防雷器網(wǎng)與您分享：建筑物的防雷技術(shù)及應(yīng)用。雷擊是一種自然現(xiàn)象，它的巨大能量眾所周知。幾個(gè)世紀(jì)來，人類對(duì)雷擊的破壞性的研究、探索和采取預(yù)防的措施，已經(jīng)有了一套比較成熟的理論。從EMC（電磁兼容）的觀點(diǎn)來看，防雷保護(hù)由外到內(nèi)應(yīng)劃分多級(jí)保護(hù)區(qū)。最外層為0級(jí)，是直接雷擊區(qū)域，危險(xiǎn)性最高，主要是由外部（建筑）防雷系統(tǒng)保護(hù)，越往里則危險(xiǎn)程度越底。保護(hù)區(qū)的界面劃分主要通過防雷系統(tǒng)、鋼筋混凝土及金屬管道等構(gòu)成的屏蔽層而形成，從0級(jí)保護(hù)區(qū)到最內(nèi)層保護(hù)區(qū)，必須實(shí)行分層多級(jí)保護(hù)，從而將過電壓降到設(shè)備能承受的水平。一般而言，雷電流經(jīng)傳統(tǒng)避雷裝置后約有50%是直接泄入大地，還有50%將平均流入各電氣通道。
總體防雷原則是：
1.將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散（外部保護(hù)）；2.阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線引入的過電壓波（內(nèi)部保護(hù)及過電壓保護(hù)）；3.限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過壓幅值（過電壓保護(hù)）。
這三道防線，相互配合，各行其責(zé)，缺一不可。
一、建筑物的綜合防雷技術(shù)應(yīng)用（一）鐵路站場(chǎng)鐵路站場(chǎng)直擊雷防護(hù)重點(diǎn)區(qū)域是通信樓、信號(hào)樓和戶外岔群咽喉區(qū)設(shè)備。
1.通信樓直擊雷防護(hù)利用通信樓附近的高約45米微波塔，在塔頂上安裝IF3避雷針，避雷針安裝高度超出塔頂2.5米。經(jīng)計(jì)算，避雷針對(duì)地面的保護(hù)半徑可達(dá)119米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。
2. 信號(hào)樓直擊雷防護(hù)利用被保護(hù)建筑物信號(hào)樓，高度約為10米，在信號(hào)樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經(jīng)計(jì)算，保護(hù)半徑可達(dá)109米。樓頂預(yù)埋350mm×350mm×10mm厚鋼板，便于焊接避雷針底座，從底座延相反方向焊接引出兩條引下線，引下線采用大于8mm的圓鋼沿樓外墻引下入地，與樓的接地環(huán)相連。防雷接地裝置接地電阻小于1歐，將避雷針與接地裝置貫通。
3.戶外岔群咽喉區(qū)直擊雷防護(hù)鐵路站場(chǎng)岔群咽喉區(qū)的特點(diǎn)是設(shè)備分布較為集中，岔群咽喉區(qū)段長(zhǎng)度約145米，在岔群咽喉區(qū)附近各建立12米高的鐵塔，塔頂安裝IF3避雷針。經(jīng)計(jì)算，保護(hù)半徑可達(dá)111米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于10歐。
?。ǘ┟裼脵C(jī)場(chǎng)民用機(jī)場(chǎng)的防雷和防雷擊電磁脈沖和內(nèi)部過電壓的保護(hù)的設(shè)計(jì)與施工既要可靠地設(shè)計(jì)建筑物外部的防雷擊裝置，又要完善考慮建筑物內(nèi)部的大量電子信息設(shè)備的防雷擊電磁脈沖和內(nèi)部過電壓的保護(hù)。下面討論設(shè)計(jì)中的一些要點(diǎn)。
