建筑防雷综合分析论文

建筑防雷综合分析论文（共7篇）

建筑防雷综合分析论文 篇1

随着城市化的快速发展, 不仅在大城市, 中小城市中的建筑也都在向高层化和智能化方向迅速发展着。但是, 据有关气象资料显示, 在夏秋雷雨季节里, 能产生放电现象的雷云, 其最低高度一般在距地面约20m左右, 也就是说, 建筑总高度在30m以上的高层、超高层建 (构) 筑物, 不但其屋顶高耸入云, 其中部也在雷云包围之中, 因此, 当雷电发生时, 高层、超高层建筑以及如广播电视塔、高压输电线路上的高架铁塔等构筑物均极易遭受直击雷、感应雷或球形雷的损毁, 其后果不堪设想;不仅如此, 雷电发生后所形成的感应雷还会造成高层、超高层建筑内的电子设备遭受损毁, 因为感应雷入侵电子设备及计算机系统通常是通过以下三条途径: (1) 雷电的地电位反击电压通过接地体侵入电子设备或计算机系统; (2) 由交流电源线路入侵; (3) 由通讯信号线路入侵。无论通过哪种形式、哪种途径入侵, 都会使电子设备及计算机系统受到不同程度的损坏或严重干扰。为此, 我们应针对高层建筑雷击破坏的三种形式, 有针对性地采取相应的防雷措施。

1 高层建筑的防雷措施

传统的建 (构) 筑物的防雷措施是, 在建 (构) 筑物屋面 (或顶部) 装设接闪器 (俗称避雷针, 在我国最近修订的《建筑物防雷设计规范》中将避雷针更名为“接闪针”) , 由接闪器和引下线将雷电流引入接地装置, 再流向大地。因此, 防雷系统是由接闪器 (针) 、引下线和接地装置三部分组成。高层、超高层建筑属于一、二类建筑, 必须采取防直击雷的措施。综合现有国内外防直击雷技术的基本要求, 高层建筑防雷电技术可以从以下几方面来实施。

1.1 提高高层建筑自身具有的屏蔽能力

现代高层、超高层建筑从结构设计本身的要求来说, 普遍采用钢筋混凝土框架、剪力墙、筒体结构, 或框支结构、框筒结构、框剪结构等结构形式, 在这些钢筋混凝土结构中的钢筋骨架 (网) 便自然形成为高层建筑防雷电需要的笼式避雷网, 这个笼式避雷网的众多引下线通过筏板基础中的钢筋网络连接起来, 与接地装置连接后, 就能提高高层建筑自身的屏蔽雷电能力。

1.2 高层建筑结构混凝土浇筑前, 必须使钢筋之间构成电气通路

充分利用高层建筑主体结构框架柱、剪力墙、筒体墙柱、构造柱内的钢筋作为防雷引下线, 并使它们与建筑物基础里的钢筋连接起来, 形成闭合、性能良好的法拉第笼;建筑物内的竖向金属管道应每三层与圈梁内的均压环相连, 而均压环应与防雷装置专设的引下线相连。在混凝土浇筑前, 各钢筋之间必须用电焊连接成电气通路, 其中, 特别是作为接地体的桩基中的竖向钢筋与其上的承台中钢筋的连接, 一定要焊接牢固、可靠;另外, 选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁柱钢筋的驳接处, 也必须牢固地焊接, 不允许绑扎, 以使其成为可靠的电气通道。当建筑总高度超过30m时, 应将30m处及以上的栏杆、金属门窗 (含塑钢窗) 等较大金属物件直接或通过金属门窗预埋铁件与防雷装置电焊连接。

1.3 优选新型接闪器和接闪针

在高层建筑楼顶或高度大于30m金属构筑物顶部设置由避雷带、接闪针或混合组成的接闪器或选用新型接闪针和接闪器时, 必须优选有资质的正规厂家产品, 必要时应作技术性能测试。传统避雷针在引雷后往往会引发大地电位反击和二次雷击效应。为消除此种异常现象, 应选用阻抗型接闪器 (针) , 或者采用提前放电式接闪针;提前放电式接闪针的主要原理是将一个高脉冲电压系列加在普通避雷针尖端, 来引发自发电晕效果, 形成上行先导, 从而吸引雷电流, 使其更准确地通过避雷针形成的泄放通道泄放雷电流。正因为提前放电式接闪针在雷电流泄放前提前放电, 形成上行先导, 所以它将传统避雷针的被动吸引雷电流变为主动吸引雷电流, 有效消除了雷电带来的危害。

2 雷电波入侵高层建筑的防护措施

通常所说的建筑物内电源系统的防雷电保护, 包括建筑物电源进户线的防雷保护和接通建筑物内电子设备的电源部分的防雷保护。配电变压器是交流供电系统的重要设备, 对它采取防雷保护措施, 一方面可防止变压器本身受到雷电过电压对它的损坏, 确保它向高层建筑内电子设备供电的可靠性;另一方面也可以防止雷电过电压波通过变压器传送到高层建筑内的电源系统, 使电子设备得到保护。为此, 应在变压器的高、低压侧均装设避雷器, 高压侧装设三个串联间隙氧化锌避雷器, 低压侧也装设三个串联间隙氧化锌避雷器。高压侧的三个避雷器应尽量靠近变压器, 其接地端直接与变压器的金属外壳相连, 以减小雷电暂态电流在引线寄生电感上产生的电压降。高层建筑内电子设备使用的交流电源通常是由供电线路从户外交流电网引入的。当雷电直击电网时, 能在线路上产生过电压波, 这种过电压波沿线路进入户内, 通过交流电源系统侵入电子设备, 造成电子设备被损坏;同时, 雷电过电压波也能从交流电源侧或通信线路传播到直流电源系统, 危及直流电源及其所连接的负载电路的安全。为避免雷电波入侵, 可在高层建筑变配电所的高压柜内的各相安装避雷器作为一级保护, 在低压柜内安装氧化锌防雷装置作为二级保护, 以防止雷电波入侵高层建筑。

3 高层建筑内电子信息系统的防雷措施

一般地讲, 直击雷击中高层建筑内的电子设备的可能性较小, 因此, 通常情况下不必安装防护直击雷的设备。而感应雷却是造成电子设备损坏的重要原因。因为感应雷入侵电子设备及计算机系统主要有如下三个途径: (1) 雷电的地电位反击电压通过接地体入侵; (2) 由交流供电电源线路入侵; (3) 由通信信号线路入侵。但不管通过哪种方式入侵, 都会使电子设备和计算机系统遭到不同程度的损坏或干扰。为此, 应采取以下三种防御措施。

