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雷電電磁脈沖(LEMP)是滅串打雷時(shí)產(chǎn)牛的作為干擾源的強(qiáng)大閃電流及電磁場(chǎng)。雷電電磁脈沖的感應(yīng)范圍很大,對(duì)建筑物、人身和各種電氣設(shè)備及管線都會(huì)有不同程度的危害。這種危害就是雷電電磁脈沖產(chǎn)生的于擾。建筑物內(nèi)的浪涌保護(hù)器雷電電磁脈沖干擾有以下三種情況;
(1)天空中雷電波的電磁輻射對(duì)建筑物內(nèi)電力線路、信號(hào)線路和電子設(shè)備的電磁干擾。
(2)在建筑物的防雷裝置接閃時(shí),強(qiáng)大的瞬間雷電流對(duì)建筑物內(nèi)電力線路、信號(hào)線路和電子設(shè)備的干擾。
(3)由外部各種強(qiáng)、弱電架空線路或電纜線路傳導(dǎo)的電磁波對(duì)建筑物內(nèi)電子設(shè)備的干擾。
2.雷電電磁脈沖防護(hù)
現(xiàn)代電子技術(shù)日益向高精度、高靈敏度、高頻率和高可靠性方向發(fā)展。這些電子設(shè)備非常靈敏,但耐壓很低,一般電子設(shè)備都承受不了i5V的電壓波動(dòng)。以各種計(jì)算機(jī)為例,當(dāng)雷電電磁脈沖的磁場(chǎng)強(qiáng)度超過o.07G時(shí),就會(huì)引起計(jì)算機(jī)的誤動(dòng)作,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度超過2.4G時(shí),就會(huì)造成計(jì)算機(jī)的永久性損壞。因此,必須對(duì)雷電電磁脈沖采取必要的防護(hù)措施。
雷電電磁脈沖防護(hù)是電磁脈沖安全防護(hù)的一部分,浪涌保護(hù)器是針對(duì)由自然界雷電所引起的高能電磁脈沖的防護(hù),是通過組成攔截、疏導(dǎo)最后泄放人地的一體化系統(tǒng)方式,以防止由直擊雷或雷電電磁脈沖對(duì)建筑物本身或其內(nèi)部設(shè)備造成損害的防護(hù)技術(shù)。
隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的加快及微電子設(shè)備的普遍應(yīng)用,人們對(duì)雷擊過電壓及其他各種侵人波過電壓的防護(hù)越來越重視。但目前國(guó)內(nèi)防雷產(chǎn)品的開發(fā)研制及應(yīng)用中,還較多地依賴于傳統(tǒng)的防雷經(jīng)驗(yàn)和有限的模擬實(shí)驗(yàn),而對(duì)理論研究重視不夠。在信息時(shí)代的今天,各種微電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛。然而,這些敏感微電子設(shè)備的工作電壓卻在不斷降低,其數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大,因而其受到過電壓特別是雷電電磁脈沖的侵襲而遭受損壞的可能性也就大大增加,其后果可能是造成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中斷,所帶來的經(jīng)濟(jì)損失難以估量。因此,人們對(duì)低壓配電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)及天線饋線系統(tǒng)的侵人波過電壓保護(hù)(即低壓系統(tǒng)防雷保護(hù))也就越來越關(guān)注。
目前,人們對(duì)低壓配電系統(tǒng)、倌號(hào)系統(tǒng)及天線饋線系統(tǒng)的侵入波過電壓保護(hù)的考慮還只停留在實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)上,缺乏深入的理論研究。
在GB 500572010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下稱“規(guī)范”)增添了浪涌保護(hù)器“防雷擊電磁脈沖”章節(jié)。在“規(guī)范”巾闡述的“雷擊電磁脈沖”是一種子擾源。雷電擊中防雷裝置接閃器時(shí),浪涌保護(hù)器在閃電放電的同時(shí),雷擊電磁脈沖從作為發(fā)生源的閃電通道向周圍很遠(yuǎn)的地方傳輸。其傳輸途徑分兩種:
(1)空間傳輸?shù)妮椛涓蓴_,閃電通道和引導(dǎo)閃電電流的引導(dǎo)物體大部分起著輻射天線的作用,它們向周圍空間輻射電磁波.
