Blitzschutztechnologie im Zeitalter der elektronischen Information
Nach den 1970er Jahren wurden aufgrund der Entwicklung der elektronischen Informations- und Luft- und Raumfahrttechnologie, der weit verbreiteten Anwendung der Halbleiterintegrationstechnologie und der Mikroelektroniktechnologie die elektromagnetischen Störungen durch Blitze und die Gefahren von Blitzimpulsen immer schwerwiegender. Daher bewegt sich die Blitzschutztechnologie allmählich vom elektrischen Zeitalter zum elektronischen Informationszeitalter. Der Hauptzweck des Blitzschutzes im Zeitalter der elektronischen Information zeigt sich in den folgenden Aspekten.
(1) Verhindern Sie, dass Blitze direkt in Strukturen einschlagen und elektrische, thermische und mechanische Effekte verursachen.
(2) Verhindern Sie, dass Blitze in Form von Blitzwellen durch Metalldrähte oder Metallrohre in Gebäude eindringen, die persönliche Sicherheit in Innenräumen gefährden und Geräte zerstören.
(3) Um durch Gewitter verursachte Blitze zu verhindern, neutralisiert der starke Impulsstrom die Ladung in der Wolke mit dem Boden, was zu einer starken Änderung des elektrostatischen Feldes führt, wodurch das durch die Ladung erzeugte hohe Potential entgegengesetzt zum Vorzeichen des Pilotkanals entsteht von nahegelegenen Leitern zu elektronischen Geräten und Gefahren an brennbaren und explosionsgefährdeten Orten.
(4) Verhindern Sie die Gefahr der elektromagnetischen Feldinduktion durch Blitzschlag. Wenn sich der Blitzstrom innerhalb einer Mikrosekunde von null auf mehrere zehntausend Ampere ändert, wird im umgebenden Raum ein vorübergehendes starkes elektromagnetisches Feld erzeugt, und die induzierte elektromotorische Kraft in der Leitung verursacht Schäden; Gleichzeitig können Blitze von extrem niedrigen Frequenzen von einigen Hertz bis hin zu ultrahohen Frequenzen von mehreren Gigahertz ausstrahlen. Befindet sich das geschützte Objekt in der Nähe des Blitzes, wird es hauptsächlich durch elektrostatische Induktion beeinflusst; Wenn das Schutzfeld weit vom Blitz entfernt ist, wird es hauptsächlich durch elektromagnetische Induktion beeinflusst. Die Auswirkungen der Strahlung können von Störungen der Funkkommunikation wie Signalleitungen und Antennen bis hin zur Beschädigung von Geräten, der Entstehung von Funken an brennbaren und explosiven Orten und sogar Explosionen reichen.
Zu den Blitzschutzmethoden im elektronischen Informationszeitalter gehören hauptsächlich das Rangieren und Ableiten von Blitzströmen und das Blockieren des Eindringens von Blitzwellen sowie Abschirmschutzgeräte, Äquipotential- und andere Blitzschutztechnologien und deren umfassende Anwendungen.
Es ist für den Menschen immer noch unmöglich, Blitze vollständig zu kontrollieren, aber nach langjähriger Erforschung und Praxis wurde viel Wissen und Erfahrung zum Blitzschutz gesammelt und eine Reihe wirksamer Methoden und Technologien für den Blitzschutz entwickelt. Es hat für die Branche eine universelle Leitbedeutung, um Blitzkatastrophen wirksam zu verhindern.
1. Blitzempfang
Blitzanschluss bedeutet, dass der Blitz (direkter Blitzeinschlag) innerhalb eines bestimmten Bereichs den Entladungskanal nicht willkürlich wählen kann, sondern nur gemäß dem Blitzschutzsystem und den von Menschen im Voraus festgelegten vorgeschriebenen Kanälen Energie an die Erde abgeben kann. Das zum Empfang von Blitzen verwendete Gerät wird Lightning-Terminal genannt. In der nationalen Norm „Code for Lightning Protection Design of Buildings“ heißt es, dass Blitzableiter, Blitzstreifen (Leitungen) und Blitznetze Geräte sind, die Blitzeinschläge direkt empfangen und zusammenfassend als Blitzempfänger bezeichnet werden.