3.1 屏蔽措施

电子设备中大量采用半导体元器件和集成电路, 这些电子和微电子元器件是很脆弱的, 由雷击产生的电磁脉冲可以直接辐射到这些元器件上感应出暂态过电压波, 沿线路侵入电子设备, 使其工作失灵或损坏。利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种很有效的防护措施;电子设备常用的屏蔽体有设备的金属外壳、屏蔽室外部金属网和电缆的金属外套等。

3.2 均压措施

当发生雷电时, 在雷电暂态电流经过的路线上将会产生暂态电位升高, 使该路线与周围的金属物体之间形成暂态电压降, 如果这种暂态电压降超过了两者之间绝缘的耐受强度, 就会发生对金属物体的击穿放电。因此, 为了消除雷电暂态电流路线与金属物体之间的击穿放电, 应对室内各种金属物体进行等电位连接, 使它们形成一个电气上连续的整体, 这样, 就可在发生雷电时避免在不同金属外壳或构件之间出现暂态电压降, 使它们彼此间等电位, 并维持在地电位水平上, 这就叫做均压措施。

3.3 接地措施

在电子设备和电子系统中, 各种电路均有电位基准点, 将所有基准点用导线连接在一起, 该导线就是设备或系统内部的地线;如将这些基准点连接到一个导体平面上, 那么这个导体就叫做基准平面, 所有电子信号都是以该平面作为零电位参考点。电子设备的工作接地主要是为了使整个电路有一个公共的零电位基准面, 并为该高频干扰信号提供低阻抗的通道, 以及使屏蔽措施能发挥良好的效能。

摘要：在夏秋季, 当雷电发生时, 高层、起高层建筑及高耸构筑物极易遭受直击雷、感应雷等的损毁。为此, 我们应针对高层建筑雷击破坏的三种形式, 有针对性地采取相应的防雷措施。

关键词：高层建筑,直击雷,感应雷,接闪器

综合防雷系统的分析及应用 篇2

关键词 侵入途径；接地系统；直击雷；微电子设备防雷

中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0096-01

1 雷电流侵入的途径

雷电流侵入的途径主要以直击雷和感应雷两种形式为主，其他的例如侧击雷、球形雷等形式较为罕见，本文不再细述。

1）直击雷。是带电的云层与地面某一点之间发生放电现象，并直接击中该点且产生了电、热效应的，被称之为直击雷。

2）感应雷。雷电放电时，产生的雷击电磁脉冲，造成金属部件之间产生火花，称之为感应雷击，其入侵途徑主要有两种：①防直击雷装置造成的二次雷电感应。现在我国南方，尤其是广东一带，一般建筑物都有完善的防直击雷设施，但是，当雷电击中建筑物上的防直击雷装置时，雷电流通过防雷引下线传导入地的过程中感应到金属物及有源线路产生电磁感应现象；②通过有源线路引入感应雷击，雷电流迅速沿有源线路传输并最终破坏设备终端。其表现有两种，一是电源线引入感应雷击：现今我国城市的部分市区和偏远郊区的供电线路大部分还存在架空敷设线路，造成了供电线路非常容易受到雷击电磁脉冲的感应。二是信号线引入感应雷击：一些计算机网络系统、视频监控系统的弱电线路在综合布线时强弱电线路未区分，屏蔽措施不到位，造成雷击电磁脉冲入侵，致使终端设备损坏。

2 接地系统

为了实现各种电气设备之间的等电位并与大地作良性电气连接，由金属接地体对各种电气设备之间作等电位连接，并且接入大地的一切装置称作接地系统。一般整个建筑物的接地系统有：建筑物的电源地（强电地网）、逻辑地（弱电地网）、防雷地等，各接地系统之间的安全距离达不到规范要求时，应采取共网形式。

1）共用地网的接地形式。现代防雷接地强调的是均压等电位的联合接地，即电源地（强电地网）、逻辑地（弱电地网）、防雷地等接地共用地网。电源地（强电地网）电源地主要是对市电回路电流的接地而言，接地电阻要求小于10 Ω，逻辑地（弱电地网）：一般为防止外界电磁场脉冲信号的侵入造成各种弱电电子设备的损坏，各电子设备之间都应进行等电位连接，最后同建筑物内的总接地端子、接地干线连接。接地电阻要求小于4 Ω。上述接地同建筑物的防雷地网采取共用地网后，接地电阻应小于4 Ω。

2）机房内的防雷及等电位联合接地形式。当今我国已逐步进入了信息社会和网络时代，各种形式的机房也越来越多，例如：计算机网络机房、通信网络机房、影视播控机房等，这些机房的防雷、防静电等对接地系统的要求也相对比较高，采取共用接地网措施就必须特别注意严格按规范要求操作，不然就有可能在雷击瞬间由于各接地点的电位不平衡，造成高电位点与低电位点间打火放电，产生防雷接地线向设备工作地线反击，使设备终端受损。

各类机房内的均压等电位接地宜采用扁铜或铜绞线线作为主接地线，具体做法如下。①采用金属线槽把≥16 mm2主接地线线固定在墙上或静电地板下；②设备之间应采用≥6 mm2铜线把需接地的设备相互连接，然后接到≥16 mm2主接地线上；③机房内的防静电地板，机柜等均宜采用与主接地线共地连接。机房内均压等电位共地的作用在于平衡和降低建筑物内不同金属部件间的电位差，并消除建筑物外经电气线路和各种金属管道引入故障电压造成的危害，防止电子信息设备造成反击及干扰。

3 直击雷的防护

1）雷击建筑物的规律性从多年来的全国各地遭受直击雷现象资料和国内外的模拟试验资料来看，易遭受雷击，所见雷击事故的发生除与当地年雷暴日有直接关系外，还在很大程度上与当地的地形、地貌、建筑物高度及结构形式，以及建筑物所在地的地质条件等因素有着密不可分的关系。

