近年來,隨著社會發(fā)展,建筑物的不斷擴建,以及電氣電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用,其沖擊耐壓水平也隨之降低。雷電蘊含著巨大的能量,它的靜電感應(yīng)、電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)、力學(xué)效應(yīng)等對建筑物和電氣設(shè)備均會造成不同程度的影響,破壞力*,因此,建筑物的防雷尤顯重要。 一、 防雷
整體來講防雷可分為防直擊雷和防感應(yīng)雷,也可以理解為內(nèi)部防雷和外部防雷。整體的防雷設(shè)計中主要有以下幾項措施:
(1)避雷針、帶;
(2)引下線;
(3)接地體;
(4)屏蔽;
(5)均壓等電位;
(6)減小接進耦合。
過電壓的保護也屬防雷范疇,應(yīng)涵蓋在內(nèi)部防雷當(dāng)中去。以上幾項措施的設(shè)計方案已有較成熟的標準,本文不再詳述,只重申幾點應(yīng)特別注意的問題。
1、接閃裝置的一般要求
①避雷針
針長1m以下:圓鋼為Ф≥12mm;鋼管為Ф≥20mm;
針長1~2m:圓鋼為Ф≥16mm;鋼管為Ф≥25mm;
煙囪上的針:圓鋼為Ф≥20mm;鋼管為Ф≥40mm
②避雷網(wǎng)(帶):圓鋼為Ф≥8mm;扁鋼為S≥48mm2、S≥4mm;
③架空避雷線宜采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。
在布置接閃器時,可單獨或任意組合采用滾球法避雷網(wǎng)(應(yīng)符合表1規(guī)定)。
2、共用接地
在GB59057-94第六章:在工程的設(shè)計階段,不知道信息系統(tǒng)的規(guī)模和具體位置的情況下,若預(yù)計將來會有信息系統(tǒng),應(yīng)在設(shè)計時將建筑物的金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然物件,金屬管道配電的保護接地系統(tǒng)等與防雷裝置組成一個共用接地系統(tǒng),并在一些合適的地方預(yù)埋等電位聯(lián)結(jié)板。
在GB59052-94中第6.3.3條:
(1)每幢建筑物本身應(yīng)采用共用接地系統(tǒng);
(2)當(dāng)互相鄰近的建筑物之間有電力和通信電纜連接時,宜將其接地裝置互相連接。
某些教程中也要求單獨接地如信號地、邏輯地,它們實質(zhì)指的是高頻信號接地,在IEC標準和ITV相關(guān)標準中均不提倡單獨接地。
共用接地的優(yōu)點:
(1)在發(fā)生電位上升時,各處的地電位同時上升,基本不存在電位差;
(2)電磁兼容性好。
由于強電、弱電、高頻和低頻都等電位,且采用了分別屏蔽和分支接地線等方法,提高了電磁兼容的性能。
3、等電位聯(lián)結(jié)
在等電位聯(lián)結(jié)中,對不能直接參加等電位連接的帶電體和導(dǎo)體,如電源線、信號線、陰極保護輸油管、燃氣管等,使用電涌保護器,進行等電位聯(lián)結(jié)。
4、屏蔽
屏蔽是提高電磁兼容性的一項重要措施,在這里主要是利用法拉第籠,衰減對設(shè)備的電磁干擾,衰減的程度取決于網(wǎng)孔的密度,屏蔽層的厚度和選用的屏蔽材料有關(guān),在設(shè)計屏蔽層的厚度時,其厚度接近電磁波的波長,網(wǎng)孔的密度越大可靠性就越高,低頻時宜選用高導(dǎo)磁材料,高頻時優(yōu)先選用銅材。據(jù)資料記載,當(dāng)磁場感應(yīng)強度BM=0.07GS時,無屏蔽計算機發(fā)生誤動作;當(dāng)BM=2.4GS時,計算機發(fā)生*性損壞。隨著電子技術(shù)日益向高頻率、高速度、寬頻帶、高精度、高可靠性、高靈敏度、高密度、大功率、小信號、運用和復(fù)雜化發(fā)展,因而電磁兼容性研究日益重要。
