試論建筑物內(nèi)電氣設(shè)備防雷的設(shè)計
作者:王凱民 溫彥春
評論: 更新日期:2011年08月08日
摘? 要:我國每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時有發(fā)生,所造成的損失非常巨大。通過多年對建筑防雷設(shè)計方面的學(xué)習(xí)和研究,總結(jié)一些經(jīng)驗和同行共勉。
關(guān)鍵詞:建筑物;電氣設(shè)備;防雷;設(shè)計
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??? 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展,建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大,其中各種電氣設(shè)備的使用日趨增多,尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普及,建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設(shè)備。我國每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時有發(fā)生,所造成的損失非常巨大。因此建筑物的防雷設(shè)計就顯得尤為重要。
??? 直擊雷和感應(yīng)雷是雷電入侵建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的兩種主要形式。直擊雷是雷電直接擊中線路并經(jīng)過電氣設(shè)備入地的雷擊過電流;感應(yīng)雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓,過電流對電氣設(shè)備的毀壞。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000年版)規(guī)定,建筑物的防雷區(qū)劃分為LPZOA,LPZOB,LPZ1,LPZn+1等區(qū)(各區(qū)的具體含義本文不再贅述)。將需要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷分區(qū),是為了規(guī)定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位聯(lián)結(jié)點的位置,從而決定位于各區(qū)域內(nèi)的電子設(shè)備采用何種電涌保護(hù)器在何處以何種方式實現(xiàn)同聯(lián)合接地體的等電位聯(lián)結(jié)。
??? 建筑物直擊雷防護(hù)的保護(hù)區(qū)域為LPZOB區(qū),其保護(hù)設(shè)計已為電氣設(shè)計人員所熟知,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000年版),設(shè)計由避雷網(wǎng)(帶),避雷針或混合組成的接閃器,基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋網(wǎng)、柱筋及鋼屋架等構(gòu)成一個整體,避雷網(wǎng)通過全部立柱基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地體,將強大的雷電流入大地。建筑物感應(yīng)雷的保護(hù)區(qū)域為LPZOB,LPZ1,LPZn+1區(qū),即不可能直接遭受雷擊區(qū)域;感應(yīng)雷是由雷擊電磁脈沖感應(yīng)而產(chǎn)生的,形成感應(yīng)過電壓的機率很高,對建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備,尤其對低壓電子設(shè)備威脅更大,所以說對建筑物內(nèi)部設(shè)備的雷電保護(hù)的重點是防感應(yīng)雷入侵。感應(yīng)雷產(chǎn)生的過電壓、過電流主要有以下三個途徑:(1)由供電線路入侵;高壓電力線路遭直擊雷襲擊后,經(jīng)過變壓器耦合到各低壓0.38KV/0.22KV線路后傳送到建筑物內(nèi)各低壓電氣設(shè)備;另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或由于附近雷閃感應(yīng)出過電壓。據(jù)測,低壓線路上感應(yīng)的雷電過電壓平均可達(dá)10KV,完全可以擊壞各種電氣設(shè)備,尤其是電子信息設(shè)備。(2)由建筑物內(nèi)信息線路入侵;可分為三種情況:①當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌馐苤睋衾讜r,強雷電壓將鄰近土壤擊穿,雷電流直接入侵到電纜外皮,進(jìn)而擊穿外皮,使高壓入侵線路。②雷云對地面放電時,在線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓,擊壞與線路相連的電氣設(shè)備,通過設(shè)備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播,涉及面廣,危害范圍大。③若通過一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時,當(dāng)某一導(dǎo)線被雷電擊中時,會在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓,擊壞低壓電氣設(shè)備。(3)地電位反擊電壓通過接地體入侵;雷擊時強大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄入大地,在接地體附近放射型的電位分布,若與有連接電子設(shè)備的其他接地體靠近時,即產(chǎn)生高壓地電位反擊。建筑物防直擊雷的避雷裝置接受了強大的雷電流通過引下線入地,在附近空間產(chǎn)生強大的電磁場變化,會在相鄰的導(dǎo)線(包括電源線和信號線)上感應(yīng)出雷電過電壓,因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護(hù)計算機,反而可能引入了雷電。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電路芯片耐壓能力很弱,通常在100伏以下,因此必須建立多層次的防雷系統(tǒng),層層設(shè)防,確保計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。由此可見,對建筑物內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行防感應(yīng)雷保護(hù)設(shè)計是必不可少的一項內(nèi)容;設(shè)計的合理與否,對電氣設(shè)備的安全使用與運行有著至關(guān)重要的作用。