Beim Blitzschutz außerhalb des Gebäudes fließt der starke Blitzstrom nach dem Anschließen des Blitzes an die Blitzklemme über den angegebenen Kanal in den Boden, wodurch Schäden am Gebäude selbst durch den Blitzstrom wirksam verhindert werden können. Achten Sie gleichzeitig bei der Leckage nach dem Eintreffen des Blitzes auf die Blitzschutzinduktion. Eine äußere Abschirmung verhindert, dass die starken elektromagnetischen Felder, die durch Blitzströme entstehen, Personen oder Gegenstände in der Nähe schädigen. Blitzinduktion kann auch Schäden an elektronischen und elektrischen Geräten sowie an Personen im Gebäude verursachen. Daher sollte vor den Leitungen für elektronische und elektrische Geräte ein Überspannungsschutz installiert werden, um zu verhindern, dass vorübergehende Überspannungen die Geräte entlang der Leitung zerstören.
Im 20. Jahrhundert begannen die Menschen, die Gefahren der Blitzinduktion zu erkennen. Im Jahr 1914 stellte der Deutsche W. Peterson die Theorie der Erdung der Blitzschutzlinie (Blitzschutzlinie) vor; Später erkannten auch die Amerikaner F. W. Peek und W. W. Lewis, dass die Bedrohung für Stromleitungen nicht nur von direkten Blitzeinschlägen, sondern auch von der Blitzinduktion ausging. Erst in den späten 1930er-Jahren gelangten die Menschen zu einem Konsens: Blitzableiter sind entsprechend Stromleitungen über 100 kV die grundlegende Schutzmaßnahme gegen direkte Blitzeinschläge und haben ähnliche Funktionen wie Blitzableiter.
Unter Blitzschutzstreifen versteht man die Installation von Metallstreifen auf der Brüstung rund um das Dach von Flachdächern oder dem First und der Traufe von Schrägdächern als Blitzschutzvorrichtungen. Durch eine gute Verbindung dieser Streifen mit dem Boden kann eine bessere Blitzschutzwirkung erzielt werden.
Das Blitzschutznetz bezieht sich auf die Verwendung des verstärkten Netzes in der Stahlbetonkonstruktion zum Blitzschutz. Bei Bedarf kann ein zusätzliches Blitzschutznetzwerk hinzugefügt werden. Daher wird das Blitzschutznetz auch als verdecktes Blitzschutznetz bezeichnet.
2. Druckausgleich
Wenn das Blitzschutzgerät einen Blitz einfängt, steigt die Ableitung sofort auf ein hohes Potenzial an, was zu einem seitlichen Überschlag auf die Leiter rund um das Blitzschutzgerät führt, die noch auf niedrigem Potenzial liegen, wodurch sich das Potenzial erhöht und Personen und Geräte geschädigt werden . Um dieses Risiko eines Überschlags zu verringern; Am einfachsten ist es, einen Spannungsabstufungsring zu verwenden: um die Leiter mit niedrigem Potenzial bis zur Erdungsvorrichtung äquipotential zu verbinden. Wenn der Abstand zwischen Metallanlagen, Elektrogeräten und elektronischen Geräten und den Leitern des Blitzschutzsystems, insbesondere des Blitzschutzgeräts, die festgelegten Sicherheitsanforderungen nicht erfüllen kann, sollten diese mit Drähten äquipotential mit dem Blitzschutzgerät verbunden werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass beim Durchfließen des Blitzstroms keine schädliche Potenzialdifferenz zwischen den leitenden Teilen entsteht und keine seitliche Überschlagsentladung auftritt. Eine perfekte Äquipotentialverbindung kann auch den Gegenangriff verhindern, der durch den Anstieg des Erdpotentials durch den in das Erdreich eintretenden Blitzstrom verursacht wird.
