随着现代社会的发展,建筑物的规模不断扩大,其内各种电气设备的使用日趋增多,尤其是计算机网络信息技术的普及,建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷 击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生,所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。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变化与导体感应出 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LPZ0A,LPZ0B,LPZ1,LPZn+1等区(各区的具体含义本文不再赘述)。将需要?;さ目占浠治煌姆览追智?,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?;て髟诤未σ院沃址绞绞迪钟牍餐拥靥宓鹊缥涣?。
建筑物直击雷的?;で蛭狶PZOA区,其?;ど杓埔盐缙杓迫嗽彼熘?,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,将强大的雷电流入大地。建筑物感应雷的 ?;で蛭狶PZ0B,LPZ1,LPZn+1区,即不可能直接遭受雷击区域;感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的,形成感应雷电压的机率很高,对建筑物内 的电气设备,尤其低压电子设备威胁巨大,所以说对建筑物内部设备的防雷?;さ闹氐闶欠乐垢杏兹肭?。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径:
?。?)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0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备;另外低压线路也 可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测,低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV,完全可以击坏各种电气设备,尤其是电子信息设备。
?。?)由建筑物内计算机通信等信息线路入侵;可分为三种情况:
?、俚钡孛嫱怀鑫镌庵被骼状蚧魇?,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。
?、诶自贫缘孛娣诺缡?,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。
?、廴敉ü惶醵嘈镜缋铝硬煌丛吹牡枷呋蛘叨嗵醯缋缕叫衅躺枋?,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。
?。?)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?;ぜ扑慊?,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100伏以下,因此必须建 立多层次的计算机防雷系统,层层防护,确保计算机特别是计算机网络系统的安全。
由此可见,对建筑物内各电气设备进行防感应雷?;ど杓剖潜夭豢缮俚囊幌钅谌?;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。
目前,在感应雷的防护当中,电涌?;て鞯氖褂靡讶涨髌捣?;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?;さ缙璞傅哪康?。
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?;て鞅匦肽艹惺茉て谕ü堑睦椎缌?,并应符合以下两个附加要求: 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?;て鞯淖畲笄辜由掀淞蕉说母杏Φ缪褂τ胨粝低车幕揪邓胶蜕璞冈市淼淖畲蟮缬康缪剐饕?致。
现在,我们根据国家标准《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进行电涌?;て鞯淖畲蠓诺绲缌鞯难≡?。
一、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200KA,波头10us;二次雷击电流幅值为50KA ,波头0.25μs;根据图1,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=11.11KA;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=2.78KA;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11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA,而在电涌?;て鞒惺?0/350 μs的雷电波能量相当于8/20 μs的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20 μs波形电涌?;て鞯淖畲蠓诺绲缌魑?1.11*8=88.9KA;即设计应选用电涌?;て鱏PD的最大放电电流为100KA,以HY公司产品为例,选用HY38P-100J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?;て饔υ谧芘涞缂浯Π沧?,即在LPZ0A,LPZ0B 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?;て?,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20 μs),故此处应选用电涌?;て鱏PD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以HY公司产品为例,选用HY38P-40型。
二、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150KA,波头10μs;二次雷击电流幅值为37.5 KA,波头0.25μs;根据图1,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=8.33KA;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=2.08KA;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 8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA,而在电涌?;て鞒惺?0/350 μs的雷电波能量相当于8/20 μs的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20 μs波形电涌?;て鞯淖畲蠓诺绲缌魑?.33*8=66.6KA;即设计应选用电涌?;て鱏PD的最大放电电流为65KA,以HY公司产品为例,选用HY38P-80 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?;て饔υ谧芘涞缂浯Π沧?,即在LPZ0A,LPZ0B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?;て?,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20 μs),故此处应选用电涌?;て鱏PD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以HY公司产品为例,选用HY38P-40型。
三、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100KA,波头10us;二次雷击电流幅值为25KA ,波头0.25μs;根据附图1,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100*50%/3/3=5.55KA;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=1.39KA;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5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA,而在电涌?;て鞒惺?0/350 μs的雷电波能量相当于8/20 μs的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20 μs波形电涌?;て鞯淖畲蠓诺绲缌?5.55*8=44.4KA;即设计应选用电涌?;て鱏PD的最大放电电流为40KA,以HY产品为例,选用HY38P-40 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?;て饔υ谧芘涞缂浯Π沧?,即在LPZ0A,LPZ0B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?;て?,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20 μs),故此处应选用电涌?;て鱏PD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以HY公司产品为例,选用HY38P-40型。在供电线路中,电涌?;て鞯木咛灏沧耙越铣S玫腡N-S系统,TN-C-S系统,TT系统为例,示意如下:
1)TN-S系统过电压?;し绞?span class="Apple-converted-space">
2)TN-C-S系统过电压?;し绞?span class="Apple-converted-space">
3)TT系统过电压?;し绞?
综上所述可见,在防雷?;ど杓浦?,总的防雷原则是采用三级?;ぃ?
1.将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散;
2.阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压;
3.限制被?;ど璞干侠擞抗缪狗担ü缪贡;ぃ?。这三道防线,缺一不可,相互配合,各行其责。目前通常作法是以下三点:
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?;さ?,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一个供电单元,应在供电线路的各部位(防雷区交接处)逐级安装电涌?;て?,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?;て鹘懈杏追阑ね?,还应采用等电位联结方式来进行防雷?;?,本文不再叙述。
作为电气设计人员都非常清楚,建筑物的防雷?;ど杓剖且幌罴燃虻ビ址彼龅哪谌?,但对建筑物的安全使用,电气设备的正常运行有着至关重要的作用,所以还有待于各位电气设计 人员作进一步的研究与探讨;同时必须严格按照国家规范,善为谋划,精心设计。
转自-中国防雷网