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雷电的产生、防雷区域的划分、防雷设计应注意

时间:2017-08-01 13:43作者:admin点击:
做好防雷工作并不是只对防雷产品了解就可以了,也要对雷电有充分的认识,只有了解了雷电在辅以相应的防雷措施才能更好的防雷,本文介绍的是:雷电的产生、防雷区域的划分、雷电的参数等,希望大家能对雷电有一个比较清晰的认识!
一、雷电是怎么产生的
雷电是一种常见的大气放电现象。在夏天的午后或傍晚,地面的热空 气携带大量的水汽不断地上升到高空,形成大范围的积雨云,积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的电荷感应,也会带上与云底相反符号的电荷。当云层里的电荷越积越多,达到一定强度时,就会把空气击穿,打开一条狭窄的通道强行放电。
二、防雷工程防雷区域的划分
将需要保护的空间划分为不同的防雷区,以规定各部分空间不同的电磁环境(雷电电磁厂的危害程度),同时指明各区交界处的等电位联结点的位置。
以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。
LPZ0A:本区内各物体可能遭受直接雷击,电磁场没有衰减;
LPZ0B:本区内各物体不可能遭受直接雷击,电磁场没有衰减;
LPZ1:本区内各物体不可能遭受直接雷击,电磁场有可能衰减;
LPZ2:本区内各物体不可能遭受直接雷击,电磁场有进一步的衰减
一个被保护的区域,从电磁兼容的观点来看,由外到内可分为几级保护,最外层是0级,是直接雷击区域,危险性最高,越往里,则危险程度越低。过电压主要是沿线窜入的,保护区的交界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属罩等构成的屏蔽层而形成,电气通道以及金属管道等则经过这些交界面。
三、防雷设计应关注的雷电参数
雷电放电涉及到气象、地形、地质等许多自然因素,有一定的随机性,因而表征雷电特性的参数也带有一定的统计性质。在防雷设计中,我们对雷暴日、雷电流波形、幅值等参数比较关心。
1、雷暴日
为了表征雷电活动的频率,采用年平均雷暴日作为计算单位。 无论一天内听到几次雷声,只要有一次,该天就记为一个雷暴日,一天有多次,仍记为一个雷暴日。雷暴日数与纬度有关,在炎热潮湿的赤道附近雷暴日数最多,两极最少。。10月以后,除江南以外,其他地区的雷电活动几乎停止。
2、雷电流波形
雷电流是一个非周期的瞬态电流,通常是很快上升到峰值,然后较为缓慢的下降。雷电流的波头时间是指雷电流从零上升到峰值的时间,又称为波前时间;波长时间是指从零上升到峰值,然后下降到峰值的一半的时间,又称为半峰值时间。由于在雷电流波的起始和峰值处常常叠加有振荡,很难确定其真实零点和到达峰值的时间,因此,我们常用视在波头时间T1和视在波长时间T2来表示雷电流的上升时间和半峰值宽度,一般记为T1 /T2 。在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有:8/20us、10/350us(电流波)、10/700us以及1.2/50us(电压波)等。
3、雷电波频谱分析
雷电波频谱是研究避雷的重要依据。从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布,根据这些数据可以估算信息系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小,进而确定适当的避雷措施。通过对雷电波的频谱分析可知:(1)雷电流主要分布在低频部分,且随着频率的升高而递减。在波尾相同时,波前越陡高次谐波越丰富。在波前相同的情况下,波尾越长低频部分越丰富;(2)雷电的能量主要集中在低频部分,约90%以上的雷电能量分布在频率为10kHz以下。这说明了在信息系统中,只要防止10kHz以下频率的雷电波窜入,就能把雷电波能量消减90%以上,这对避雷工程具有重要的指导意义。
4、雷电过电压的形成
雷电对信息设备产生危害的根源是雷电电磁脉冲。雷电电磁脉冲包括两个方面,雷电流和雷电电磁场。雷电流是产生直击雷过电压的根源,而雷电电磁场则是产生感应雷过电压的根源。
对于通信设备而言,雷电过电压的来源主要有以下几种:
(1)感应过电压:感应过电压是指雷击建筑物或其近区时,瞬态空间电磁场造成设备的损坏。感应过电压包括电磁感应和静电感应两个分量。 静电感应过电压是由电容性耦合产生的,而电磁感应过电压则是由电感性耦合产生的。 对于建筑物内的各种金属环路或电子设备而言,电磁感应分量大于静电感应分量。
(2)雷电侵入波。雷电侵入波又称为线路来波。当雷云之间或雷云对地放电时,在附近的金属管线上产生的感应过电压(包括静电感应和电磁感应两个分量,但对于长距离线路而言,静电感应过电压分量远大于电磁感应过电压分量)。该感应过电压也会以行波的方式窜入室内,造成电子设备的损坏。
(3)反击过电压。雷电反击是指雷击建筑物或其近区时,造成其附近设备的接地点处地电位的升高,使设备外壳与设备的导电部分间产生高过电压(称为反击过电压),而导致设备的损坏的现象。
小结:防雷区域的划分对于防雷工作是非常重要的,一定要牢记,雷电的参数:雷暴日、波形、过电压的形成等等对于电子设备的防雷保护也是有着重要意义,首先要充分了解雷电,针对其性能采取科学的防雷手段,总有一天人类会战胜雷电!