2）防直击雷的设备材料应满足的技术参数。对直击雷的防范主要是将雷电流安全引导分流入地。主要采用安装避雷带，避雷针，避雷网等防雷装置，防止雷电直接作用于被保护物。直击雷防雷装置由接地装置、引下线、和接闪器三部分组成。①接地装置可采用建筑物本身的桩基接地体，也可增加人工接地体，其由垂直地极和水平地网构成。垂直地极较为普遍采用50×50×5镀锌角钢，水平接地网多采用50×5镀锌扁钢，作通长焊接埋地；②现代建筑物的引下线一般都采用建筑物本身的柱内钢筋，从基础通向天面避雷带，通过绑扎或焊接连通，既保证了建筑物外墙的美观又经济实用；③接闪器部分，一般安装在建筑物顶，主要采用避雷带，沿建筑物顶敷设，避雷带材料一般宜采用≥Φ10的镀锌圆钢，或DN15以上的镀锌管。考虑的建筑物的整体美观，独立避雷针在现代建筑防雷中比较少用，但在一些危化、易燃的厂区，油、气罐区，独立避雷针还是最佳的防直击雷保护装置。

4 微电子设备防雷的主要措施

微电子设备防雷的主要是防止雷击电磁脉冲入侵，如防雷措施做不好，所造成的经济损失有可能比建筑物直击雷造成的经济损失大得多，其防雷的重要性也就不言而喻了。良好的防护措施除了设备所在建筑物要具备完善的防直击雷装置外，主要还是采用电涌保护器对设备进行分级保护。安装电涌保护器将雷击电磁脉冲峰值的陡度降到不超过线路的绝缘水平，使设备能继续正常工作，免受雷击。微电子设备的防雷主要还是集中在电源防雷和信号防雷两大部分。

1）电源防雷。微电子设备的电源部分极易遭受雷击电磁脉冲的侵袭，必须进行必要的防雷措施。在做好线路屏蔽和接地的同事，在微电子设备的电源前端安装相应的电涌保护器是当今微电子设备比较有效的保护措施之一。

国际的电工委员会（IEC）在IEC 61312标准中确立了分区防雷，多级保护的原则，在此标准原则的基础上，电涌保护器的安装应采取三级系统保护，并联安装。第一级应安装在总电源处，应采用通流量为80 kA的电泳保护器产品为宜，第二级安装在微电子设备所在楼层的配电箱处，应采用通流量为40 kA的电涌保护器产品为宜，第三级安装在微电子设备取电的前端，应采用通流量为20 kA的电泳保护器产品为宜，电涌保护器的分级安装使微电子设备电源线路上的雷击电磁脉冲多次分流入地，可有效地保护微电子设备正常的工作状态。

2）信号防雷。信号防雷涉及电脑网络、视频监控网络、移动通信基站、有线电视播控设备等信号、线路设备防雷保护。首先先确认的信号类型、电压值等，再根据参数要求和实际安装位置选择信号线避雷器，并按要求安装，一般多为串联式安装，其作用在于当信号线受雷击电磁脉冲入侵，电压超过正常值时，信号避雷器起到限制电压的变化，并将雷电流及其他干扰信号释放入地。

5 结束语

综合防雷的保护比较复杂，严格遵循国家有关规范和行业标准，选择正确的保护方案和保护装置，以求达到最佳的防护效果，争取将雷击灾害带来的损失降到最低。

参考文献

[1]GB50057-2010建筑物防雷设计规范[J].北京:中国计划出版社,2011.

[2]GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷设计规范[J].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[3]IEC61312-1 1995国际电工委员会文件(防雷击电磁脉冲,第一部分:通则)[J].

高层建筑物防雷设计与综合防护 篇3

雷电对高层建筑物的危害很大,只有通过对其进行综合防雷设计,才可能将雷电灾害降低到最低程度[1]。一般10层以上的居住建筑物和高度超过24 m的其他用途建筑物均为高层建筑;无论是住宅或公共建筑,其总高度大于100 m者,均为超高层建筑[2]。高层建筑物结构类型主要包括砖石结构、钢筋混凝土结构、剪力墙结构、筒体结构等。高层建筑物的内部设施包括高层建筑物中给排水设备、电器设备、电话机房、有线广播、公用天线电视系统、闭路应用电视系统、呼应信号系统、公共信号显示装置以及垂直交通(如电梯)等。

2 雷电防护系统的基本思路

雷电防护是一个系统工程,它主要由直接雷的防护、等电位连接措施、屏蔽措施、综合布线、感应雷击、雷电电磁脉冲(LEMP)的防护等部分组成[2]。采取隔离、箝压、分流、滤波、屏蔽、过电压(流)保护等方法将雷电过电压(流)消除在设备之外。在雷电防护设计中,既要依靠合理的外部防雷措施(避雷针带、网)防止直接雷击,也要采取完善的综合防雷技术防止感应雷击。高层建筑物综合防雷系统设计流程见图1。

3 防直击雷的设计

防直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器,把雷电流接收下来,然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地[1]。大多数情况下,外部防雷装置附着于被保护建筑物上,其布置取决于被保护建筑物的形状、所需的保护及所采用的几何设计方法。

1)接闪器的设计。防雷装置的设计通常采用滚球法(适合于形状复杂的建筑群)和网格法(适用于平面的保护)。在设计时,应根据被保护对象的用途、高度、长宽比进行选择。

2)引下线的设计。引下线的设计要注意引下线尽可能短[5],并尽可能地利用建筑物内四个角的主筋作为引下线和垂直接地体。

高层建筑由于高度高,一定要注意防备雷电侧击。目前,防止侧击雷的做法是:在30 m以上部位,每隔三层,沿建筑物四周敷设一道避雷带与各根引下线相焊接。避雷带可安装在外墙抹灰层内,或者直接利用结构钢筋时每隔适当的距离与楼板钢筋焊接,因此,这个避雷带实际上是均压环,建筑物的外墙均压环(或避雷带)可利用结构圈梁中的纵向钢筋(主筋)。按照规程要求,高层建筑30 m以上部分的金属栏杆、金属门窗、金属构件和较大的金属装饰件均应与防雷装置连接。具体施工时,将引下线和楼层的主梁连接,由圈梁与主梁的钢筋引出至预埋件,然后将预埋件焊一条与金属门窗相连接。

3)接地装置的设计。设计考虑的主要因素是土壤的电阻率,土壤的电阻率与土壤的含水量、土壤的温度、土壤的性质有关。干燥土壤的电阻率无穷大,含水为0～15‰,电阻率降低;当15～75‰时,电阻率降低不明显,75‰以上时电阻率增大。0℃以下和100℃以上时电阻率增大;混凝土的电阻率,混凝土的电阻率与其湿度有关,在其干燥时,电阻率较大;当具