(2)導(dǎo)線傳輸?shù)膫鲗?dǎo)干擾,雷電電磁千擾通過電力傳輸線、信號(hào)線、地下或地上電纜線、天線饋線、多種金屬管等導(dǎo)體傳輸。
因?yàn)樵?ldquo;規(guī)范”中闡述的雷擊電磁脈沖包含雷電流,所以“規(guī)范”開始就明確防雷擊電磁脈沖的前提條件要防直擊雷,即首先根據(jù)建筑物的防雷分類,確定屬于哪類防雷,矗低標(biāo)準(zhǔn)也要按三類防雷建筑設(shè)置防直擊雷措施。對(duì)于防止被雷電擊中的電位升高而引起危害,就要進(jìn)行等電位連接。
對(duì)于采用鋼筋混凝上和鋼結(jié)構(gòu)的建筑物,防雷裝置可利用其梁、板、柱子及基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋,相互間采用焊接或綁扎,形成一籠形避雷網(wǎng),等電位連接可利用這一浪涌保護(hù)器籠形避雷網(wǎng),該等電位連接的地方應(yīng)進(jìn)行可靠的電氣連接。為/在防雷區(qū)界面上將所有通過界面的金屬物做等電位連接,就要了解進(jìn)㈩建筑物的各種外來導(dǎo)電物、電力線、通信線、各種金屑管道等設(shè)施,這有利于在LPZB與LPZI區(qū)界面做等電位連接和選擇電涌保護(hù)eS。
防御雷電電磁脈沖干擾的理想解決方案是籠式避雷網(wǎng),它利用的是法拉第籠原理。建筑物的金屬結(jié)構(gòu)物遍及各處,不用很多鋼材就可祖容易連接起來形成法拉第籠,從而使建筑物內(nèi)的電子設(shè)備得到很好的屏蔽。屏蔽做得好,不僅能防御空間電磁波的輻射,而且還可使律筑物內(nèi)部的分流和均雁達(dá)到最佳效果。
屏蔽的做法應(yīng)根據(jù)建筑物內(nèi)電子設(shè)備的要求決定,山于設(shè)備的性質(zhì)不同,因此,有的要求僅對(duì)設(shè)備本身做屏蔽,確·的要求在設(shè)備與設(shè)備之間做屏蔽,還有的要求在機(jī)房做屏蔽。在設(shè)計(jì)中可以按照電子設(shè)備的多少、氰簡(jiǎn)、重要程度、擺放位置及進(jìn)出管線的具體情況劃分防雷區(qū),以取得良好的屏蔽、等電位和接地效果。
防御雷電電磁脈沖對(duì)室內(nèi)布線的要求非常嚴(yán)格,由于用作引下線的鋼筋混凝土柱內(nèi)的鋼筋和整個(gè)建筑物的屏蔽網(wǎng)都在外墻處,雷電流需經(jīng)此處的鋼筋分流到接地裝置上,所以外墻處的電流密度大,電磁場(chǎng)強(qiáng)。浪涌保護(hù)器因此,建筑物中的電源和通信等線路的主干線不應(yīng)靠近外墻,最好設(shè)置在建筑物的中心部位,如電梯井在中心部位,可設(shè)置在電梯井的近旁。建筑物內(nèi)的各種信號(hào)饋線都要穿金屬管保護(hù)或采用雙層屏蔽電纜(或同軸電纜)。在一些有特殊要求的電子設(shè)備的電源側(cè),還應(yīng)加裝電涌保護(hù)器、隔離變壓器、穩(wěn)頻、穩(wěn)壓及濾波等裝置。
防御雷電電磁脈沖對(duì)接地的要求也很嚴(yán)格,電子系統(tǒng)的低頻信號(hào)工作接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地系統(tǒng),在整個(gè)建筑物內(nèi)的接地線應(yīng)為樹于式布置。各層或各段的低頻信號(hào)丁作接地均應(yīng)直接接到單點(diǎn)接地板上,不得形成環(huán)路。單點(diǎn)接地系統(tǒng)不應(yīng)與用作防雷引下線的柱子平行,以防強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。
由于是利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作屏蔽,因此,必須采用綜合共同接地方式,即將防雷接地、電源的丁作接地,以及各種裝置的外殼、金屬管外皮和高頻電子設(shè)備的信號(hào)接地都統(tǒng)一接到莊筑物內(nèi)的接地母線板上,接地母線板由接地于線引至室外接地裝置上。為避免雜散電流,浪涌保護(hù)器單點(diǎn)接地系統(tǒng)必須采用絕緣線,其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎(chǔ)或室外接地裝置連接。各層單點(diǎn)接地系統(tǒng)的區(qū)域接地板或終端接地板如需要與綜合共用接地系統(tǒng)的裝置接地板連接,應(yīng)在它們之間加裝殘壓峰值不大于宵流300V的放電管或壓敏電阻。綜合共用接地的電阻一般應(yīng)在lfi以下,對(duì)于有特殊要求的電子設(shè)備,其阻值應(yīng)在o.5n以下。確定接地電阻時(shí),應(yīng)考慮各種設(shè)備對(duì)接地電阻值的要求,在所要求的各種阻值下,應(yīng)取最低值。