1．外部避雷系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)重要的第一類和第二類防雷建筑物的接閃器以普通針、帶、網(wǎng)相結(jié)合為主。如建筑物本身無法實(shí)施普通的避雷技術(shù)措施，可采用國(guó)外先進(jìn)的E．S．E提前放電避雷針。在防雷建筑物的外防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)總等電位連接和聯(lián)合接地?？紤]實(shí)際應(yīng)用效果，引下線可考慮使用焊接的主承重柱內(nèi)的鋼筋引下線逐點(diǎn)檢查核實(shí)。
2. 建筑物內(nèi)部防雷擊電磁脈沖和內(nèi)部過電壓保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)特別重視對(duì)由低壓電纜引入的雷擊電磁脈沖的防護(hù)，依據(jù) GB50057．94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和 IEC61312—1《防雷電電磁脈沖設(shè)計(jì)的一般原則》以及相關(guān)國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于安裝有大量電子設(shè)備(引入PE線的金屬外殼 I類耐過壓水平用電設(shè)備，依據(jù)IEC664-1)的低壓配電系統(tǒng)，根據(jù)防雷分區(qū)的定義結(jié)合等電位連接的作法，對(duì)其防雷電電磁脈沖進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)[4]。
二、測(cè)報(bào)工作中防雷技術(shù)的應(yīng)用（一）水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)水文報(bào)汛是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，在時(shí)間上沒有選擇的余地。水文纜道架設(shè)地野處，加之纜道的主索、工作索等均是鋼材，屬導(dǎo)電體，易受雷擊，為不影響水文測(cè)驗(yàn)，必須對(duì)纜道進(jìn)行防雷避雷設(shè)施建設(shè)。
1.水文纜道設(shè)施防雷避雷水文纜道跨度較小，可采用避雷針防雷；跨度較大時(shí)，避雷針則無法兼顧整個(gè)跨度纜道，采取避雷線的方式避雷。在纜道主桿上端架設(shè)一個(gè)高3m以上的避雷塔，然后在避雷塔安裝避雷線，使避雷線、鋼支架用扁鋼與地網(wǎng)連接。要求避雷線采用截面積不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線；引下線優(yōu)先采用直徑不小于8mm的圓鋼，地網(wǎng)電阻不大于4Ω。纜道感應(yīng)雷的防護(hù)主要是依靠電源防雷，信號(hào)防雷，合理的地網(wǎng)鋪設(shè)等措施可減少或杜絕感應(yīng)雷的影響。長(zhǎng)江委水文局上游局的大多水文站均采用在左右岸鋼支架上端架設(shè)一個(gè)高3～5m的避雷塔，安裝避雷線，并與地網(wǎng)連接，防雷避雷效果明顯。
2.水位、雨量?jī)x器防雷避雷采用防雷針、引下線、地網(wǎng)的防雷系統(tǒng)來防止水位、雨量?jī)x器直接雷擊。 由于水位、雨量觀測(cè)在野外進(jìn)行，其觀測(cè)的設(shè)備——雨量筒、衛(wèi)星天線、太陽能板都安裝在自記井頂部(自記井頂部最大直徑不超過2m),因此，避雷針也只能安裝在自記井頂部。假如衛(wèi)星天線的高度為 1.0m，當(dāng)避雷針高度則為 2.7m時(shí)，可將天線置于以避雷針為圓心、半徑約 3m的有效保護(hù)范圍內(nèi)(避雷針的保護(hù)角度按60°算，避雷針最好安裝在海事衛(wèi)星天線的東北方向，因西南方向?yàn)樾l(wèi)星登陸方向)。
為避免電源線將感應(yīng)雷傳入儀器，采用太陽能電池浮充供電。水位、雨量信息傳輸?shù)男盘?hào)線采用屏蔽線，將信號(hào)線通過PVC套管從地下引入報(bào)汛站，報(bào)汛站通過PSTN或網(wǎng)絡(luò)將水位、雨量信息傳送至水情分中心，報(bào)汛站還可通過備用信道——海事衛(wèi)星（或北斗衛(wèi)星）直接將水位、雨量信息發(fā)送至水情分中心。
