为 LPZ1 区; 电流来到时两地网间通过地网均衡器瞬间连 蔽, 的外壳为一层屏蔽层,可视机壳内的空间为 通, 形成等电位连接。 5 防雷等电位连接 LPZ2 区等。 越往内部, 危险程度越低, 过压主要 等电位连接的目的,在于减小需要防雷的 是沿线穿过的,保护区的界面通过外部防雷系 空间内各金属部件和各系统之间的电位差。穿 统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层面 过各防雷区交界的金属部件和系统,以及在一 形成。 穿过各级雷电保护区的金属构件, 一般应 个防雷区内部的金属部件和系统,都应在防雷 在保护区的分界面做等电位连接。 7 雷击保护的基本原则 区交界处做等电位连接。应采用等电位连接线 和螺栓紧固的线夹在等电位连接带做等电位连 欲使设备得到很好的保护,首先应对其所 受雷电影响的程度作出客观的估计, 接, 而且当需要时, 应采用避雷器做暂态等电位 处的环境、 因它与出现过电压的幅值、 连接。 概率、 网络结构 、 设 6 屏蔽和分区防雷保护 保护水平和接地等有关; 防雷工 备抗电压能力、 从雷电的入侵途径可知,雷电会产生强大 作应作为一项系统工程来考虑,强调全面防护 的电磁波, 在周围的导体上产生感应雷电流, 也 (包括建筑物、 传输线路、 设备和接地等) , 综合 可靠、 实用和经济。 针对雷 会构成对电子设备的直接冲击损坏。据资料统 治理, 且要做到科学、 计, 2.4 高斯的电磁波冲击就能造成电子设备的 电感应瞬时能量较大的特点,根据 IEC 国际标 0.03 高斯的电磁波冲击就能造成电 准对能量逐级吸收的理论,及防护区间量级分 直接损坏, 子设备的误操作。屏蔽是减少电磁波破坏的基 类的原则, 需要做多级防护, 力争把雷电造成的 适当的布线措 损失减到最小。 本措施, 屏蔽包括外部屏蔽措施、 参考文献 施、 线路的屏蔽措施。 雷电保护区是以屏蔽层为 界面来划分的。 [1]GB50057-94.建筑物防雷设计规范. 国际电工委员会 IEC1312 《雷电电磁脉冲 [2]GB50343-2004. 建筑物电子信息系统防雷技 对雷电保护区的划分问题, 提出了原则 术规范. 的防护》 性的建议。 [3]虞昊等 . 现代防雷技术基础 [M]. 北京: 清华大 一个欲保护的区域, 从 EMC (电磁兼容) 的 学出版社,1995. 观点来看, 由外到内可分为几级保护区, 最外层
( 上接 285 页 ) 表面仅用铁锹拍子,未用抹子 找平压光, 造成表面租糙不平。 7.1.2 模板未支承在坚硬土层上, 或支承面 不足, 或支撑松动、 泡水, 致使新浇灌混凝土早 期养护时发生不均匀下沉。 7.1.3 混凝土未达到一定强度时, 上人操作 或运料, 使表面出现凹陷不平或印痕。 7.2 防治措施 严格按施工规范操作,灌筑混凝土后, 应 根据水平控制标志或弹线用抹子找平、 压光, 终 凝后浇水养护; 模板应有足够的强度、 刚度和稳 定性, 应支在坚实地基上, 有足够的支承面积, 开防止浸水, 以保证不发生下沉; 在浇筑混凝土 时,加强检查,凝土强度达到 1.2N/mm2 以 上, 方可在已浇结构上走动。 8 强度不够, 均质性差现象。同批混凝土 试块的抗压强度平均值低于设计要求强度等 级。 8.1 产生的原因 8.1.1 水泥过期或受潮, 活性降低; 砂、 石 集料级配不好, 空隙大, 含泥量大, 杂物多, 外加 剂使用不当, 掺量不准确。 8.1.2 混凝土配合比不当, 计量不准, 施工

中随意加水, 使水灰比增大。 8.1.3 混凝土加料顺序颠倒,搅拌时间不 够, 拌合不匀。 8.1.4 冬期施工, 拆模过早或早期受陈。 8.1.5 混凝土试块制作未振捣密实, 养护管 理不善, 或养护条件不符合要求, 在同条件养护 时, 早期脱水或受外力砸坏。 8.2 防治措施 8.2.1 水泥应有出厂合格证,新鲜无结块, 过期水泥经试验合格才用; 砂、 石子粒径、 级配、 含泥量等应符合要求, 严格控制混凝土配合比, 保证计量准确, 混凝土应按顺序拌制, 保证搅拌 时间和拌匀; 防止混凝土早期受冻, 冬朋施工用 矿 普通水泥配制混凝土,强度达到 30%以上, 渣水泥配制的混凝土,强度达到 40%以上, 始 可遭受冻结,按施工规范要求认真制作混凝上 试块, 并加强对试块的管理和养护。 8.2.2 当混凝土强度偏低, 可用非破损方法 (如回弹仪法, 超声波法) 来测定结构混凝土实 际强度, 如仍不能满足要求, 可按实际强度校核 结构的安全度, 研究处理方案, 采取相应加固或 补强措施

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