有一定湿度时,就成了较好的导电物质。100～200Ω混凝土的电阻率还与其温度成反向作用,即温度升高,电阻率减小;温度降低,电阻率增大。外部防直击雷系统等效电路见图2。

4 内部防雷的设计

4.1 高层建筑物上部对人员及设备安全距离的设计

由于雷电流主要能量集中在15 kHz以下,但其高频成分可达数百兆赫兹以上,瞬间交变,幅值较大的电流[1]。实践表明,90%以上的电流通过建筑物的外墙柱主筋流入大地,10%以上的电流通过建筑物的内墙柱主筋流入大地(趋肤效应),根据公式:

U=IR+LoLDi/Dt,

式中,I为雷电流,kA;R为接地装置冲击电阻;Lo为单位长度电感,约1.55 UH/M;L为引下线的长度,M;Di/Dt为雷电流陡度,kA/US;

这样随着引下线的长度的增加,即在高层建筑物上部在雷击时会产生一个较高电位,考虑到不同层次的分流系数,顶2层的分流系数为Kc1=1/N+0.1;顶3层的分流系数为Kc2=1/N+0.1+0.01;顶4层以下的分流系数为Kc=1/N,N为引下线的数量。

这样便可根据公式求出高层建筑物上部对人员及设备安全距离,其公式为

Sa=IKc/2×3.14×Hc。

式中,Sa为安全距离;I为雷电流幅值;Kc为不同顶层的分流系数;Hc为安全系数,一般认为是2.4GS。

如引下线的根数N=10,雷电流的幅值I=10kA,则顶2层的安全距离应为3 m。所以,一些较为重要的设备应尽量安装在顶4层以下[1]。为了更好地防侧击雷,当高层建筑物的高度超过滚球半径时,原则上应每两层楼设一个均压环,利用建筑物圈梁的主筋作为引下线的柱相互连接。

4.2 因静电感应、电磁感应等高电压引入的综合防护

对高压雷电的第一级设防,其目的是把高压雷电脉冲的幅值降低[5],其方法一是输电网金具接地法,通过光缆高电压击穿空气,并通过金具对地放电;二是相线与地线并联电容的方法,架空电线引入的地方设保护电容器对感应雷有良好的保护效果;三是变压器隔离法,其原理是当输入端的电压达到一定值时,变压器达到磁饱和,失去变压器的功能。通过上述三种办法可将雷电高压脉冲幅值大大降低。

电源系统的保护,低通滤波器与两级压敏电阻相互配合,能明显改善整个保护电路的保护特性。在使用电源避雷器时应注意:应将电源系统的有效值换算成峰值;应考虑电源系统的波动,一般为10%;为了考虑避雷器的安全,其本身应留出15%的余地。

对信号电路的保护,现代建筑物内信号线路纵横交错,信号电路中电子设备的绝缘强度低,过电压和过电流耐受能力差,很容易受到暂态过电压的危害[4]。信号电路的基本保护电路见图3。

在对计算机通信接口的保护原则上,这种保护电路对通信电缆中的每根信号线都应设置。通信接口保护电路见图4。

5 对具有重要用途的房间和重要设备做屏蔽保护

屏蔽技术是减少电磁干扰的基本措施,因为利用金属屏蔽体吸收或反射的方法可衰减施加在设备上的电磁干扰和过电压能量。对建筑物的屏蔽常采用建筑物的钢筋、金属构架、金属门窗和地板等,将其连接在一起,形成一个法拉第笼,并与地网有可靠的连接,形成初级屏蔽网。对设备的屏蔽,首先要调查了解被保护设备耐过电压的水平,然后按雷电保护区进行多极保护[3]。

6 做等电位连接

为了减小建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差,将各防雷区的金属和系统以及在一个防雷区内部的金属物和系统,在界面处做等电位连接,建立一个三维的连接网络,即等电位连接。等电位连接在雷电防护中有着非常重要的作用。一般用S型或M型,还可以将两种型式(S型和M型)的优点组合在一起(见图5和图6)。

7 结束语

随着国民经济与社会的快速发展,国家对雷电灾害的监测、预警和防御的科学认识也提出了更高、更广泛的需求。不断提高雷电领域的科技创新能力和业务技术开发、服务能力是促进气象综合防灾减灾事业持续、健康发展的重要保障。

摘要：从防雷技术的角度,结合高层建筑物和电子器件的特点,对如何进行综合防雷设计、如何减少雷电灾害等问题进行了论述。

关键词：高层建筑物,雷电灾害,综合防护

参考文献

[1]南京气象学院电子工程系防雷培训中心.综合防雷工程设[M].北京:气象出版社,2003.

[2]梅卫群,江燕如.建筑防雷教程[M].北京:气象出版社,2002.

[3]肖稳安.防雷技术基础[M].北京:气象出版社,2003.

[4]张小青.建筑物内电子设备的防雷保护[M].北京:电子工业出版社,2000.

建筑物雷害分析及其防雷设计 篇4

雷电因其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培，为建筑物内部设备和人员构成极大破坏。为此大部分建筑物均采取避雷针防雷。实践表明避雷针可防止直接雷击，但却破坏大量电子设备。经笔者分析总结，现代建筑物防雷技术措施应该从建筑物外部和内部采取防雷方案。即建筑物外部采取避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，使建筑物的雷电通过这些防雷设置泄放入大地。而建筑物内部对被保护设备安装防雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体，把雷电流泄放入地。

1建筑物雷害分析

为了對建筑物采取相应的防雷设计措施，对建筑物所遭受的雷害进行分析是有其必要性。经笔者总结分析，一般雷电对建筑物造成的危害主要有以下几方面：

（1）直击雷。雷电直接击中建筑物，不到50%的能量将会从引下线等建筑物外部防雷设施泄放到大地，其40%的能量通过建筑物的供电系统分流，其5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流，其余能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。当然，能量比例分配会随建筑物内部的布线状况以及管线结构而随之发生变化，见图1所示。