3.水情分中心防雷系統(tǒng)水情分中心一般都建設(shè)在大、中城市。地理、地質(zhì)條件都給地網(wǎng)的布設(shè)增加了困難，但避雷針的安裝嚴(yán)格按照60度保護(hù)角的要求安排避雷針與衛(wèi)星天線、太陽能板的距離。
?。ǘ┨鞖饫走_(dá)天氣測(cè)報(bào)系統(tǒng)雷達(dá)的施工建設(shè)工作中同樣需要考慮防雷避雷,科學(xué)工作者在建設(shè)思茅新一代天氣雷達(dá)中應(yīng)用了特別的綜合防雷技術(shù),并對(duì)具體設(shè)計(jì)工作做了報(bào)道與分析。
1.接閃采取了避雷針、帶組合保護(hù)的方式：既在雷達(dá)探測(cè)樓頂部距天線罩外緣3.5m處等圓周、等間距安裝4棵等高10m的玻璃鋼避雷針，并沿屋面女兒墻頂部安裝架空高度為0.3m的避雷帶，使雷達(dá)天線和建筑物處以避雷針、帶組合保護(hù)的直擊雷防護(hù)區(qū)。
2.屏蔽采取了沿機(jī)房四周墻體及窗框敷設(shè) 150cm×150cm的金屬屏蔽網(wǎng)格，把機(jī)房?jī)?nèi)電氣設(shè)備 “包圍”起來，并做好各類設(shè)備外露可導(dǎo)電部件的接地，使室內(nèi)雷達(dá)設(shè)備處以第一、二、三層屏蔽防護(hù)區(qū)內(nèi)。
3.均壓連接采取的方法是；從建筑物的基礎(chǔ)開始，逐層逐項(xiàng)地將同一層面、同一入口處和雷電防護(hù)區(qū)交界點(diǎn)的金屬構(gòu)件作等電位連接，形成等電位連接網(wǎng)絡(luò)。均壓連接是一項(xiàng)比較煩雜的工作，是防雷設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的主要評(píng)判因素之一。
4.浪涌保護(hù)采用電壓開關(guān)型和電壓限制型浪涌保護(hù)器進(jìn)行防護(hù)。供電系統(tǒng)采取3級(jí)防護(hù)；SPD1安裝在距雷達(dá)站100m處的變壓器低壓側(cè)電源總配電箱上，在三根相線上選用I級(jí)分類試驗(yàn)用沖擊電流Iimp通過幅值電流50KA (10/350μs)的SPD；SPD2安裝在雷達(dá)站建筑物配電盤上，在三根相線和中性線上選用標(biāo)稱放電電流40KA (8/20μs)的SPD；SPD3安裝在雷達(dá)主機(jī)房分配電盤上，在三根相線和中性線上選用標(biāo)稱放電電流10kA (8/20μs)的SPD。
5.接地天氣雷達(dá)站的接地處理遵循 “共地不共線”的接地原則，即將防雷地、電源地、電源保護(hù)地、防靜電地和邏輯地等各種接地分別就近就便匯入一個(gè)合格的公共接地網(wǎng)。天氣雷達(dá)站的接地，除利用建筑物的自然接地體外，還增設(shè)了約 5000 人工輔助接地體，形成的公共接地網(wǎng)接地電阻為0.8Ω，滿足了天氣雷達(dá)站在土壤電阻率條件下對(duì)接地電阻值的要求。
三、電信系統(tǒng)的綜合防雷技術(shù)應(yīng)用防雷接地不但是建筑物必須考慮的內(nèi)容，電氣系統(tǒng)和電子設(shè)備也必須考慮防雷。
?。ㄒ唬┯芯€電視系統(tǒng)CATV系統(tǒng)的防雷接地應(yīng)包括3個(gè)部分：前端、干線（含超干線）和分配系統(tǒng)。
1. 前端部分的防雷接地前端機(jī)房一般不是獨(dú)立的建筑，因此，整個(gè)建筑物的防雷接地系統(tǒng)可以保護(hù)前端機(jī)房?jī)?nèi)系統(tǒng)設(shè)備的安全，故不必重新做防雷接地，但有幾點(diǎn)須引起注意：雷電可能從接收天線串入前端系統(tǒng)；播出機(jī)房地板須采用防靜電地板，信號(hào)電纜與電力電纜分溝敷設(shè)；在電力線明線引入時(shí)，雷電有可能從電源網(wǎng)串入。
