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雷電災害是嚴重的自然災害之一,全世界每年因雷電災害造成的人員傷亡、財產損失不計其數。隨著電子、電子集成化設備的大量應用,雷電過電壓和雷擊電磁脈沖所造成的系統和設備的損壞越來越多。因此,盡快解決建筑物和電子息系統雷電災害防護問題顯得十分重要。
隨著相關設備對防雷要求的日益嚴格,安裝浪涌保護器(SurgeProtectionDevice,SPD)抑制線路上的浪涌和瞬時過電壓、泄放線路上的過電流成為現代防雷技術的重要環節之一。1雷電的特性防雷包括外部防雷和內部防雷。
外部防雷以接閃器(避雷針、避雷網、避雷帶、避雷線)、引下線、接地裝置為主,其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲,將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針(帶、網、線)、引下線等泄放入大地。內部防雷包括防雷電感應、線路浪涌、地電位反擊、雷電波入侵以及電磁與靜電感應的措施。
其基該方法是采用等電位聯結,包括直接連接和通過SPD間接連接,使金屬體、設備線路與大地形成一個有條件的等電位體,將因雷擊和其他浪涌引起的內部設施分流和感應的雷電流或浪涌電流泄放入大地,從而保護建筑物內人員和設備的。
雷電的特點是電壓上升非常快(10μs以內),峰值電壓高(數萬至數百萬伏),電流大(幾十至幾百千安),維持時間較短(幾十至幾百秒),傳輸速度快(以光速傳播),能量非常巨大,是浪涌電壓中具破壞力的一種。
但由于工藝要求或其它原因,被保護設備的安裝位置不會正好設在界面處而是設在其附近,在這種情況下,當線路能承受所發生的電涌電壓時,浪涌保護器可安裝在被保護設備處,而線路的金屬保護層或屏蔽層宜首先于界面處做一次等電位連接。
在正常狀態下,Ic應不會造成任何人身危害(非直接接觸)或設備故障(如RCD)。在實際的工作中,一般都將電源浪涌保護器設在總配電房、各樓層的配電箱中及被保護設備前,均取得了較好的防護效果。3.1.1在LPZ0區與LPZ1區交界處,在從室外引來的線路上安裝的SPD應選用符合T1級分類試驗(即通過SPD的10/350us波形的雷電流幅值)的產品。
通過對建筑物的防雷類別確定雷電流的幅值及雷電流直擊在該建筑后在各種管道、線路上的能量分配來確定其通流量的取值。3.1.2在LPZ1區與LPZ2區交界處,分配電盤處或UPS前端宜安裝第二級SPD,可選用經T1或T2級分類試驗的產品。
其標稱放電電流In通常為20KA(8/20us)。3.1.3在重要的終端設備或精密敏感設備處,宜安裝第三級SPD,可選用經T1或T2級分類試驗的產品,其標稱放電電流In通常為10KA(8/20us),同時具有更短的響應時間。
3.2間距與能量匹配問題在安裝SPD時要考慮兩級之間的能量匹配問題,在一般情況下,當在線路上多處安裝SPD且無準確數據時,電壓開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不宜小于10米,限壓型SPD之間的線路長度不宜小于5米。
還應注意以下幾點:3.2.1SPD采用低-高配置時,第二級SPD幾乎沒有用處,而采用高-低配置時,能前后配合分流。3.2.2隨著兩極間距的縮短,前級分流作用下降,后級通過的電流和能量上升,當距離過近時,前級幾乎不起作用。
如下圖所示安裝方式安裝方式由上圖可知,在設備兩端的殘壓ULPE=U1+Up,由于連接導線較短,大大減少了電涌在導線上的壓降(實驗證明:1m導線在20KA、8/20us波形沖擊下產生的壓降為1KV),也使加在設備兩端的電壓降低,從而起到保護的作用。
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當屋面裝有金屬旗桿或金屬柱時,均應與避雷帶或避雷網連接起來。避雷網是接近全保護的一種防雷籠網是籠罩著整個防雷籠網是籠罩著整個物的金屬籠,它是利用建筑結構配筋所形成的籠作接閃器,對于雷電它能起到均壓和屏蔽作用。
接閃時,籠網上出現高電位,籠內空間的電場強度為零,籠上各處電位相等,形成一個等電位體,使籠內人身和設備都被保護。對于預制大板和現澆大板結構的建筑,網格較小,是理想的籠網,而框架結構建筑,則屬于大格籠網,雖不如預制大板和現澆大板籠網嚴密,但一般民用建筑的柱間距離都在7.5m以內,所以也是的。
利用建筑物結構配筋形成的籠網來保護建筑,既經濟又不損壞建筑物的美觀。(6)在易受浪涌沖擊的電路中應選用碳膜電阻,不要使用耐沖能力較差的金屬膜電阻.接地體不應該在回填垃圾、灰渣等地帶埋設,還應遠離由于高溫影響使土壤電阻率升高的地方。
接地體埋設后,應將回填土分層夯實。2.保護元件應具備的特性它是由相互離開的一對冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體(Ar)的玻璃管或陶瓷管內組成的。為了提高放電管的觸發概率,在放電管內還有助觸發劑。這種充氣放電管有二極型的,也有三極型的,為滿足接地電阻的要求,垂直埋設的接地體常不只1根,用水平埋設的扁鋼將它們連接起來,所采用扁鋼的截面不小于100mm2,扁鋼厚度不小于4mm。
其中在TN系統中又分為:TN-C、TN-S、TN-C-S等三種保護接地方式。防止反擊的措施有兩種。一種是將建筑物的金屬物體(含鋼筋)與防雷裝置的接閃器、引下線分隔開,并且保持一定的距離。另一種是,當防雷裝置不易與建筑物內的鋼筋、金屬管道分隔開時,則將建筑物內的金屬管道系統,在其主干管道外與靠近的防雷裝置相連接,有條件時,宜將建筑物每層的鋼筋與所有的防雷引下線連接。
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