图1建筑物物受直击雷后能量分配图2传导雷示意图

（2）传导雷。这种雷电危害是在建筑物较大范围内，雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备，见图2所示。其中地电位反击是主要的一种，即雷电击中附近建筑物或附近其他物体，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。雷电通过接地系统入侵雷电延建筑物内部设备从而形成地电位反击，见图3所示。

图3地电位反击示意图 图4感应雷电示意图

（3）雷电波感应。这种雷害可以发生在雷击周围1000公尺左右范围内，距离随着雷击大小以及屏蔽措施而随之发生变化。发生雷击时，LEMP 在上述有效范围内，所有的导体上将产生足够强度的感应浪涌，分布于建筑物内外的各种电力、信息线路，从而感应雷电对建筑物的设备构成危害。而可以预测，随着建筑物内现代高科技设备等的应用感应雷电波将会对精密仪器以及网络系统等构成极大危害，而且这种危害所带来的损失将是巨大的。因此，对感应雷电的防雷设计是迫不及待的。

2建筑物防雷系统设计

从以上的建筑物雷害分析可表明，为了有效地避免建筑物遭受以上三种雷害，建筑物完整的防雷系统应有接闪器、避雷器件、均压等电位体、接地装置等构成。防雷系统应具体有：

（1）采取外部防雷，即由外部防雷装置，如接闪器、引下线和接地装置承接50%以上的雷电流泄入大地。

（2）采取内部防雷，即采用等电位连结、屏蔽、防闪络技术和装置阻塞雷电波沿金属导线和空间电磁场入侵的途径。

（3）采取电涌保护。即利用某些元件的非线性特性，组成电涌保护器同时将其连结在配电和信号线路中，将累计的过电流和过电压利用SPD泄入大地。

2.1 引下线

引下线为连接接闪器与接地装置的金属导体，其将接闪器收到的雷电流引至接地装置，引下线宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。明敷设是沿建筑物和构筑物外墙敷设，暗敷设是将引下线砌于墙内或利用建筑物柱内的对角主筋可靠焊接而成。在易受机械损坏和防人身接触的地方，地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地线应采用暗敷或镀锌角钢、改性塑料管或橡胶管等保护措施。

2.2 接地装置

接地装置的作用是接收引下线传来的雷电流，并以最快的速度泄入大地。接地装置由接地体和接地线组成，其是电流泄放到大地中的重要步骤。接地体采用50*5mm²角钢，水平接地体采用截面100mm²、厚度为4mm的扁钢，接地体埋深应不小于0.5m。防直接雷人工接地体距建筑出入口或人行道不应小于3m，当小于3m时候，加大接地极的埋深应（不小于1m）或在上面敷设50～80mm厚的沥青层（宽度应超过接地体2m）。埋入土壤的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处做防腐处理。

为了有效地确保计算机系统的接地阻值，尽量减小上引线的电阻值。此次设计上引线选用载面积为16 平的铜芯地线电缆。接地体的具体位置和上引线的具体路由，在施工时以尽可能的情况下，减少上引线的长度。通过增大导线载面和减小导线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值。

2.3 电源系统防雷

对于重要系统的防雷应采取三级防雷加以考虑，只做单级防雷可能出现，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏现象。对电源系统采取多级保护，可有效地防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭，其电源系统三级防雷保护示意图见图5所示。

（1）设计时在电源输入端加装相应的各级浪涌吸收装置，从而形成多级的电源防雷体系。第一级：采用LGA601P-II 型电源防雷器，并联安装于单位总配电低压侧，作为整个单位总电源的前级防护。外接金属线路进入建筑物之前从埋地穿金属管槽15 米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。低压端的总电源防雷器安装在电源的进入端，由外部线路引入的雷击高电压引至大地泄放，以有效地保证后接设备的安全。

具体措施是选用型号 LGA601P-II 型三相电源避雷器该型号的避雷器通流容量达60 kA，经过本级防雷可将大部份雷电流泄入大地，但是其产生的残压很高，通过供电线路进入的雷电危害依然很大。安装在机房总配电的电源线进线端。

（2）第二级防雷保护是采用限压型防雷器，并联安装在各楼层电源前的分配电柜或机房UPS电源的进线段。作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2 千伏以内，要求具有20KA 以上的通流容量。防雷器并联安装在机房得分配电柜的电源进线端处。可以对已经经过初级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器10-15 米，以使防雷器的动作分级起效。

具体措施是对于避雷保护选用LGA401P-II 型单相电源避雷器安装在各楼层分配电电源端；另外，在机房的分配配电柜端并联安装1套40kA的电源防雷器，要求放电电流40kA 以上，限制电压小于1.3 kV。

（3）第三级防雷保护是系统防雷中最容易被忽视，鉴于现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，如果不采取第三级的防雷保护，将对机房的后接设备导致损坏。因此作为第三级的防雷器，其要求有10kA 以上的通流容量。采用电源防雷插座，串联安装在各需要保护终端设备前端。

具体措施是在需要防护的各终端电子设备的前端，分别安装LGA201P-II 型单相电源避雷器，雷电通量20kA，限制电压小于≤1.3kV，作为各电子设备的电源第三级防雷保护。

图5电源系统三级防雷示意图

2.4网络系统的防雷措施

在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1 kM 范围内的金属环路，如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击，将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络、信号及通讯方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。

随着现代化网络发展，计算机网络中大量使用集成电路芯片等微电子元器件。这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，对感应雷、静电干扰、电磁辐射干扰等引起的瞬间过电压及浪涌电压的承受能力大为减弱，因此必须在信号线中安装防雷器：如RS232串口防雷器、RJ45接口防雷器、馈线防雷器等；从而保证计算机网络系统的正常工作。

具体采取以下措施进行网络系统的防雷保护：

（1）在网络机房或楼层的交换机进线端设置有网络防雷器RJ45N-24E（24口网络防雷器）、RJ45N-16E（16口网络防雷器）、RJ45N-8E（8口网络防雷器），数量根据实际情况而定。