2. 干線部分的防雷接地CATV系統(tǒng)的干線（含超干線）部分包括電（光）纜和干線設(shè)備（如放大器或光接收機(jī)等）兩項(xiàng)內(nèi)容，該部分置于室外，必須考慮防雷。2.1 電（光）纜的防雷接地對(duì)于走地下管道的電（光）纜，應(yīng)在引下和引上處將金屬管道或電纜金屬外皮與防雷接地裝置相連；市區(qū)架空電（光）纜吊線的兩端和架空電（光）纜線路中的金屬管道均應(yīng)接地；郊區(qū)曠野的架空電（光）纜線路要在分支桿、引上桿、終端桿、角深大于1m的角桿、安裝放大器的電桿及直線線路每隔10～15根電桿上加裝避雷針，吊線應(yīng)接地處理，接地裝置用35 mm×35 mm×2000mm角鋼或直徑10mm以上圓鋼，埋深2m。2.2 干線設(shè)備的防雷接地光接收機(jī)、干線放大器和供電器的外殼均應(yīng)就近接地，但不得與電源變壓器和有線廣播的接地線相連；對(duì)需要外線電源的放大器、供電器，應(yīng)按防雷標(biāo)準(zhǔn)要求增設(shè)電源避雷器。（二）機(jī)房系統(tǒng)1.等電位連接和共用接地系統(tǒng)對(duì)于機(jī)房系統(tǒng)防雷設(shè)施，等電位連接的關(guān)鍵是在信息系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)布設(shè)星形結(jié)構(gòu) (S型)或網(wǎng)形結(jié)構(gòu) (M型)或S型與M型組合的等電位連接網(wǎng)絡(luò)，使得機(jī)房?jī)?nèi)的電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、屏蔽線外層、及各種電涌保護(hù)器 (SPD)接地端均能夠?qū)崿F(xiàn)最短的距離就近與等電位連接網(wǎng)絡(luò)連接。優(yōu)化接地型式的設(shè)計(jì)應(yīng)選擇一些導(dǎo)電性好、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、耐腐性和承受雷電流能力高的接地材料，如高效防腐降阻劑、銅、鑄鋼接地極、離子接地極等。
2．屏蔽雷電電磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減計(jì)算能為信息系統(tǒng)設(shè)備布置及采取相應(yīng)的屏蔽措施提供指導(dǎo)意見。根據(jù)計(jì)算結(jié)果信息系統(tǒng)的主機(jī)房一般應(yīng)選擇在大樓的低層中心部位，信息系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)盡量遠(yuǎn)離建筑物的外墻結(jié)構(gòu)柱，設(shè)置在雷電防護(hù)的最高防護(hù)級(jí)別區(qū)域內(nèi)。
3．電涌保護(hù)器的選擇和應(yīng)用3.1低壓配電系統(tǒng) SPD選擇和配置能量配合有使用退耦元件和不使用退耦元件的配合、有使用觸發(fā)型SPD的配合、還有兩個(gè)電壓開關(guān)型SPD間的配合、電壓開關(guān)型和限壓性SPD間的配合、兩個(gè)限壓型SPD間的配合、末級(jí)SPD與被保護(hù)設(shè)備間的配合等多種配合方式。盡管有了正確的能量配合，如果SPD不是安裝在防雷區(qū)界面和被保護(hù)設(shè)備上或其附近，則設(shè)備的端子上仍可能出現(xiàn)損害。其原因在于SPD與被保護(hù)設(shè)備間的線路之間可能引起振蕩，這種振蕩可能導(dǎo)致超過SPD殘壓兩倍的高電壓而損壞設(shè)備。
3.2信號(hào)線路 SPD選擇和配置信號(hào)線路SPD應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的工作電壓、接口類型、特性阻抗、插損、功率、信號(hào)傳輸速率、頻帶寬度及傳輸介質(zhì)參數(shù)選用插損小、限制電壓不超過設(shè)備端口耐壓的SPD 。
3.3天饋線路SPD選擇和配置天饋線上選用的SPD最大傳輸功率應(yīng)為平均功率的1.5-2.0倍。其它參數(shù)，如工作頻率、駐波、插損、特性阻抗、接口等均應(yīng)符合系統(tǒng)的要求。
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