Technologie de protection contre la foudre à l’ère de l’information électronique
Après les années 1970, en raison du développement de l'information électronique et de la technologie aérospatiale, de l'application généralisée de la technologie d'intégration des semi-conducteurs et de la technologie microélectronique, les interférences électromagnétiques de la foudre et les risques liés aux impulsions de foudre sont devenus de plus en plus graves. Par conséquent, la technologie de protection contre la foudre passe progressivement de l’ère électrique à l’ère de l’information électronique. L’objectif principal de la protection contre la foudre à l’ère de l’information électronique se manifeste dans les aspects suivants.
(1) Empêcher la foudre de frapper directement les structures afin de provoquer des effets électriques, thermiques et mécaniques.
(2) Empêcher la foudre d'envahir les structures sous forme d'ondes de foudre à travers des fils métalliques ou des tuyaux métalliques, mettant ainsi en danger la sécurité personnelle à l'intérieur et détruisant l'équipement.
(3) Pour éviter la foudre causée par les orages, le fort courant d'impulsion neutralise la charge dans le nuage avec le sol, ce qui provoque un fort changement dans le champ électrostatique, provoquant le potentiel élevé généré par la charge opposé au signe du canal pilote. être induit sur les conducteurs à proximité des équipements électroniques et des risques dans les endroits inflammables et explosifs.
(4) Prévenir le risque d’induction de champ électromagnétique lié à la foudre. Lorsque le courant de foudre passe de zéro à des dizaines de milliers d'ampères en une microseconde, un fort champ électromagnétique transitoire est généré dans l'espace environnant et la force électromotrice induite sur la ligne causera des dommages ; dans le même temps, la foudre peut rayonner depuis des fréquences extrêmement basses de quelques hertz jusqu'à des fréquences ultra-hautes de plusieurs gigahertz. Lorsque l'objet protégé est proche de la foudre, il est principalement affecté par l'induction électrostatique ; lorsque le champ protégé est éloigné de la foudre, il est principalement affecté par l'induction électromagnétique. L'impact des rayonnements peut aller de l'interférence avec les communications radio telles que les lignes de signaux et les antennes à l'endommagement des équipements, en provoquant des étincelles dans des endroits inflammables et explosifs, voire même des explosions.
Les méthodes de protection contre la foudre à l'ère de l'information électronique comprennent principalement le shuntage et la décharge du courant de foudre et le blocage de l'intrusion des ondes de foudre, ainsi que les équipements de protection de blindage, les technologies équipotentielles et autres de protection contre la foudre et leurs applications complètes.
Il est encore impossible pour les êtres humains de contrôler complètement la foudre, mais après une exploration et une pratique à long terme, de nombreuses connaissances et expériences sur la protection contre la foudre ont été accumulées et une série de méthodes et de technologies efficaces pour la protection contre la foudre ont été formées. Il revêt une importance universelle pour l’industrie afin de prévenir efficacement les catastrophes dues à la foudre.
1. Réception éclair
La connexion par foudre signifie que la foudre (coup de foudre direct) dans une certaine plage ne peut pas choisir arbitrairement le canal de décharge, mais ne peut libérer de l'énergie vers la terre que selon le système de protection contre la foudre et les canaux prescrits conçus à l'avance par les personnes. L’appareil utilisé pour recevoir la foudre s’appelle une borne paratonnerre. Dans la norme nationale « Code de conception des bâtiments pour la protection contre la foudre », il est indiqué que les paratonnerres, les rampes (lignes) et les filets paratonnerre sont des dispositifs qui reçoivent directement les coups de foudre, collectivement appelés récepteurs de foudre.
Dans la protection contre la foudre à l'extérieur du bâtiment, une fois la foudre connectée au terminal de foudre, le fort courant de foudre s'échappe dans le sol par le canal spécifié, ce qui peut efficacement empêcher les dommages causés au bâtiment lui-même par le courant de foudre ; en même temps, en cours de fuite après la réception de la foudre, faites attention à l'induction de la protection contre la foudre. Un blindage externe empêche les forts champs électromagnétiques générés par les courants de foudre de nuire aux personnes ou aux objets à proximité. L’induction de la foudre peut également causer des dommages aux équipements électroniques et électriques ainsi qu’aux personnes à l’intérieur du bâtiment. Par conséquent, un parasurtenseur doit être installé devant les lignes d’équipement électronique et électrique pour empêcher une surtension transitoire de détruire l’équipement le long de la ligne.
Au XXe siècle, les gens ont commencé à prendre conscience des dangers de l’induction de la foudre. En 1914, l'Allemand W. Peterson a avancé la théorie de la mise à la terre d'une ligne de protection contre la foudre (ligne de protection contre la foudre) ; Plus tard, les Américains F. W. Peek et W. W. Lewis se sont également rendu compte que la menace pour les lignes électriques provenait non seulement des impacts directs de la foudre, mais également de l'induction de la foudre. Ce n’est qu’à la fin des années 1930 que l’homme parvient à un consensus : correspondant aux lignes d’alimentation électrique supérieures à 100 kV, les paratonnerres constituent les mesures de protection de base contre les coups de foudre directs, et leurs fonctions sont similaires à celles des paratonnerres.
