防雷技術方案

2021-03-03 22:46:07 字數 5305 閱讀 7962

雷電是由天空中雲層間的相互高速運動、劇烈磨擦,使高階雲層和低端雲層帶上相反電荷。此時,低端雲層在其下面的大地上也感應出大量的異種電荷,形成乙個極大的電容,當其場強達到一定強度時,就會產生對地放電,這就是雷電現象。屬於「減災十年」公布的最嚴重的10種自然災害之一。

有史以來,雷電便以極大的破壞力造成建築物倒塌、**和人員**,給人類的生活、工作帶來了很大的影響。隨著科學技術的發展,大量先進的微電子技術如:計算機資訊系統、監控、通訊等網路得到廣泛應用,而微電子裝置的高度整合化,其低工作電平和小工作電流的特點,又帶來絕緣強度低,耐過電壓、過電流能力差等致命弱點。

美國研究報告[ad-722675]指出:當雷電活動其磁感應強度達到0.07gs時,計算機發生誤動作,當磁感應強度超過2.

4gs時,計算機發生永久性損壞。對5v工作電平的ttl等積體電路,當過電壓幅值達到12.5v、持續時間達30ns時可使ttl積體電路損壞。

因而伴隨雷電所產生的雷電電磁脈衝以及開關動作或接地短路等故障造成的過電壓、過電流對微電子裝置將產生嚴重的危害。根據統計,雷電對微電子裝置所造成的損失全世界每年達30億美元,已遠遠超過了雷擊火災的損失,成為當今電子時代的一大公害。

隨著我國微電子裝置內部結構高度整合化(vlsi晶元),從而造成裝置耐過電壓、耐過電流的水平下降,對雷電(包括感應雷及操作過電壓)浪湧的承受能力降低。眾所周知,雷電具有極大的破壞性,其電壓高達數百萬伏,瞬間電流可高達數十萬安培。雷擊所造成的破壞性後果體現於下列三種層次:

①裝置損壞,人員**;②裝置或元器件壽命降低;③傳輸或儲存的訊號、資料(模擬或數字)受到干擾或丟失,甚至使電子裝置產生誤動作而暫時癱瘓或整個系統停頓。目前,世界上各種建築、設施大多數仍在使用傳統的避雷針防雷。用避雷針防止直接雷擊實踐證明是經濟和有效的。

但是,隨著現代電子技術的不斷發展,大量精密電子裝置的使用和聯網,避雷針對這些電子裝置的保護卻顯得無能為力。避雷針不能阻止感應雷擊過電壓、操作過電壓以及雷電波入侵過電壓,而這類過電壓卻是破壞大量電子裝置的罪魁禍首。每年各種通訊控制系統或網路因雷擊而受破壞的事例屢見不鮮,因受到雷擊引起裝置損壞,自動化監控失靈的事件也常有發生。

現代意義上的防雷系統,本著安全可靠,技術先進,經濟合理的設計原則,強調立體防護、綜合治理、層層設防,把防雷看成乙個系統工程。

雷電的表現形式主要有兩種:

一種是直擊雷,是指帶電雲層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象。直擊雷威力巨大,雷電壓可達幾萬伏至幾百萬伏,瞬間電流可達十幾萬安,在雷電通路上,物體會被高溫燒傷甚至融化,或被雷電電能轉化的機械能量擊壞或擊毀。通常在建築物頂部安裝避雷針(帶)或避雷網通過接地瀉放雷電流來達到防直擊雷的目的。

另一種是感應雷,是指當直擊雷發生以後,帶電雲層迅速消失,而地面上某些範圍由於散流電阻大,以致出現區域性高電壓,或者由於直擊雷放電過程中,強大的脈衝電流對周圍的導線或金屬物因電磁感應而產生高電壓以致發生閃擊的現象。

系統防雷方案包括外部防雷和內部防雷兩個方面:

外部防雷包括避雷針(帶)、避雷網、引下線、接地極等等,其主要的功能是為了確保建築物本身免受直擊雷的侵襲,將可能擊中建築物的雷電通過避雷針(帶)、避雷網、引下線等,洩放入大地。

內部防雷系統是為保護建築物內部的裝置以及人員的安全而設定的。通過在需要保護裝置的前端安裝合適的避雷器,使裝置、線路與大地形成乙個有條件的等電位體。將可能進入的雷電流阻攔在外,將因雷擊而使內部設施所感應到的雷電流得以安全洩放入地,確保後接裝置的安全。

防雷措施(如上圖所示)主要是採用接閃、分流、接地、遮蔽、等電位連線、合理佈線和安裝spd等七種方法,形成乙個多層次的完整的防護體系。

避雷針(帶)、引下線(建築物鋼筋)和接地等構成的外部防雷系統,主要是為了保護建築物本體免受雷擊引起的火災事故及人身安全事故,而內部防雷系統則是防止感應雷和其他形式的過電壓侵入裝置造成損壞,這是外部防雷系統無法保證的。