（2）在网络机房的服务器网络进线端设置有网络防雷器RJ45N-E100/4S，数量根据实际情况而定。

（3）在电话中继线端设置有电话线路防雷器RJ45-TELE/2S、SR-E170V/4S，数量根据实际情况而定。

3结 论

该工程竣工后，该建筑物经历了多次大雷实践，结果表明，本建筑物所采取的防雷设计措施可有效地保护电源系统以及网络系统的安全性，可为类似建筑物的防雷设计提供参考实例。

参考文献

[1] 刘潇忆．浅谈高层建筑的防雷设计[J]．中小企业管理与科技(下旬刊)，2009，23（03）：31-33．

[2] 郭文．防雷设计系统中的接地分析[J]．电脑与电信，2008，26（04）：101-103．

[3] 谢政．浅议建筑物防雷设计六要素[J]．井冈山医专学报，2007，21（03）：293-294．

输电线路综合防雷措施技术分析 篇5

1 雷电对输电线路的危害

雷电作为一种种令人畏惧的自然现象, 它所造成的灾害仅此于暴雨洪涝、气象地质灾害。

雷电的危害与地形、地貌、气象条件和环境密切有关, 其中, 我国的云南地区是雷电灾害最为严重的省份之一。据有关资料统计, 2008年, 云南地区雷击灾害造成的人员伤亡人数为全国之首。这与云南地区特有的自然、气象和环境条件有紧密联系。云南省大部分地区属于低纬高原, 山地面积占总面积的95%, 输电线路所经过的地区, 多处于荒郊野外, 地形极为复杂, 海拔较高, 土壤电阻率也比较高, 很容易遭受雷击。当输电线路受到直接雷击时, 导线上会因电磁感应而产生过电压, 这个电压一般都高于线路相电压的两倍甚至以上, 使线路绝缘受到严重破坏而引起事故。雷击不但威胁到输电线路的安全运行, 而且雷电会沿导线迅速传到变电站, 进而造成站内设备的严重损坏。可见, 加强输电线路的防雷保护尤为迫切。

2 输电线路的防雷措施分析

由于输电线路遭受雷击而引发的事故, 对电力系统的安全、稳定运行造成严重威胁, 所以, 迫切需要加强线路的防雷保护。以下就常见的输电线路的防雷措施进行探讨、分析。

2.1 安装避雷线

加强输电线路的防雷保护, 其中最为有效的措施就是架设避雷线。避雷线可以有效防止雷电直击导线, 避免线路绝缘受到过电压的严重破坏而引发事故。当雷击输电线路时, 电流可以通过避雷线经接地引线导入大地, 使线路免受损坏。此外, 避雷线还可以起到分流、耦合、屏蔽的作用。所谓的分流作用是指减小杆塔电流, 降低塔顶电位;耦合作用主要体现在通过与导线进行耦合来减小线路绝缘子电压;避雷线对导线的屏蔽作用可以使导线上的感应电压降低。一般来说, 线路电压愈高, 避雷线的防雷效果就越明显。

2.2 改造线路杆塔接地装置

输电线路分布较为广泛, 且常年运行于荒郊野外, 很容易受气候、环境等因素的影响, 接地网极易遭受不同程度的锈蚀或破坏。为了确保接地网的完好, 需要从以下几个方面着手:1) 定期组织有关人员对杆塔接地电阻、土壤电阻率进行检测, 对其接地装置进行认真检查, 以确保接地装置的完好性。2) 尤其要做好重点地段的防雷工作, 对雷击重点区域的线路进行接地电阻测量, 根据测量结果对雷击活动频发的杆塔接地装置进行重点改造。此外, 对于变电站终端及连续5基杆塔接地电阻不合格者应进行重点改造, 采取有针对性的措施, 使接地电阻得以降低。3) 对输电线路接地下线被盗严重的地段, 应采用扁钢作引下线进行改造, 充分保证杆塔接地的可靠性。4) 为确保线路杆塔接地电阻合格, 要从实际情况出发, 因地制宜, 对不同的地形、地质、土壤结构情况可采取垂直、环形和水平复合接地体进行改造。5) 对于土壤电阻率较高的杆塔接地网, 宜采用土壤电阻率较低的土进行埋设, 或是采取延伸接地, 通过将接地网引到土壤电阻率较低的地方进行接地, 最终达到降低接地电阻的目的。

2.3 设耦合架空地线

当降低杆塔接地电阻难度较大时, 可采用架设耦合地线的方法, 即在导线下方架设地线。其防雷机理是通过加强避雷线和导线之间的耦合, 降低线路绝缘上的过电压, 并且还可以对杆塔的雷电电流起到分流作用, 有效提高输电线路的耐雷水平, 降低雷击故障。对山区输电线路来说, 由于受雷击而引起的跳闸、停电事故较多, 采用架设耦合地线的方法可以收到很好的效果。

2.4 更换合成绝缘子

对于雷电活动频繁的地区, 由于绝缘子污染严重, 从而使杆塔的绝缘水平受到限制, 为此, 可以将瓷绝缘子更换成合成绝缘子, 这样一来, 不仅可以增强其绝缘强度, 还可以大大提高输电线路的耐雷水平, 从很大程度上减少雷击事故。

2.5 安装线路避雷器

安装线路避雷器可以起到很好的防雷效果, 其工作原理是:当输电线路遭受雷击时, 一部分雷电流过避雷线流到其他杆塔, 另一部分通过杆塔流入大地。当雷击过电压超过一定幅值时, 避雷器动作, 对雷电流进行分流, 为其提供低阻抗回路, 使雷电流最终通过回路流入大地, 对线路电压的升高起到有效抑制作用, 从而为线路和设备的安全提供了有力保障。对于雷击活动强烈的地区, 采用安装线路避雷器来防雷, 可以有效提高线路的耐雷水平, 减少雷击事故。

3 大跨距杆塔的防雷措施

对输电线路来说, 大跨距杆塔防雷是极为重要的一环。由于大跨距杆塔高度高, 着雷机会较大, 受雷击而引发的停电不易修复, 感应电压分量高, 塔身电感大等, 这就更增加了防雷的难度。通过分析跨越塔雷击过电压, 降低杆塔接地电阻, 可以对其在防雷方面的不足进行有效补偿。当土壤电阻率超过每米2000欧姆时, 接地电阻的阻值应限制在20欧姆范围内。就大档距线路来讲, 不仅要最大限度降低接地电阻, 而且还要增加绝缘子, 便于更好的提高杆塔的绝缘水平。对于装设避雷线的大跨越杆塔, 避雷线的保护角不宜超过20°, 当铁塔高度超过40米时, 塔高每增加10米, 就要相应增加一片绝缘子。当铁塔的高度超过100米时, 就不是简单的增加一片绝缘子了, 而是应该根据实践经验, 通过雷电过电压计算来确定所加的绝缘子的数目。

