Tecnología de protección contra rayos en la era de la información electrónica
Después de la década de 1970, debido al desarrollo de la información electrónica y la tecnología aeroespacial, la aplicación generalizada de la tecnología de integración de semiconductores y la tecnología microelectrónica, la interferencia electromagnética de los rayos y los peligros de los pulsos de los rayos se han vuelto cada vez más graves. Por lo tanto, la tecnología de protección contra rayos está pasando gradualmente de la era eléctrica a la era de la información electrónica. El objetivo principal de la protección contra rayos en la era de la información electrónica se manifiesta en los siguientes aspectos.
(1) Evitar que los rayos golpeen directamente las estructuras y causen efectos eléctricos, efectos térmicos y efectos mecánicos.
(2) Evitar que los rayos invadan las estructuras en forma de ondas de rayos a través de cables o tuberías metálicas, poniendo en peligro la seguridad personal en interiores y destruyendo el equipo.
(3) Para evitar los rayos causados por las tormentas, la fuerte corriente de pulso neutraliza la carga en la nube con el suelo, lo que provoca un fuerte cambio en el campo electrostático, provocando el alto potencial generado por la carga opuesta al signo del canal piloto. inducidos en los conductores cercanos a equipos electrónicos y peligros en lugares inflamables y explosivos.
(4) Prevenir el peligro de inducción de campos electromagnéticos de los rayos. Cuando la corriente del rayo cambia de cero a decenas de miles de amperios en un microsegundo, se genera un fuerte campo electromagnético transitorio en el espacio circundante y la fuerza electromotriz inducida en la línea causará daños; Al mismo tiempo, los rayos pueden irradiar desde frecuencias extremadamente bajas, de unos pocos hercios, hasta frecuencias ultraaltas, de varios gigahercios. Cuando el objeto protegido está cerca del rayo, se ve afectado principalmente por la inducción electrostática; Cuando el campo protegido está lejos del rayo, se ve afectado principalmente por la inducción electromagnética. El impacto de la radiación puede variar desde interferir con las comunicaciones por radio, como líneas de señal y antenas, hasta dañar equipos, provocar chispas en lugares inflamables y explosivos, e incluso explosiones.
Los métodos de protección contra rayos en la era de la información electrónica incluyen principalmente derivar y descargar la corriente del rayo y bloquear la intrusión de ondas del rayo, así como equipos de protección de blindaje, equipotencial y otras tecnologías de protección contra rayos y sus aplicaciones integrales.
Todavía es imposible para los seres humanos controlar completamente los rayos, pero después de una exploración y práctica a largo plazo, se ha acumulado mucho conocimiento y experiencia sobre la protección contra rayos y se han formado una serie de métodos y tecnologías eficaces para la protección contra rayos. Tiene un significado rector universal para que la industria pueda prevenir eficazmente los desastres causados por rayos.
1. Recepción de rayos
La conexión de rayos significa que el rayo (rayo directo) dentro de un cierto rango no puede elegir el canal de descarga arbitrariamente, sino que solo puede liberar energía a la tierra de acuerdo con el sistema de protección contra rayos y los canales prescritos diseñados de antemano por las personas. El dispositivo utilizado para recibir los rayos se llama terminal de rayos. En la norma nacional "Código para el diseño de protección contra rayos de edificios", se establece que los pararrayos, las tiras (líneas) y las redes pararrayos son dispositivos que reciben directamente los rayos, denominados colectivamente receptores de rayos.
En la protección contra rayos fuera del edificio, después de que el rayo se conecta al terminal de rayos, la fuerte corriente del rayo se filtra al suelo a través del canal especificado, lo que puede prevenir eficazmente el daño al edificio mismo por la corriente del rayo; al mismo tiempo, en el proceso de fuga después de recibir el rayo, preste atención a la inducción de protección contra rayos. El blindaje externo evita que los fuertes campos electromagnéticos generados por las corrientes de rayo dañen a personas u objetos cercanos. La inducción de rayos también puede causar daños a los equipos electrónicos y eléctricos y a las personas dentro del edificio. Por lo tanto, se debe instalar un protector contra sobretensiones frente a las líneas de equipos eléctricos y electrónicos para evitar que una sobretensión transitoria destruya los equipos a lo largo de la línea.
En el siglo XX, la gente empezó a darse cuenta de los peligros de la inducción de rayos. En 1914, el alemán W. Peterson propuso la teoría de la conexión a tierra de la línea de protección contra rayos (rayo); Más tarde, los estadounidenses F. W. Peek y W. W. Lewis también se dieron cuenta de que la amenaza a las líneas eléctricas no sólo provenía de la caída directa de rayos, sino también de la inducción de rayos. No fue hasta finales de la década de 1930 que los seres humanos llegaron a un consenso: al igual que las líneas de suministro de energía por encima de 100 kV, los pararrayos son la medida de protección básica contra la caída directa de rayos y sus funciones son similares a las de los pararrayos.
