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电子信息时代防雷技术

时间:2023-05-24作者:admin点击:18454次
电子信息时代防雷技术
  20世纪70年代后,由于电子信息、航天技术的发展,半导体集成技术和微电子技术的普遍应用,导致雷电的电磁干扰、闪电脉冲的危害越来越严重。因此,防雷技术逐渐由电气时代向电子信息时代迈进。电子信息时代防雷的主要目的表现在以下几个方面。
  (1)防止雷电直接击在建构物上产生电效应、热效应和机械效应危害。
  (2)防止雷电以金属导线或金属管道为通道,以雷电波的形式侵入建构物内,危害室内人身安全和毁坏设备。
  (3)防止因雷雨云闪电时,强大的脉冲电流使云中电荷与地面中和,从而引起静电场的强烈变化,导致附近导体上感应出与先导通道符号相反电荷产生的高电位对电子设备和易燃易爆场所的危害。
   (4)防止雷电的电磁场感应危害,当雷电流在微秒级时间内,从零变化到几十千安,在其周围空间中产生瞬变的强电磁场,线路上感应电动势会造成危害;同时闪电可辐射从频率为几赫兹的极低频率直到几千兆赫兹的特高频率,当被保护物距离雷电较近时,主要受静电感应影响;当被保护场距离雷电较远时,主要受电磁辐射的影响,轻则干扰信号线、天线等无线电通信,重则损坏仪器设备、引起易燃易爆场所产生火花,甚至发生爆炸。
  电子信息时代的防雷方法主要有对雷电流进行分流、泄流和阻断雷电波入侵,以及对保护设备进行屏蔽、等电位等防雷技术及其综合应用。
  人类还不可能完全控制雷电,但是经过长期的摸索与实践,已积累了很多有关防雷的知识和经验,形成了一系列对防雷行之有效的方法和技术,这些方法和技术对各行各业行之有效地预防雷电灾害具有普遍的指导意义。
1.接闪
  接闪是指在一定范围内出现的闪电(直接雷击)不能任意选择放电通道,而只能按照人们事先设计的防雷系统及规定通道将能量泄放到大地中去。用来接闪的装置称为接闪器。在国家标准《建筑物防雷设计规范》中说明:接闪竿、接闪带(线)、接闪网是直接接受雷击的装置,统称为接闪器。
  在建筑物外部防雷中,通过接闪器接闪后,强雷电流通过规定通道泄入地面,可有效防止雷电流对建筑物自身的损毁;同时,在接闪后泄流的过程中,要注意防雷电感应。外部屏蔽可阻止雷电流产生的强烈电磁场对处在相邻位置的人或物造成伤害。雷电感应还会对建筑物内部的电子、电气设备及人身造成损害,因此,要在电子和电气设备线路前加装电涌保护器,防止瞬态过电压沿线路击毁设备。
  到了20世纪,人们开始认识到雷电感应的危害。1914年,德国人W. Peterson提出了接地避雷线(接闪线)防雷的理论;后来美国人F. W. Peek 和W. W. Lewis 也认识到对电力线路的威胁不仅来自雷电直击,还有雷电感应。直到20世纪30年代后期,人类才取得共识:对应100kV 以上的供电线路,避雷线是防避直击雷的基本保护措施,其功能类同接闪竿。
  接闪带是指在平顶房屋顶四周女儿墙或坡顶屋的屋脊、屋檐上装上金属带作为接闪器,并把它与大地进行良好的连接即可得到较好的避雷效果。
  接闪网是指利用钢筋混凝土结构中的钢筋网进行雷电保护,必要时可以添加辅助的接闪网,因此,接闪网又称暗装接闪网。
2.均压
  接闪装置在捕获雷电时,引下线立即升至高电位,会对防雷装置周围尚处于低电位的导体产生旁侧闪络,使其电位升高,进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险;最简单的办法是采用均压环:将处于低电位的导体等电位连接起来,一直到接地装置。如果金属设施、电气装置和电子设备与防雷系统的导体,特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时,则应该用导线把它们与防雷装置进行等电位连接。这样在闪电电流通过时,可保证导电部件之间不产生有害的电位差,不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。
3.接地
  防雷接地就是让已经进入防雷装置的闪电能量泄放入大地。良好的接地才能有效地降低引下线上的电压,避免发生反击。过去有些规范要求电子设备单独接地,目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作。20世纪90年代之前,通信导航装备以电子管器件为主,采用模拟通信方式,模拟通信对干扰特别敏感。为了抗干扰,通信导航装备都采取电源与通信接地分开的办法。现在,防雷工程领域不提倡单独接地。在IEC标准和ITU 相关标准中都不提倡单独接地,美国标准IEEE Std1100—1992 也不建议采用任何一种所谓分开的、独立的、计算机的、电子的或其他大地接地体作为设备接地导体的一个连接点。接地是防雷系统中最基础的环节,如果接地不好,所有防雷措施的防雷效果将都不能发挥出来。
4.分流
  分流就是在一切从室外来的线路(包括电力电源线、电话线、信号线、天线的馈线等)与接地线之间并联电涌保护器。当线路上产生的过电压波沿着这些线路进入室内或设备时,电涌保护器的电阻突然降到低值,近于短路,将雷电流分流入地。
  采用分流这一防雷措施时,应特别注意电涌保护器性能参数的选择,因为附加设施的安装会影响防雷装置的性能。例如,信号电涌保护器的接入应不影响系统的传输速率;天馈电涌保护器在通带内的损耗要尽量小;若使用在定向设备上,要求不能导致定位误差。
5.屏蔽
  屏蔽就是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象遮挡起来,阻隔闪电电磁场从空间入侵。
  浪涌保护是指在雷雨天为应对雷电流击中输电线路而形成的过电压在线路传播时,可通过电涌保护器中的非线性元件将瞬态过电压限制住,并将电涌电流分别泄入大地,从而使电子和电气设备得以保护。
7.躲避
  躲避是指雷雨来临时,关掉运作的设备,截断电流进线,将天线及馈线连接到接地装置。成功的躲避需要一套可靠的雷电探测预警系统,选址应避开容易落雷的特殊地点。
以上防雷方法,必须根据当地闪电的规律,灵活选用。


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