4 结语

输电线路点多面广, 且常年运行在荒郊野外, 极易遭受雷击, 这对于输电线路的防雷工作来说, 是非常不利的。输电线路的防雷工作是极为艰巨、复杂的, 要做好这一工作, 需要电力系统各个部门共同努力, 采取合理有效的措施, 多管齐下, 不断加强对输电线路的运行维护, 将雷击故障降低到最小限度, 为电力系统的安全、稳定运行提供可靠保障。

摘要：随着经济的发展和社会的进步, 电力资源广泛应用于各行各业, 人们对输电线路的供电可靠性的要求也越来越高。近年来, 由于雷击输电线路引起的跳闸、停电事故日益增多, 并造成了巨大的经济损失, 为保障电力系统的安全运行, 做好输电线路的防雷工作就显得尤为重要。本文分析了雷电对输电线路带来的危害, 并提出了具体的防雷措施, 以期对防雷工作有所帮助。

关键词：输电线路,防雷,措施

参考文献

[1]柳坤全.输电线路综合防雷探讨[J].科技与生活, 2011.

[2]杜培文.110kV输电线路综合防雷措施研究[J].硅谷, 2010.

地电仪综合防雷措施及其效果分析 篇6

地震地电观测系统大都采用常规地表对称四极方法布极, 架空外线路 (许多台站为裸线) 引入仪器观测室直接进行测量。不少于两个方向的测道, 8条布极测线总长度超过6、7km的线路常成为雷电袭击的对象, 因此地电仪器遭受雷击损坏的现象经常发生。

做好防范地电仪遭受雷击, 保持观测工作正常连续运行, 是值班员及仪器维护人员迫切的愿望。广东河源台数字地电仪C-ATS, 在研制过程中设计人员考虑到南方多雷雨的特点设置了多道防雷系统, 并在实际使用中不断加以完善, 经过多年的运行检验, 证明这些防雷措施原理简单、效果明显。

1 地电观测原理

1.1 地电观测的基本原理地电观测的物理量是地球介质视电阻率ρs、自然电位差Vsp及其随时间的变化。观

测方法一般采用对称四极法, 观测原理示意图如图1, 图中E为供电电源, K为开关, A、B为供电电极, M、N为测量极, O为装置中心。观测时供电电源E通过A、B供电极向地下提供直流电, 测定供电电流强度I和测量极M、N之间的人工电场电位差ΔV, 根据电阻率计算公式:计算出ρs。式中, K为具有长度量纲的装置系数, 其大小取决于A、B、M、N四个电极的相对位置, K的计算公式为:

上式中, AM、AN、BN、BM为相应电极间的距离, 单位为m, ΔV的单位为伏特, I的单位为安培, ρs的单位为欧姆·米 (Ω·m) , 当装置系统确定后, K为一常数[1,2]。

1.2 地电仪观测过程

地电仪观测系统由硬件和软件系统组成, 观测采样每小时进行一次。整点时 (时间可任意设定) 由定时器按20秒的间隔发出两次脉冲信号, 触发C-ATS地电仪主机内交流控制板AC-ATS (图2b) 内的固态继电器及可控硅动作, 先后控制UPS交流输入输出开关K1、K2接合 (图2c) , 地电仪硬件系统得电工作。计算机启动观测程序, 通过I/O控制器输出供电、测量、通道转换、数据计算、测值判断、自动关机的等指令, 完成一次观测过程。

2 地电仪防雷系统

2.1 观测线路防雷装置

图2a为测量线路引入观测室配线盘, 3个测道12条测线先后通过闸刀开关、地电专用避雷器、中间继电器、接线排引入地电仪。中间继电器控制电源引自UPS交流输出电源盒, 非观测时间继电器处于常开状态, 仪器与外测线完全隔断, 避雷器与中间继电器起到双重防雷的作用。配线盘底板为铝板并与避雷地网连接, 雷电袭击时, 是快速释放雷电流的通道。

2.2 仪器内部防感应雷装置

仪器内部各通道之间由继电器或光电管耦合, 只有在观测时相应通道才与外线路连接, 大大降低了仪器受到感应雷损害的概率。

2.3 合格的避雷接地网

避雷接地网是整个防雷系统的重要保证, 不管是直击雷还是感应雷, 其雷电流都将通过接地装置导入大地。因此, 没有合格的避雷接地网, 避雷装置就难于达到应有的效果[3]。河源台避雷地网环绕观测室布设 (如图3) , 多年测试接地电阻在1.1-2.5Ω之间, 地网布设合理, 接地良好。观测房三楼天面西北侧设置的避雷针通过扁铁与相应方向地网焊接, 观测室避雷地则接在东侧地网上。

3 防雷效果分析

2005年以前, 配线盘底板为木板材料, 避雷器是普通氧化锌避雷器, 没有安装中间继电器, 每年雷雨季节地电仪均遭雷击损坏2至3次。2005年起对配线盘做了改进, 即图2a的配置, 至今仪器没有遭受雷击损坏。

C-ATS地电仪综合防雷的思路是, 根据仪器运行的特点尽量减少仪器与外线路连通的时间, 因为仪器每小时启动一次, 每次观测时间为2-3分钟, 从仪器启动至完成一次观测的时间只需5、6分钟。由于地电仪的自动通道转换控制, 使得只有相应的观测通道才与外线路连接, 所以仪器直接与测线连接的时间还要更短。

当然, 近年来仪器遭受雷击的几率减少可能还存在一个环境变化的原因, 因为这几年台站附近发展较快, 周围建筑、通讯设施、高压线路相继出现, 野外环境不再像以前那么空旷了, 这在一定程度上减少了直击雷的危害。

4 结语

C-ATS地电仪最突出的特点是, 在非观测时间里只有使用干电池的定时器在工作, UPS连接交流电源处于待机状态, 仪器与外线路及电源完全隔离, 大大减少了雷电袭击的机会。其内部自动通道控制措施, 在防感应雷方面也有一定的效果。

河源台地电仪防雷措施, 依然存在某些不完善之处, 一是外线路进入观测室前没有进行埋地处理;二是电源线路只有20m的埋地导入, 没有其它防雷装置。若对这两点再加于完善的话, 该防雷措施应会更合理有效。

摘要：文章扼要介绍了C-ATS地电仪工作原理及其防雷设置特点, 总结分析了仪器运行多年来实际的防雷效果, 并指出其有待完善的方面。

关键词：C-ATS地电仪,防雷,外线路

参考文献

[1]何世根, 沈启兴编.地电观测技术[M].北京:地震出版社, 2000.