Las tiras pararrayos se refieren a la instalación de tiras metálicas en el parapeto alrededor del techo de los techos planos o la cumbrera y los aleros de los techos inclinados como dispositivos para la terminación de rayos, y conectarlas bien con el suelo puede obtener mejores efectos de protección contra rayos.
La red pararrayos se refiere al uso de la malla armada en la estructura de hormigón armado para la protección contra el rayo. Si es necesario se puede añadir una red auxiliar de pararrayos. Por lo tanto, la red pararrayos también se denomina red pararrayos oculta.
2. Ecualización de presión
Cuando el dispositivo pararrayos captura un rayo, el conductor de bajada se eleva inmediatamente a un alto potencial, lo que provocará una descarga lateral a los conductores alrededor del dispositivo de protección contra rayos que aún están en bajo potencial, elevando su potencial y causando daños al personal y al equipo. . Para reducir este riesgo de descarga repentina; la forma más sencilla es utilizar un anillo graduador de tensión: para conectar equipotencialmente los conductores a bajo potencial hasta el dispositivo de puesta a tierra. Si la distancia entre las instalaciones metálicas, los dispositivos eléctricos y los equipos electrónicos y los conductores del sistema de protección contra rayos, especialmente el dispositivo de protección contra rayos, no puede cumplir con los requisitos de seguridad especificados, se deben conectar equipotencialmente al dispositivo de protección contra rayos con cables. De esta manera, cuando pasa la corriente del rayo, se puede garantizar que no se genere ninguna diferencia de potencial dañina entre las partes conductoras y que no se produzca ninguna descarga lateral. Una conexión equipotencial perfecta también puede evitar el contraataque provocado por el aumento del potencial de tierra provocado por la corriente del rayo que ingresa al suelo.
3. Puesta a tierra
La conexión a tierra de protección contra rayos sirve para liberar al suelo la energía del rayo que ha entrado en el dispositivo de protección contra rayos. Una buena conexión a tierra puede reducir eficazmente el voltaje en el conductor de bajada y evitar un contraataque. En el pasado, algunas regulaciones exigían que los equipos electrónicos estuvieran conectados a tierra por separado, para evitar que corrientes parásitas o transitorias en la red eléctrica interfirieran con el funcionamiento normal del equipo. Antes de la década de 1990, los equipos de comunicación y navegación eran principalmente dispositivos de tubo electrónicos que utilizaban comunicación analógica, que era especialmente sensible a las interferencias. Para resistir las interferencias, los equipos de comunicación y navegación adoptan el método de separar la fuente de alimentación de la tierra de comunicación. Actualmente, en el ámbito de la técnica de protección contra rayos no se recomienda la conexión a tierra separada. Las normas IEC y las normas relacionadas con la ITU no recomiendan una conexión a tierra separada, y la norma estadounidense IEEE Std1100-1992 no recomienda el uso de ningún organismo de conexión a tierra llamado separado, independiente, informático, electrónico o de otro tipo como parte del conductor de conexión a tierra del equipo. Unión. La conexión a tierra es el eslabón más básico del sistema de protección contra rayos. Si la conexión a tierra no es buena, no se ejercerá el efecto de protección contra rayos de todas las medidas de protección contra rayos.
4. Desvío
La derivación consiste en conectar protectores contra sobretensiones en paralelo entre todas las líneas provenientes del exterior (incluidas líneas eléctricas, líneas telefónicas, líneas de señal, alimentadores de antena, etc.) y la línea de tierra. Cuando la onda de sobretensión generada en las líneas ingresa a la habitación o al equipo a lo largo de estas líneas, la resistencia del protector contra sobretensiones cae repentinamente a un valor bajo, que está cerca de un cortocircuito, y la corriente del rayo se desvía a tierra.
Cuando se utiliza la medida de protección contra rayos de derivación, se debe prestar especial atención a la selección de los parámetros de rendimiento del protector contra sobretensiones, ya que la instalación de instalaciones adicionales afectará el rendimiento del dispositivo de protección contra rayos. Por ejemplo, la conexión del protector contra sobretensiones de señal no debería afectar la velocidad de transmisión del sistema; la pérdida del protector contra sobretensiones del alimentador de antena en la banda de paso debe ser lo más pequeña posible; si se utiliza en el equipo direccional, se requiere que no cause errores de posicionamiento.
5. Escudo
El blindaje consiste en utilizar conductores como mallas metálicas, láminas, carcasas y tubos para proteger los objetos a proteger, a fin de bloquear la intrusión de campos electromagnéticos de rayos desde el espacio.
6. Protección contra sobretensiones
Protección contra sobretensiones 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. Esquivar
Evitar significa que cuando llegue una tormenta, apague el equipo operativo, corte la línea entrante actual y conecte la antena y el alimentador al dispositivo de conexión a tierra. Para evitarlo con éxito se requiere un sistema confiable de detección y alerta temprana de rayos, y la selección del sitio debe evitar ubicaciones especiales que sean propensas a sufrir rayos.
Los métodos de protección contra rayos anteriores deben seleccionarse de manera flexible de acuerdo con las leyes locales sobre rayos.
Bienvenido a seguir aprendiendo más sobre la protección contra rayos.