Les bandes de protection contre la foudre font référence à l'installation de bandes métalliques sur le parapet autour du toit des toits plats ou du faîte et de l'avant-toit des toits en pente comme dispositifs de protection contre la foudre, et une bonne connexion avec le sol peut obtenir de meilleurs effets de protection contre la foudre.
Le réseau de paratonnerre fait référence à l'utilisation du treillis armé dans la structure en béton armé pour la protection contre la foudre. Si nécessaire, un réseau de paratonnerre auxiliaire peut être ajouté. Par conséquent, le réseau de paratonnerre est également appelé réseau de paratonnerre dissimulé.
2. Égalisation de pression
Lorsque le dispositif de protection contre la foudre capte la foudre, le conducteur de descente s'élève immédiatement à un potentiel élevé, ce qui provoquera un contournement latéral des conducteurs autour du dispositif de protection contre la foudre qui sont encore à faible potentiel, augmentant ainsi son potentiel et causant des dommages au personnel et à l'équipement. . Afin de réduire ce risque de flashover ; le plus simple est d'utiliser un anneau de gradation de tension : pour relier équipotentiellement les conducteurs à faible potentiel jusqu'au dispositif de mise à la terre. Si la distance entre les installations métalliques, les appareils électriques et électroniques et les conducteurs du système de protection contre la foudre, en particulier le dispositif de protection contre la foudre, ne peut pas répondre aux exigences de sécurité spécifiées, ils doivent être connectés de manière équipotentielle au dispositif de protection contre la foudre avec des fils. De cette façon, lorsque le courant de foudre passe, il peut garantir qu'aucune différence de potentiel nuisible n'est générée entre les parties conductrices et qu'aucune décharge latérale ne se produit. Une connexion équipotentielle parfaite peut également empêcher la contre-attaque provoquée par l'augmentation du potentiel de terre provoquée par le courant de foudre pénétrant dans le sol.
3. Mise à la terre
La mise à la terre de la protection contre la foudre consiste à libérer dans le sol l'énergie de la foudre qui a pénétré dans le dispositif de protection contre la foudre. Une bonne mise à la terre peut réduire efficacement la tension sur le conducteur de descente et éviter une contre-attaque. Dans le passé, certaines réglementations exigeaient que les équipements électroniques soient mis à la terre séparément, afin d'éviter qu'un courant vagabond ou un courant transitoire dans le réseau électrique n'interfère avec le fonctionnement normal de l'équipement. Avant les années 1990, les équipements de communication et de navigation étaient principalement des appareils à tubes électroniques, utilisant une communication analogique, particulièrement sensible aux interférences. Afin de résister aux interférences, les équipements de communication et de navigation adoptent la méthode de séparation de l'alimentation électrique de la masse de communication. Désormais, une mise à la terre séparée n’est pas recommandée dans le domaine de l’ingénierie de protection contre la foudre. Une mise à la terre séparée n'est pas préconisée dans les normes CEI et les normes liées à l'UIT, et la norme américaine IEEE Std1100-1992 ne recommande pas l'utilisation d'un organisme de mise à la terre dit séparé, indépendant, informatique, électronique ou autre, dans le cadre du conducteur de mise à la terre de l'équipement. Jonction. La mise à la terre est le maillon le plus fondamental du système de protection contre la foudre. Si la mise à la terre n'est pas bonne, l'effet de protection contre la foudre de toutes les mesures de protection contre la foudre ne sera pas exercé.
4. Détournement
Le shuntage consiste à connecter des parasurtenseurs en parallèle entre toutes les lignes venant de l'extérieur (y compris les lignes électriques, les lignes téléphoniques, les lignes de signaux, les alimentations d'antenne, etc.) et la ligne de mise à la terre. Lorsque l'onde de surtension générée sur les lignes pénètre dans la pièce ou dans l'équipement le long de ces lignes, la résistance du parasurtenseur chute soudainement à une valeur faible, proche d'un court-circuit, et le courant de foudre est dérivé vers la terre.
Lors de l'utilisation de la mesure de protection contre la foudre de shuntage, une attention particulière doit être accordée à la sélection des paramètres de performance du parasurtenseur, car l'installation d'installations supplémentaires affectera les performances du dispositif de protection contre la foudre. Par exemple, la connexion du parasurtenseur de signal ne doit pas affecter le taux de transmission du système ; la perte du parasurtenseur d'alimentation d'antenne dans la bande passante doit être aussi faible que possible ; s'il est utilisé sur l'équipement directionnel, il ne doit pas provoquer d'erreurs de positionnement.
5. Bouclier
Le blindage consiste à utiliser des conducteurs tels que des treillis métalliques, des feuilles, des coques et des tubes pour protéger les objets à protéger, de manière à bloquer l'intrusion des champs électromagnétiques de foudre provenant de l'espace.
6. Protection contre les surtensions
Protection contre les surtensions 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. Esquiver
L'évitement signifie qu'en cas d'orage, éteignez l'équipement d'exploitation, coupez la ligne entrante actuelle et connectez l'antenne et l'alimentation au dispositif de mise à la terre. Pour réussir à éviter la foudre, il faut un système fiable de détection de la foudre et d'alerte précoce, et la sélection du site doit éviter les emplacements spéciaux sujets aux coups de foudre.
Les méthodes de protection contre la foudre ci-dessus doivent être sélectionnées de manière flexible en fonction des lois locales sur la foudre.
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