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雷電電磁脈沖(LEMP)是滅串打雷時產牛的作為干擾源的強大閃電流及電磁場。雷電電磁脈沖的感應范圍很大,對建筑物、人身和各種電氣設備及管線都會有不同程度的危害。這種危害就是雷電電磁脈沖產生的于擾。建筑物內的浪涌保護器雷電電磁脈沖干擾有以下三種情況;
(1)天空中雷電波的電磁輻射對建筑物內電力線路、信號線路和電子設備的電磁干擾。
(2)在建筑物的防雷裝置接閃時,強大的瞬間雷電流對建筑物內電力線路、信號線路和電子設備的干擾。
(3)由外部各種強、弱電架空線路或電纜線路傳導的電磁波對建筑物內電子設備的干擾。
2.雷電電磁脈沖防護
現(xiàn)代電子技術日益向高精度、高靈敏度、高頻率和高可靠性方向發(fā)展。這些電子設備非常靈敏,但耐壓很低,一般電子設備都承受不了i5V的電壓波動。以各種計算機為例,當雷電電磁脈沖的磁場強度超過o.07G時,就會引起計算機的誤動作,當磁場強度超過2.4G時,就會造成計算機的永久性損壞。因此,必須對雷電電磁脈沖采取必要的防護措施。
雷電電磁脈沖防護是電磁脈沖安全防護的一部分,浪涌保護器是針對由自然界雷電所引起的高能電磁脈沖的防護,是通過組成攔截、疏導最后泄放人地的一體化系統(tǒng)方式,以防止由直擊雷或雷電電磁脈沖對建筑物本身或其內部設備造成損害的防護技術。
隨著社會信息化進程的加快及微電子設備的普遍應用,人們對雷擊過電壓及其他各種侵人波過電壓的防護越來越重視。但目前國內防雷產品的開發(fā)研制及應用中,還較多地依賴于傳統(tǒng)的防雷經驗和有限的模擬實驗,而對理論研究重視不夠。在信息時代的今天,各種微電子設備的應用越來越廣泛。然而,這些敏感微電子設備的工作電壓卻在不斷降低,其數(shù)量和規(guī)模不斷擴大,因而其受到過電壓特別是雷電電磁脈沖的侵襲而遭受損壞的可能性也就大大增加,其后果可能是造成整個系統(tǒng)的運行中斷,所帶來的經濟損失難以估量。因此,人們對低壓配電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)及天線饋線系統(tǒng)的侵人波過電壓保護(即低壓系統(tǒng)防雷保護)也就越來越關注。
目前,人們對低壓配電系統(tǒng)、倌號系統(tǒng)及天線饋線系統(tǒng)的侵入波過電壓保護的考慮還只停留在實踐、實驗的環(huán)節(jié)上,缺乏深入的理論研究。
在GB 500572010《建筑物防雷設計規(guī)范》(以下稱“規(guī)范”)增添了浪涌保護器“防雷擊電磁脈沖”章節(jié)。在“規(guī)范”巾闡述的“雷擊電磁脈沖”是一種子擾源。雷電擊中防雷裝置接閃器時,浪涌保護器在閃電放電的同時,雷擊電磁脈沖從作為發(fā)生源的閃電通道向周圍很遠的地方傳輸。其傳輸途徑分兩種:
(1)空間傳輸?shù)妮椛涓蓴_,閃電通道和引導閃電電流的引導物體大部分起著輻射天線的作用,它們向周圍空間輻射電磁波.
(2)導線傳輸?shù)膫鲗Ц蓴_,雷電電磁千擾通過電力傳輸線、信號線、地下或地上電纜線、天線饋線、多種金屬管等導體傳輸。
因為在“規(guī)范”中闡述的雷擊電磁脈沖包含雷電流,所以“規(guī)范”開始就明確防雷擊電磁脈沖的前提條件要防直擊雷,即首先根據(jù)建筑物的防雷分類,確定屬于哪類防雷,矗低標準也要按三類防雷建筑設置防直擊雷措施。對于防止被雷電擊中的電位升高而引起危害,就要進行等電位連接。
對于采用鋼筋混凝上和鋼結構的建筑物,防雷裝置可利用其梁、板、柱子及基礎內的鋼筋,相互間采用焊接或綁扎,形成一籠形避雷網,等電位連接可利用這一浪涌保護器籠形避雷網,該等電位連接的地方應進行可靠的電氣連接。為/在防雷區(qū)界面上將所有通過界面的金屬物做等電位連接,就要了解進㈩建筑物的各種外來導電物、電力線、通信線、各種金屑管道等設施,這有利于在LPZB與LPZI區(qū)界面做等電位連接和選擇電涌保護eS。
防御雷電電磁脈沖干擾的理想解決方案是籠式避雷網,它利用的是法拉第籠原理。建筑物的金屬結構物遍及各處,不用很多鋼材就可祖容易連接起來形成法拉第籠,從而使建筑物內的電子設備得到很好的屏蔽。屏蔽做得好,不僅能防御空間電磁波的輻射,而且還可使律筑物內部的分流和均雁達到最佳效果。
屏蔽的做法應根據(jù)建筑物內電子設備的要求決定,山于設備的性質不同,因此,有的要求僅對設備本身做屏蔽,確·的要求在設備與設備之間做屏蔽,還有的要求在機房做屏蔽。在設計中可以按照電子設備的多少、氰簡、重要程度、擺放位置及進出管線的具體情況劃分防雷區(qū),以取得良好的屏蔽、等電位和接地效果。
防御雷電電磁脈沖對室內布線的要求非常嚴格,由于用作引下線的鋼筋混凝土柱內的鋼筋和整個建筑物的屏蔽網都在外墻處,雷電流需經此處的鋼筋分流到接地裝置上,所以外墻處的電流密度大,電磁場強。浪涌保護器因此,建筑物中的電源和通信等線路的主干線不應靠近外墻,最好設置在建筑物的中心部位,如電梯井在中心部位,可設置在電梯井的近旁。建筑物內的各種信號饋線都要穿金屬管保護或采用雙層屏蔽電纜(或同軸電纜)。在一些有特殊要求的電子設備的電源側,還應加裝電涌保護器、隔離變壓器、穩(wěn)頻、穩(wěn)壓及濾波等裝置。
防御雷電電磁脈沖對接地的要求也很嚴格,電子系統(tǒng)的低頻信號工作接地應采用單點接地系統(tǒng),在整個建筑物內的接地線應為樹于式布置。各層或各段的低頻信號丁作接地均應直接接到單點接地板上,不得形成環(huán)路。單點接地系統(tǒng)不應與用作防雷引下線的柱子平行,以防強磁場干擾。
由于是利用建筑物結構鋼筋作屏蔽,因此,必須采用綜合共同接地方式,即將防雷接地、電源的丁作接地,以及各種裝置的外殼、金屬管外皮和高頻電子設備的信號接地都統(tǒng)一接到莊筑物內的接地母線板上,接地母線板由接地于線引至室外接地裝置上。為避免雜散電流,浪涌保護器單點接地系統(tǒng)必須采用絕緣線,其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎或室外接地裝置連接。各層單點接地系統(tǒng)的區(qū)域接地板或終端接地板如需要與綜合共用接地系統(tǒng)的裝置接地板連接,應在它們之間加裝殘壓峰值不大于宵流300V的放電管或壓敏電阻。綜合共用接地的電阻一般應在lfi以下,對于有特殊要求的電子設備,其阻值應在o.5n以下。確定接地電阻時,應考慮各種設備對接地電阻值的要求,在所要求的各種阻值下,應取最低值。