雷電對電氣裝置的影響,主要由以下四個方面造成:①直擊雷;②傳導雷; ③感應雷;④開關過電壓。如下圖所示:

直擊雷:是指帶電雲層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象。直擊雷威力巨大,雷電壓可達幾萬伏至幾百萬伏,瞬間電流可達十幾萬安,在雷電通路上,物體會被高溫燒傷甚至融化。

通常在建築物頂部安裝避雷針或避雷網等來防直擊雷。直擊雷其中接近40%的能量將通過建築物的供電系統分流,其中5%左右的能量通過建築物的通訊網路線纜分流,其餘的雷擊能量通建築物的避雷針及其他金屬管道、纜線分流。這裡的能量分配比例會隨著建築物內的佈線狀況和管線結構而變化。

直擊雷波形為10/350us

傳導雷(雷電波侵入):在更大的範圍內(幾公里甚至幾十公里),雷電擊中電力或資訊通訊線路,然後沿著傳輸線路侵入裝置。其中地電位反擊也是傳導雷中的一種:

雷電擊中附近建築物或附近其他物體、地面,導致地電壓公升高,並在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過接地系統或建築物間的線路入侵雷電延建築物內部裝置形成地電位反擊。

感應雷(雷電波感應):在周圍1000公尺左右範圍內(有資料為 500公尺或 1500公尺,距離應隨著雷擊大小和遮蔽措施而變化)。發生雷擊時,lemp 在上述有效範圍內,在所有的導體上產生足夠強度的感應浪湧。

因此分布於建築物內外的各種電力、資訊線路將會感應雷電而對裝置造成危害。

傳導雷和感應雷入侵機房損壞裝置主要有以下幾種途徑:

通過電源線纜傳導進入機房。當雷電擊中架空電力線路或雷電放電時架空電力線路處於放電的強磁場中,架空線路上產生的過電壓過電流就會沿著電源傳輸線路傳導進入機房損壞裝置。

通過訊號線纜傳導進入機房。雷電擊中資訊通訊線路或通訊線纜處在雷電放電或傳導的強磁場中,通訊線路上產生的過電壓過電流就會沿著傳輸線路侵入機房危害機房裝置。

雷電地電位反擊進入機房。雷電擊中附近建築物或附近其他物體、地面,導致地電壓公升高,並在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過接地系統或建築物間的線路入侵,對建築物內部裝置形成地電位反擊。

附近的強磁場對機房內的金屬物體感應出過電壓過電流。發生雷擊時,lemp 在有效範圍內,在所有的導體上產生足夠強度的感應浪湧。因此分布於建築物內外的各種電力、資訊線路及金屬物體將會感應雷電而對裝置造成危害。

人為的操作過電壓通過電源線路傳導進入機房。因斷路器的操作、大負荷裝置以及感性負荷裝置的啟停、系統短路故障等系統內部狀態的變化而使系統引數發生改變,引起的電力系統內部電磁能量轉化,從而產生內部過電壓,這種瞬時電壓以浪湧的方式危及電子裝置。

隨著現代高科技的發展,精密儀器,通訊裝置,資料網路的應用越來越廣泛,因而感應雷造成的雷擊事故也越來越多,除直接造成了巨大的經濟損失外,因重要裝置損壞使系統網路陷入癱瘓後造成間接的損失更是驚人。

根據《湖北省實施(中華人民共和國氣象法)辦法》第十八條,高層建築、易燃易爆場所、物資倉儲、通訊和廣播電視設施、電力設施、電子裝置、計算機網路和其他需要防雷的建(構)築物和設施,必須按照國家和省的規定安裝雷電災害防護裝置。現代防雷是乙個系統工程,包括外部防雷和內部防雷,即直擊雷防護和雷電電磁脈衝防護,強調整體防禦,綜合治理,層層設防的原則。

雷電侵入機房及計算機通訊等網路系統主要有四個途徑:由電源系統侵入,訊號傳輸通道引入,地電位反擊及機房遮蔽不良等雷電電磁脈衝使裝置損壞。為了提高機房裝置及通訊網路系統的執行可靠性,保障機房及工作人員安全,除了架設良好的避雷針、避雷帶、地網的接地電阻達到規程的要求等完善的直擊雷防護措施外,還須在大樓的電源系統(所有供電裝置、用電裝置)、訊號傳輸系統、程式控制交換機系統、計算機網路系統等裝置進行可靠有效的防護,在保護、分流、均壓、遮蔽、接地、佈線等六大方面實施完整的、多層次的防護措施,能將雷害減少到最低限度。