5、信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖分級保護
依據(jù)公式:E=1-Nc/N
其中:
Nc:因直擊雷和雷擊電磁脈沖引起信息系統(tǒng)設(shè)備損壞的可接受zui大年平均雷擊次數(shù);
N:建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)(次/a)N=KNgAe。
總的防雷原則:整體防護、逐級保護、防護縱深。
(1)將大部分雷電流直接接閃引入地下泄散(外部保護);
(2)將沿電力線、信號線、各種管道等侵入建筑物內(nèi)部的各種形式的瞬態(tài)過電壓通過不同的電涌保護器(過壓保護器)導(dǎo)入大地內(nèi)部保護;
(3)限制被保護設(shè)備上的電涌過電壓(終端保護)。
此三道防線相互配合,各負其責(zé),缺一不可,在設(shè)計時還應(yīng)考慮被保護設(shè)備的相關(guān)標準和規(guī)定。
二、電涌保護器
電涌保護器又稱SPD。目前國內(nèi)低壓配電系統(tǒng)中所使用的電涌保護器大多為金屬氧化物避雷器也稱氧化物避雷。金屬氧化物閥片是以氧化鋅為主要成份,加入少量的鉍、鈷、鉻、錳、銻等金屬氧化物作為添加劑,經(jīng)過混料、適粒、線型,在1000℃以上的高溫下燒制而成,形狀呈圓餅形或環(huán)形,它有著優(yōu)異的非線性物性,非線性系數(shù)α可低達0.01~0.04。當(dāng)正常工作時本身只有微安級的漏電流,它對過電壓響應(yīng)時間非??欤髂芰σ埠芨?。
1、電涌保護器兩個主要參數(shù)的選擇
標稱放電流(通流容量):根據(jù)50057-94第二章和附表六規(guī)定,選擇和后的雷電流,按全部雷電流的50%入地泄散,其余電流平均分配的原則(包括第二級,應(yīng)加支路)進行計算。
電壓保護水平:電壓保護水平是一個表征電涌保護器限制電壓的性能參數(shù),它是從一系列的推薦值的列表中選取出來的。針對每一只產(chǎn)品片面的,就可以理解為殘壓值越低越好。
2、總的設(shè)計應(yīng)符合的原則
被保護設(shè)備耐沖擊電壓值>SPD電壓保護水平值>SPD限制電壓值>SPD1mA直流參考電壓值>SPDzui高持續(xù)電壓值>電源zui大故障過壓值>電網(wǎng)正常波動值。
(1)TN-C-S系統(tǒng);
(2)TN-S系統(tǒng);
(3)TT系統(tǒng)
三、電涌保護器在安裝布置時應(yīng)注意的幾個問題
(1)安裝的電涌保護器zui后一級應(yīng)靠近被保護設(shè)備<10m;
(2)為使能量協(xié)調(diào),多級使用時,開關(guān)型和限壓型之間距離>10m,限壓型和限壓型之間距離>5m連接線應(yīng)盡可能的短和直,連接長度應(yīng)≤0.5m,若環(huán)境有限制應(yīng)采用凱文式連接電涌保護器(V型連接)。
四、問題探討
電涌保護器的動作順序
當(dāng)單極電涌保護器不能將入侵的沖擊電流抑制到規(guī)定的保護電壓以下時,就要采取含兩級、三級或更多級的非線性電涌保護器。
有人認為,當(dāng)入侵的沖擊波Ⅰ加在X-Y端上時,總是Ⅰ先導(dǎo)通,實際上是Ⅱ先導(dǎo)通。Ⅱ先導(dǎo)通主要是因為:雷擊電流可以認為是恒流源,是由于行進波的原因第二級先導(dǎo)通。Ⅰ導(dǎo)通的條件為Ⅱ號電涌保護器的殘壓UBS加上AB斷線路的壓降UAB加在Ⅰ號電涌保護器上,致使Ⅰ號電涌保護器導(dǎo)通Ⅰ號導(dǎo)通電壓要高于Ⅱ號導(dǎo)通電壓。
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