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防雷知識(shí)系列三-雷電防護(hù)基礎(chǔ)
2011-05-29
來(lái)源:上海科晗實(shí)業(yè)有限公司
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雷電防護(hù)基礎(chǔ)
現(xiàn)代防雷技術(shù)的特點(diǎn)
現(xiàn)代防雷技術(shù)的理論基礎(chǔ)在于:閃電是電流源,防雷的基本途徑就是要提供一條雷電流(包括雷電電磁脈沖輻射)對(duì)地泄放的合理的阻抗路徑,而不能讓其隨機(jī)性選擇放電通道,簡(jiǎn)言之就是要控制雷電能量的泄放與轉(zhuǎn)換。 德國(guó)專家希曼斯基在《過(guò)電壓保護(hù)理論與實(shí)踐中》提出了現(xiàn)代防雷保護(hù)的三道防線:
外部保護(hù)---將絕大部分雷電流直接引入地下泄散;
內(nèi)部保護(hù)及過(guò)電壓保護(hù)----阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號(hào)線引入的侵入波危害設(shè)備;
過(guò)電壓保護(hù)----限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過(guò)電壓幅值。 這三道防線相互配合,各盡其職,缺一不可。
IEC LPZ防雷分區(qū)
按電磁兼容的原理把信息系統(tǒng)所在建筑物或構(gòu)筑物按需要保護(hù)的空間由外到內(nèi)分為不同的雷電防護(hù)區(qū) (LPZ),以確定各LPZ空間的雷擊電磁脈沖的強(qiáng)度及應(yīng)采取的防護(hù)措施。雷電防護(hù)區(qū)可分為:
直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ OA):本區(qū)內(nèi)的各類物體完全暴露在外部防雷裝置的保護(hù)范圍之外,都可能遭到直接雷擊;本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)未得到任何屏蔽衰減,屬完全暴露的不設(shè)防區(qū)。
直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZ 0B): 本區(qū)內(nèi)的各類物體處在外部防雷裝置保護(hù)范圍之內(nèi),應(yīng)不可能遭到大于所選滾球半徑雷電流直接雷擊;但本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)未得到任何屏蔽衰減,屬充分暴露的直擊雷防護(hù)區(qū)。
第一屏蔽防護(hù)區(qū)(LPZ1): 本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊,流經(jīng)各類導(dǎo)體的電流比LPZ 0B區(qū)進(jìn)一步減小;且由于建筑物的屏蔽措施,本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度也已得到了初步的衰減。
第二屏蔽防護(hù)區(qū)(LPZ 2):為進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流或電磁場(chǎng)而增設(shè)的后續(xù)防護(hù)區(qū)。
第三屏蔽防護(hù)區(qū)(LPZ 3) 需要進(jìn)一步減小雷擊電磁脈沖,以保護(hù)敏感設(shè)備的后續(xù)防護(hù)區(qū) 。
過(guò)電壓造成建(構(gòu))筑物及設(shè)備損壞的幾個(gè)方面
(1)雷電
A.直擊雷:是指雷電直接擊在建筑物構(gòu)架、動(dòng)植物上,因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。一般防直擊雷是通過(guò)避雷裝置即接閃器(針、帶、網(wǎng)、線、)引下線構(gòu)成完整的電氣通路后將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)建筑物本身免受直擊雷的損毀,但雷電會(huì)透過(guò)多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。
B.感應(yīng)雷:是雷電在雷云之間或雷云對(duì)地的放電時(shí),并在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、埋地電力線、設(shè)備間連接線和電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備,使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒(méi)有直擊雷猛烈,但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。直擊雷只發(fā)生在雷云對(duì)地閃擊時(shí)才會(huì)對(duì)地面造成災(zāi)害,而感應(yīng)雷則不論雷云對(duì)地閃擊或者雷云對(duì)雷云之間閃擊,都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo),而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)多個(gè)小局部同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)雷過(guò)電壓現(xiàn)象并且這種感應(yīng)高壓可以通過(guò)電力線、電話線等傳輸?shù)胶苓h(yuǎn),致使雷害范圍擴(kuò)大。
C.雷電波侵入:由于雷電電流有極大峰值和陡度,在它周圍出現(xiàn)瞬變電磁場(chǎng),處在這瞬變電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì),而此瞬變電磁場(chǎng),都會(huì)在空間一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用,也可以是脈沖電磁波輻射,而這種空間雷電電磁脈沖波(LEMP)是在三維空間范圍里對(duì)一切電子設(shè)備發(fā)生作用。因瞬變時(shí)間極短或感應(yīng)的電壓很高,以致產(chǎn)生電火花,其電磁脈沖往往超過(guò)2.4高斯。現(xiàn)代銀行、郵電、證券機(jī)房或營(yíng)業(yè)柜臺(tái)普通應(yīng)用微機(jī)進(jìn)行貨幣存取、信息傳遞與交換,其對(duì)磁脈沖承受限度一般為小于0.007高斯,故在新機(jī)房建設(shè)或舊機(jī)房改造時(shí)應(yīng)對(duì)防雷與磁屏蔽措施必須充分注意。
D.球形雷:是一種特殊的雷電現(xiàn)象,簡(jiǎn)稱球雷。一般是以橙或紅色,或似紅色火焰地發(fā)光球體,(也有帶黃色、綠色、藍(lán)色或紫色的),直徑一般約為10-20厘米,最大的直徑可達(dá)一米,存在的時(shí)間大約為百分之幾秒至幾分鐘,一般是3至5秒,其下降時(shí)有的無(wú)聲,有的發(fā)出嘶嘶聲,一旦遇到物體或電氣設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸,其主要是沿建筑物的孔洞或開(kāi)著的門窗進(jìn)入室內(nèi),有的由煙囪或通氣管道滾進(jìn)樓房,多數(shù)沿帶電體消失。
(2)操作瞬間過(guò)電壓:
眾所周知,當(dāng)電流在導(dǎo)體上流動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),儲(chǔ)存能量,電流越大,導(dǎo)線越長(zhǎng),儲(chǔ)能越大,所以當(dāng)大型負(fù)載(特別是電感性負(fù)載)電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)時(shí),便會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)過(guò)電壓。
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