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【转载】雷电防护基本原理

已有 1147 次阅读2009-10-11 19:48 | 关键词:

雷电防护基本原理


雷电是门综合多学科的边缘科学,目前国内外各高等院校尚无雷电专业,相关的专业书籍也是非常少。我们根据自己多年的实践工作经验,从基本理论入手,较系统地介绍了各系统防雷基本原理。
雷电是一种宏伟状观的自然现象,最初人类对雷电的认识主要体现在人感觉到的“闪电”、“雷鸣”。随着科学的发展,人类对雷电有了较为深刻的认识,已经明确雷电就是一种“电”。雷电带来的灾难主要是伤害生灵、破坏建筑物、损毁财富等……随着微电子技术的不断发展和应用,雷电危害主要体现在对弱电子设备的破坏。
200多年前富兰克林等科学家发明了避雷针并创立了初步的雷电理论,这标志着人类与雷电斗争中取得了阶段性胜利。200多年后的今天,由于广大科技工作者不断努力,已经创立了较为完善的雷电理论。掌握了防护雷电的较为有效的方法,各国及国际上的一些组织都建立自己的雷电防护标准,实践证明这些标准的执行大大降低了雷电所造成的灾害。
现代防雷电理论对雷电现象的描述是:雷云(带负电荷,也可能是同时带有正负电荷)之间或雷云对地面上某一点放电及这一放电引起的诸多现象。
从形式上来讲,雷击可分为直接雷击和感应雷击两种,直接雷击是指雷云之间或雷云对地面上某一点直接放电。感应雷击是直接雷击发生时由于电磁感应或静电感应而引起的雷击。因为它是伴随着直接雷击而发生,通常也称为二次雷击。
现代防雷理论将雷电防护当作一个系统工程因为“雷电是一种不以人的意志而转移的,突发生、少概率的自然现象”只有全面地综合地考虑才能大大地降低雷电灾害,雷电防护的基本原理也是从直接雷击和感应雷击两方面来考虑的。
直接雷击防护的基本原理是:人为地为雷云建一条放电通路,雷云一旦形成就一定得找一个地方放电,如果我们人为地为雷云建立一条放电通路,可让雷电沿此通路泄到大地,不让其流经建筑物等。从而达到了保护的目的。防直接雷击系统的结构是:接闪器、引下线,地网,接闪器就是人们所常说的避雷针,避雷带等。放电过程上:雷云先击穿接闪器现雷云之间的空气,由此雷云就通过这一空气通路对接闪器放电,放电电流沿着引下线流到地网。再由地网将电荷疏散中和。
感应雷击防护的基本原理是:在可能引入感应雷电的线路上安装恰当的过电压保护装置,让雷电在此流入大地,同时做好室内电磁屏蔽各等电位连接,这样雷电使所有设备成一等电位体,同时雷电流经过电压,保护器流入大地,iec将这种装置称为防浪涌保护器,我们习惯称防雷器。
对于直接雷击的防护,各国及国际上一些组织都有较为成熟的标准,我国的标准为《建筑物防雷设计规范》gb50057-94。而对感应雷击的防护大都还没有统一的规范,各国的某些部委立了一些行业标准,国际上的一些组织也只有一些指导性的标准,这主要是因为:感应雷击电流入侵的途径都与实地情况有很大的关系。不可能用统一的模式支套,只能在一基本原则指导下,具体情况具体分析,把雷电防护当成一系统工程来做。
雷电防护

自从富兰克林发明了比雷针以来,随着科技的进步,雷击的防护理论和防护措施有很大的突破。
按照目前的雷电理论,雷电的防护主要包括防直接雷击防护和防感应雷击防护两大部分。
1、 直接雷击的防护
防护原理:是用接闪器将雷电经引下线泄入大地。
防护装置:主要包括接闪器、引下导体、地网三大部分,其中接闪器通常用避雷针、避雷带等。引下导体用一定截面积的钢筋或钢管。地网是指埋在地下用来泄放雷电的金属件,地阻有一定的要求。
   这方面在国标《建筑物防雷设计规范(50057-94)》中有详细论述。本篇就不再多说了。
2、 感应雷击防护
防护原理:是在有可能引入感应雷电的地方安装防雷器或对可能感应到雷电的导体加以屏蔽以及合理布线等措施。
途    径:根据目前的雷电知识,我们认为感应雷电进入建筑物内设备的途径主要有:
①沿高压线经变压器入侵的感应雷击。高压线路一般是经过一些空旷地区或高地,最容易成为雷电的上行先导,受到直接雷击机率较大。
②通信线路在传输途中感应雷击。雷云之间或对大地发生闪击,对附近架空或埋地的电缆产生强大的电磁感应,比如公众电话线路,最容易受到这种感应雷击。
③高压地反击作用。比如在城市建筑集中的地区或有高大树木的地方,高层建筑避雷针或树木首先接闪,雷电流迅速流入大地,同时由于地阻的存在,在大地产生了高压区,对埋在在附近低电位的电缆产生感应雷电。感应雷电通过电缆直接击坏设备。
④建筑物内瞬变空间电磁对通信线路的感应。由于雷击在建筑物上或者其邻近地区放电,可以在该建筑物内部或者在一定区域内产生强大的瞬变空间电磁场,对外于建筑物内或这一区域内的电气环路产生一定的瞬态感应雷电压。由于这一瞬态雷电压超过设备通信接口电路(或者其接口芯片)自身所能承受的最大冲击电压时,就可能造成通信接口设备的损坏。
防护措施:
①主要是在被保护设备前端安装有效的防雷器(包括电源防雷器(三相和单相两种)和信号防雷器)。
②电缆线路的合理布放、附加屏蔽等也是一种有效的保护措施。
③另外地反击的影响因素由于防雷界无统一的认识,所以其危害影响和防护措施都没有一致的看法。但防雷接地阻必需小于10欧,否则会影响整体防雷效果。

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路过

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雷人

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