[2]中国地震局编.地震及前兆数字观测技术规范//地磁观测[M].北京:地震出版社, 2001.

[3]杨晓雁, 何耀斌, 容翠莲.如何检测接地电阻[J].广东科技, 2011, 3 (6) :52-53.

[4]毛桐恩.地震前兆观测中的新型专用地电仪器[J].国际地震动态, 1986 (07) .

[5]李治华, 汪贵章.一种地电观测的配套软件 (DDPT) [J].地震地磁观测与研究, 2005 (05) .

建筑物防雷保护的设计与分析 篇7

1 防感应雷保护设计的重要性

直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的2种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流;感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场与导体感应出的过电压、过电流形成的雷击。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)规定,建筑物的防雷区划分为LPZOA、LPZOB、LPZ1、LPZn+1等区(各区的具体含义本文不再赘述)。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区,是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置,从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保护器及在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。

建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区,其保护设计已为电气设计人员所熟知。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版),设计由避雷网(带)、避雷针或混合组成的接闪器、立柱基础的钢筋网与钢屋架、屋面板钢筋等构成一个整体,避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体,将强大的雷电流引入大地。由感应雷产生的雷电过电压、过电流主要有以下3个途径:

(1)由供电电源线路入侵:高压电力线路遭直击雷袭击后,经过变压器耦合到各低压0.38/0.22k V线路传送到建筑物内各低压电气设备;另外,低压线路也可被直击雷击中或感应雷过电压,其感应雷电过电压平均可达10k V,完全可以击坏各种电气设备,尤其是电子信息设备。

(2)由建筑物内计算机通信等信息线路入侵,可分为3种情况:(1)当地面突出物遭直击雷打击时,强雷电压将邻近土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,使高压入侵线路。(2)雷云对地面放电时,在线路上感应出上千伏的过电压,击坏与线路相连的电器设备,通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播,涉及面广,危害范围大。(3)若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时,当某一导线被雷电击中时,会在相邻的导线感应出过电压,击坏低压电子设备。

(3)地电位反击电压通过接地体入侵:雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地,在接地体附近放射型的电位分布,若有连接电子设备的其他接地体靠近时,即产生高压地电位反击,入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地,在附近空间产生强大的电磁场变化,会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压,因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机,反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱,通常在100V以下,因此必须建立多层次的计算机防雷系统,层层防护。

由此可见,对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容,设计的合理与否对电气设备的安全使用与运行有着至关重要的作用。

2 电涌保护器最大放电电流的选择

目前,在感应雷的防护当中,电涌保护器的使用已日趋频繁。它能根据各种线路中出现的过电压,过电流及时作出反应,泄放线路的过电流,从而达到保护电气设备的目的。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.4条规定:电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流,并应符合以下2个附加要求:

(1)通过电涌时的最大钳压有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流,即电涌保护器的最大钳压加上其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。

(2)应根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定的各类防雷建筑物的雷击电流值选择电涌保护器的最大放电电流。

2.1 一类防雷建筑物

(1)根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为200k A,波头10us;二次雷击电流幅值为50k A,波头0.25μs;全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击:总配电间第根供电线缆雷电流分流值为200×50%/3/3=11.11k A;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为50×50%/3/3=2.78k A;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即11.11k A×30%=3.3k A及2.78k A×30%=0.8k A,而在电涌保护器承受10/350μs的雷电波能量相当于8/20μs的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20μs波形电涌保护器的最大放电电流为11.11×8=88.9k A;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为100k A,以法国SOULE公司产品为例,选用PU100型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA、LPZOB与LPZ1区的交界处安装。

(2)根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8、第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5k A(8/20μs),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40k A,额定放电电流为10k A;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。

2.2 二类防雷建筑物

(1)根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为150k A,波头10μs;二次雷击电流幅值为37.5k A,波头0.25μs;全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为150×50%/3/3=8.33k A;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电流的分流值为37.5×50%/3/3=2.08k A;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即8.33k A×30%=2.5k A及2.08k A×30%=0.6k A,而在电涌保护器承受10/350μs的雷电波能量相当于8/20μs的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20μs波形电涌保护器的最大放电电流为8.33×8=66.6k A;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为65k A,以法国SOULE公司产品为例,选用PU65型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA、LPZOB与LPZ1区的交界处安装。

(2)根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8、第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5k A(8/20μs),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40k A,额定放电电流为10k A;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。

2.3 三类防雷建筑物

(1)根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为100k A,波头10μs;二次雷击电流幅值为25k A,波头0.25μs;全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为100×50%/3/3=5.55k A;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为25×50%/3/3=1.39k A;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即5.55k A×30%=1.7k A及1.39k A×30%=0.4k A,而在电涌保护器承受10/350μs的雷电波能量相当于8/20μs的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20μs波形电涌保护器的最大放电电流为5.55×8=44.4k A;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40k A,以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型,根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA、LPZOB与LPZ1区的交界处安装。

(2)根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8、第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5k A(8/20μs),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40k A,额定放电电流为10k A;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。

3 防雷措施

在防雷保护设计中,总的防雷原则是采用三级保护,将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散,阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压,限制被保护设备上浪涌过电压幅值(过电压保护)。这三道防线,缺一不可,相互配合,各行其责。目前通常的做法有以下几点:

(1)建立联合共用接地系统,形成等电位防雷体系。将建筑物的基础钢筋(包括桩基、承台、底板、地梁等)、梁柱钢筋、金属框架、建筑物防雷引下线等连接起来,形成闭合良好的法拉第笼式接地,将建筑物各部分的接地(包括交流工作地、安全保护地、直流工作地、防雷接地)与建筑物法拉第笼良好连接,从而避免各接地线之间存在电位差,以消除感应过电压产生。

(2)电源系统防雷。以建筑物为1个供电单元,在供电线路的各部位(防雷区交接处)逐级安装电涌保护器,以消除雷击过电压。

(3)等电位联结系统。国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(局部修订条文)明确规定,各防雷区交接处必须进行等电位联结,尤其建筑物内的计算机房等弱电机房遭受直击雷的可能性比较小,所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外,还应采用等电位联结方式来进行防雷保护。

4 结束语