3. Erdung
Bei der Blitzschutzerdung geht es darum, die in das Blitzschutzgerät eingedrungene Blitzenergie in den Boden abzugeben. Eine gute Erdung kann die Spannung am Ableiter effektiv reduzieren und Gegenangriffe verhindern. In der Vergangenheit verlangten einige Vorschriften, dass elektronische Geräte separat geerdet werden müssen, um zu verhindern, dass Streuströme oder Übergangsströme im Stromnetz den normalen Betrieb der Geräte beeinträchtigen. Vor den 1990er Jahren bestand die Kommunikations- und Navigationsausrüstung hauptsächlich aus elektronischen Röhrengeräten, die analoge Kommunikation nutzten, die besonders störempfindlich war. Um Störungen zu widerstehen, verwenden Kommunikations- und Navigationsgeräte die Methode, die Stromversorgung von der Kommunikationsmasse zu trennen. Eine separate Erdung wird im Bereich der Blitzschutztechnik nun nicht mehr empfohlen. Eine separate Erdung wird in IEC-Standards und ITU-bezogenen Standards nicht empfohlen, und der amerikanische Standard IEEE Std1100-1992 empfiehlt nicht die Verwendung sogenannter separater, unabhängiger Computer-, elektronischer oder anderer Erdungsstellen als Teil des Geräteerdungsleiters. Kreuzung. Die Erdung ist das grundlegendste Glied im Blitzschutzsystem. Bei mangelhafter Erdung entfaltet sich die Blitzschutzwirkung aller Blitzschutzmaßnahmen nicht.
4. Ablenkung
Beim Rangieren werden Überspannungsschutzgeräte parallel zwischen allen von außen kommenden Leitungen (einschließlich Stromleitungen, Telefonleitungen, Signalleitungen, Antennenzuleitungen usw.) und der Erdungsleitung geschaltet. Wenn die auf den Leitungen erzeugte Überspannungswelle entlang dieser Leitungen in den Raum oder das Gerät eindringt, sinkt der Widerstand des Überspannungsschutzes plötzlich auf einen niedrigen Wert, der einem Kurzschluss nahe kommt, und der Blitzstrom wird zur Erde abgeleitet.
Beim Einsatz der Blitzschutzmaßnahme Rangieren ist besonderes Augenmerk auf die Auswahl der Leistungsparameter des Überspannungsschutzes zu legen, da der Einbau zusätzlicher Einrichtungen Auswirkungen auf die Leistung des Blitzschutzgerätes hat. Beispielsweise sollte der Anschluss des Signal-Überspannungsschutzes keinen Einfluss auf die Übertragungsrate des Systems haben; Der Verlust des Überspannungsschutzes der Antennenzuführung im Durchlassbereich sollte so gering wie möglich sein. Wenn es auf der Richtausrüstung verwendet wird, darf es keine Positionierungsfehler verursachen.
5. Schild
Bei der Abschirmung werden Leiter wie Metallgeflechte, Folien, Schalen und Rohre verwendet, um die zu schützenden Objekte abzuschirmen und so das Eindringen elektromagnetischer Blitzfelder aus dem Weltraum zu verhindern.
Überspannungsschutz means that when the overvoltage formed in response to the lightning current hitting the transmission line propagates on the line in thunderstorm days, the transient overvoltage can be limited by the nonlinear element in the surge protector and the surge current Leak into the earth respectively, so that electronic and electrical equipment can be protected.
7. Ausweichen
Vermeidung bedeutet, dass Sie bei einem Gewitter die Betriebsgeräte ausschalten, die aktuelle Eingangsleitung unterbrechen und die Antenne und die Zuleitung an das Erdungsgerät anschließen. Eine erfolgreiche Vermeidung erfordert ein zuverlässiges Blitzerkennungs- und Frühwarnsystem, und bei der Standortwahl sollten besondere Orte vermieden werden, die anfällig für Blitzeinschläge sind.
Die oben genannten Blitzschutzmethoden müssen entsprechend den örtlichen Blitzgesetzen flexibel ausgewählt werden.
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