建筑物的综合防雷技术及应用

建筑物的综合防雷技术及应用建筑物的综合防雷技术及应用 雷击是一种自然现象 它的巨大能量众所周知 几个世纪 来 人类对雷击的破坏性的研究 探索和采取预防的措施 已 经有了一套比较成熟的理论 从 emc 电磁兼容 的观点来看 防雷保护由外到内应划分多级保护区 最外层为 0 级 是直接 雷击区域 危险性最高 主要是由外部 建筑 防雷系统保护 越往里则危险程度越底 保护区的界面划分主要通过防雷系统 钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成 从 0 级保护区 到最内层保护区 必须实行分层多级保护 从而将过电压降到 设备能承受的水平 一般而言 雷电流经传统避雷装置后约有 50 是直接泄入大地 还有 50 将平均流入各电气通道 总体防雷原则是 1 将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散 外部保护 2 阻塞沿电源线或数据 信号线引入的过电压波 内部保 护及过电压保护 3 限制被保护设备上浪涌过压幅值 过电压保护 这三道防线 相互配合 各行其责 缺一不可 一 建筑物的综合防雷技术应用一 建筑物的综合防雷技术应用 一 铁路站场 铁路站场直击雷防护重点区域是通信楼 信号楼和户外岔 群咽喉区设备 1 通信楼直击雷防护 利用通信楼附近的高约 45 米微波塔 在塔顶上安装 if3 避 雷针 避雷针安装高度超出塔顶 2 5 米 经计算 避雷针对地 面的保护半径可达 119 米 引下线采用截面大于 12mm 4mm 的镀锌扁钢 防雷接地装置接地电阻小于 1 欧 2 信号楼直击雷防护 利用被保护建筑物信号楼 高度约为 10 米 在信号楼顶部 安装 if3 避雷针 针的安装高度超出楼顶 5 米 经计算 保护 半径可达 109 米 楼顶预埋 350mm 350mm 10mm 厚钢板 便 于焊接避雷针底座 从底座延相反方向焊接引出两条引下线 引下线采用大于 8mm 的圆钢沿楼外墙引下入地 与楼的接地环 相连 防雷接地装置接地电阻小于 1 欧 将避雷针与接地装置 贯通 3 户外岔群咽喉区直击雷防护 铁路站场岔群咽喉区的特点是设备分布较为集中 岔群咽 喉区段长度约 145 米 在岔群咽喉区附近各建立 12 米高的铁塔 塔顶安装 if3 避雷针 经计算 保护半径可达 111 米 引下线 采用截面大于 12mm 4mm 的镀锌扁钢 防雷接地装置接地电 阻小于 10 欧 二 民用机场 民用机场的防雷和防雷击电磁脉冲和内部过电压的保护的 设计与施工既要可靠地设计建筑物外部的防雷击装置 又要完 善考虑建筑物内部的大量电子信息设备的防雷击电磁脉冲和内 部过电压的保护 下面讨论设计中的一些要点 1 外部避雷系统 在机场重要的第一类和第二类防雷建筑物的接闪器以普通 针 带 网相结合为主 如建筑物本身无法实施普通的避雷技 术措施 可采用国外先进的 e s e 提前放电避雷针 在防雷 建筑物的外防雷系统的设计时 应实现总等电位连接和联合接 地 考虑实际应用效果 引下线可考虑使用焊接的主承重柱内 的钢筋引下线逐点检查核实 2 建筑物内部防雷击电磁脉冲和内部过电压保护的设计 应特别重视对由低压电缆引入的雷击电磁脉冲的防护 依 据 gb50057 94 建筑物防雷设计规范 和 iec61312 1 防 雷电电磁脉冲设计的一般原则 以及相关国家 行业标准 对 于安装有大量电子设备 引入 pe 线的金属外壳 i 类耐过压水平 用电设备 依据 iec664 1 的低压配电系统 