依據國際電工委員會iec標準、法國nfc標準、德國vde標準和中國gb標準與部委頒發的設計規範的要求,該建築物和大樓內之計算機房等裝置都必須有完整完善之防護措施,保證該系統能正常運作。這包括電源供電系統、不間斷供電系統,空調裝置、電腦網路、微波通訊裝置等裝置應有防護裝置保護。

此方案的主要技術依據為

3.1《國際建築物防雷設計規範iec 1024-1 ,1990

3.2《建築物防雷設計規範gb 50057-94(2023年版)

3.3《雷電電磁脈衝的防護iec 1312-1,2,3

3.4《低壓供電系統中的過電壓保護器》 iec 61643,1998

3.5《電力系統通訊站防雷執行管理規程》 dl 548-94

3.6《金屬氧化物避雷器技術規範》 gb11032

3.7《計算機資訊系統防雷保安器》 ga 173-1998

3.8《計算機資訊系統雷電電磁脈衝安全防護規範》 ga 267-2000

3.9《電子計算機房設計規範》 gb 50174-93

3.10《通訊局(站)低壓配電系統用電湧防護器技術要求》 yd/t1235.1-2002

3.11《通訊局(站)低壓配電系統用電湧防護器測試方法》 yd/t1235.2-2002

3.12《計算站場地技術檔案》gb2887-89

3.13《計算站場地安全要求》 gb9361-88

3.14《雷電電磁脈衝的防護》 iec1312

3.15《過電壓保護器》 vde-0675

3.16《建築與建築群綜合佈線系統工程設計規範》 cecs 72-97

3.17《電磁相容試驗和測量技術浪湧(衝擊)抗擾度試驗》 gb/t 17626.5-1999

按照gb 50057-94《建築物防雷設計規範》(2023年版)、dl/t 621-1997《交流電氣裝置的接地》、dl 548-94《電力系統通訊站防雷執行管理規程》、dl/t 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》、ga 173-2002《計算機資訊系統防雷保安器》等有關規程規定,結合具體實際, 採用均、分、地、保、屏、隔離的方法,堅持層層設防,水漲船高,整體防禦的原則擬定如下技術改造方案。

5.1、針帶引下線整改

大樓屋頂避雷網採用ф10圓鋼按不大於2×2m的方格製作,離地面150mm。

採用40×4mm的熱鍍鋅扁鋼在大樓四角引下與接地網。在小區內安裝2個避雷針作為直擊保護。

5.2、接地系統整改

根據對現場的勘察結果進行分析,綜合比較各種接地方式,採用本公司的突波吸收接地系統以達到更小的接地電阻。該突波吸收接地系統根據電荷中合放電、傳導原理,利用地球導電性和巨大的電容器機能的特性,克服了現有技術之不足,在一套接地統中採用先吸收、再洩放的技術方案,實現電氣接地和電湧衝擊接地兩種功能,且在各種土壤電阻率的環境中特別是在土壤電阻率較高的環境中均有良好的接地效果,具有地電位低、設計簡單、安裝方便、檢測準確、工作可靠及製作成本低的優點。突波吸收接地系統與現有接地技術的根本不同之處在於:

通過****型高效接地模組水平敷設與垂直安裝的****型高效接地極進行聯接,構成完善的接地系統。當發生雷擊時,****所發生的電容效應,能迅速實現高頻雷電流波頭的吸收,,把地電位反擊電壓抑制在較低水平,jdm型高效接地模組通過電暈閃爍迅速吸收、洩放較大能量的低頻雷電流。jdm型高效接地模組、****型高效接地極是通過高分子電解材料及高分子活性物質與非金屬低阻材料的有機結合,並經先進的技術配方以及加工工藝生產製造,能與土壤實現化學反應式溶合,具有對土壤的高吸附效能和保濕效能,易獲得較低接地電阻,且始終保持接地系統處於穩定的低阻狀態。

突波吸收接地系統及jdm、****產品為本公司獨創,擁有自主智財權,且已申報國家發明專利。

防雷技術施工方案

防雷施工技術 方案 工程公司 年月日1 概述 雷電流的時間雖然短暫,但它巨大的破壞性是目前人類還無法控制的,現階段通過人力主動化解雷電的危害,還是不現實的,只能通過努力被動地將雷擊的能量給予阻擋並將它洩放入大地,以避免所帶來的災害。雷擊和線路過電壓會出現多種有害的效應,基本上會有以下幾種表現形式 直...

監控系統防雷工程技術方案

方案設計單位 湖南雷科星防雷技術 防雷證書編號 21182005007 設計人 設計時間 第一部分公司簡介 湖南雷科星防雷技術 是一家高科技企業,公司致力於防雷產品的銷售和防雷工程的設計 施工。在防雷領域,雷科星是開拓者,是技術前沿的先行者,我們擁有一批從事防雷工作多年的資深專家,也有一批年富力強的...

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