根据防雷分区的定 义结合等电位连接的作法 对其防雷电电磁脉冲进行分级设计 4 二 测报工作中防雷技术的应用二 测报工作中防雷技术的应用 一 水文测报系统 水文报汛是在规定的时间内进行 在时间上没有选择的余 地 水文缆道架设地野处 加之缆道的主索 工作索等均是钢 材 属导电体 易受雷击 为不影响水文测验 必须对缆道进 行防雷避雷设施建设 1 水文缆道设施防雷避雷 水文缆道跨度较小 可采用避雷针防雷 跨度较大时 避 雷针则无法兼顾整个跨度缆道 采取避雷线的方式避雷 在缆 道主杆上端架设一个高 3m 以上的避雷塔 然后在避雷塔安装 避雷线 使避雷线 钢支架用扁钢与地网连接 要求避雷线采 用截面积不小于 35mm2 的镀锌钢绞线 引下线优先采用直径不 小于 8mm 的圆钢 地网电阻不大于 4 缆道感应雷的防护主 要是依靠电源防雷 信号防雷 合理的地网铺设等措施可减少 或杜绝感应雷的影响 长江委水文局上游局的大多水文站均采 用在左右岸钢支架上端架设一个高 3 5m 的避雷塔 安装避雷 线 并与地网连接 防雷避雷效果明显 2 水位 雨量仪器防雷避雷 采用防雷针 引下线 地网的防雷系统来防止水位 雨量 仪器直接雷击 由于水位 雨量观测在野外进行 其观测的设 备 雨量筒 卫星天线 太阳能板都安装在自记井顶部 自记 井顶部最大直径不超过 2m 因此 避雷针也只能安装在自记井 顶部 假如卫星天线的高度为 1 0m 当避雷针高度则为 2 7m 时 可将天线置于以避雷针为圆心 半径约 3m 的有效保护范 围内 避雷针的保护角度按 60 算 避雷针最好安装在海事卫星 天线的东北方向 因西南方向为卫星登陆方向 为避免电源线将感应雷传入仪器 采用太阳能电池浮充供 电 水位 雨量信息传输的信号线采用屏蔽线 将信号线通过 pvc 套管从地下引入报汛站 报汛站通过 pstn 或网络将水位 雨量信息传送至水情分中心 报汛站还可通过备用信道 海 事卫星 或北斗卫星 直接将水位 雨量信息发送至水情分中 心 3 水情分中心防雷系统 水情分中心一般都建设在大 中城市 地理 地质条件都 给地网的布设增加了困难 但避雷针的安装严格按照 60 度保护 角的要求安排避雷针与卫星天线 太阳能板的距离 二 天气雷达 天气测报系统雷达的施工建设工作中同样需要考虑防雷避 雷 科学工作者在建设思茅新一代天气雷达中应用了特别的综合 防雷技术 并对具体设计工作做了报道与分析 1 接闪 采取了避雷针 带组合保护的方式 既在雷达探测楼顶部 距天线罩外缘 3 5m 处等圆周 等间距安装 4 棵等高 10m 的玻 璃钢避雷针 并沿屋面女儿墙顶部安装架空高度为 0 3m 的避雷 带 使雷达天线和建筑物处以避雷针 带组合保护的直击雷防 护区 2 屏蔽 采取了沿机房四周墙体及窗框敷设 150cm 150cm 的金属 屏蔽网格 把机房内电气设备 包围 起来 并做好各类设备外 露可导电部件的接地 使室内雷达设备处以第一 二 三层屏 蔽防护区内 3 均压连接 采取的方法是 从建筑物的基础开始 逐层逐项地将同一 层面 同一入口处和雷电防护区交界点的金属构件作等电位连 接 形成等电位连接网络 均压连接是一项比较烦杂的工作 是防雷设计与施工质量的主要评判因素之一 4 浪涌保护 采用电压开关型和电压限制型浪涌保护器进行防护 供电 系统采取 3 级防护 spd1 安装在距雷达站 100m 处的变压器低 压侧电源总配电箱上 在三根相线上选用 i 级分类试验用冲击 电流 iimp 通过幅值电流 50ka 10 350 s 的 spd spd2 安装在雷 达站建筑物配电盘上 在三根相线和中性线上选用标称放电电 流 40ka 8 20 s 的 spd spd3 安装在雷达主机房分配电盘上 在三根相线和中性线上选用标称放电电流 10ka 8 20 s 的 spd 5 接地 天气雷达站的接地处理遵循 共地不共线 的接地原则 即 将防雷地 电源地 电源保护地 防静电地和逻辑地等各种接 地分别就近就便汇入一个合格的公共接地网 天气雷达站的接 地 除利用建筑物的自然接地体外 还增设了约 5000 人工辅 助接地体 形成的公共接地网接地电阻为 0 8 满足了天气雷 达站在土壤电阻率条件下对接地电阻值的要求 三 电信系统的综合防雷技术应用三 电信系统的综合防雷技术应用 防雷接地不但是建筑物必须考虑的内容 电气系统和电子 设备也必须考虑防雷 一 有线电视系统 catv 系统的防雷接地应包括 3 个部分 前端 干线 含超 干线 和分配系统 1 前端部分的防雷接地 前端机房一般不是独立的建筑 因此 整个建筑物的防雷 接地系统可以保护前端机房内系统设备的安全 故不必重新做 防雷接地 但有几点须引起注意 雷电可能从接收天线串入前 端系统 播出机房地板须采用防静电地板 信号电缆与电力电 缆分沟敷设 在电力线明线引入时 雷电有可能从电源网串入 2 干线部分的防雷接地 catv 系统的干线 含超干线 部分包括电 光 缆和干线 设备 如放大器或光接收机等 两项内容 该部分置于室外 必须考虑防雷 2 1 电 光 缆的防雷接地 对于走地下管道的电 光 缆 应在引下和引上处将金属 管道或电缆金属外皮与防雷接地装置相连 市区架空电 光 缆吊线的两端和架空电 光 缆线路中的金属管道均应接地 郊区旷野的架空电 光 缆线路要在分支杆 引上杆 终端杆 角深大于 1m 的角杆 安装放大器的电杆及直线线路每隔 10 15 根电杆上加装避雷针 吊线应接地处理 接地装置用 35 mm 35 mm 2000mm 角钢或直径 10mm 以上圆钢 埋深 2m 2 2 干线设备的防雷接地 光接收机 干线放大器和供电器的外壳均应就近接地 但 不得与电源变压器和有线广播的接地线相连 对需要外线电源 的放大器 供电器 应按防雷标准要求增设电源避雷器 二 机房系统 1 等电位连接和共用接地系统 对于机房系统防雷设施 等电位连接的关键是在信息系统 机房内布设星形结构 s 型 或网形结构 m 型 或 s 型与 m 型组 合的等电位连接网络 使得机房内的电气和电子设备的金属外 壳 机柜 机架 屏蔽线外层 及各种电涌保护器 spd 接地 端均能够实现最短的距离就近与等电位连接网络连接 优化接 地型式的设计应选择一些导电性好 热稳定性强 耐腐性和承 受雷电流能力高的接地材料 如高效防腐降阻剂 铜 铸钢接 地极 离子接地极等 2 屏蔽 雷电电磁场强度的衰减计算能为信息系统设备布置及采取 相应的屏蔽措施提供指导意见 根据计算结果信息系统的主机 房一般应选择在大楼的低层中心部位 信息系统设备应尽量远 离建筑物的外墙结构柱 设置在雷电防护的最高防护级别区域 内 3 电涌保护器的选择和应用 3 1 低压配电系统 spd 选择和配置 能量配合有使用退耦元件和不使用退耦元件的配合 有使 用触发型 spd 的配合 还有两个电压开关型 spd 间的配合 电 压开关型和限压性 spd 间的配合 两个限压型 spd 间的配合 末级 spd 与被保护设备间的配合等多种配合方式 尽管有了正 确的能量配合 如果 spd 不是安装在防雷区界面和被保护设备 上或其附近 则设备的端子上仍可能出现损害 其原因在于 spd 与被保护设备间的