電子資訊時代的防雷技術

1970年代以後,由於電子資訊和航空航天技術的發展,半導體整合技術和微電子技術的廣泛應用,雷電的電磁幹擾和雷電脈衝的危害越來越嚴重。因此,防雷技術正逐步從電氣時代走向電子資訊時代。電子資訊時代防雷的主要目的表現在以下幾個方面。

(1)防止雷電直接擊中結構產生電效應、熱效應及機械效應。

(2)防止雷電透過金屬電線或金屬管道以雷電波的形式侵入建築物,危害室內人身安全和毀壞設備。

(3)為防止雷暴引起的雷擊,強脈衝電流將雲中的電荷與地面中和,引起靜電場強烈變化,使電荷產生與導頻通道符號相反的高電位附近的導體會感應到電子設備和易燃易爆場所的危險。

(4)防止雷電電磁場感應危害。當雷電流在微秒時間內從零變化到數萬安培時,周圍空間會產生瞬態強電磁場,線路上的感應電動勢會造成危害;同時閃電可以從幾赫茲的極低頻輻射到幾千兆赫茲的超高頻率。當被保護物體靠近雷電時,主要受靜電感應影響;當保護區域遠離雷電時,主要受電磁感應影響。輻射的影響範圍很廣,從幹擾訊號線和天線等無線電通信,到損壞設備,在易燃易爆場所引起火花,甚至爆炸。

電子資訊時代的防雷方法主要包括分流、洩放雷電流和阻擋雷波侵入,以及屏蔽防護設備、等電位等防雷技術及其綜合應用。

人類目前還不可能完全控制雷電,但經過長期的探索和實踐,累積了大量關於防雷的知識和經驗,形成了一系列行之有效的防雷方法和技術。對產業有效預防雷擊災害具有普遍指導意義。

1. 閃電接收

接雷是指一定範圍內的雷電(直接雷擊)不能任意選擇放電通道,而只能依照人們預先設計的防雷系統和規定的通道向大地釋放能量。用於接收雷電的裝置稱為雷電終端。國家標準《建築防雷設計規範》中規定,避雷針、避雷帶(線)、避雷網是直接接收雷擊的裝置,統稱為接閃器。

在建築物外的防雷中,雷電接入避雷端子後,強雷電流經由指定通道漏入大地,可有效防止雷電流對建築物本身的損害;同時,在接到雷電後的漏電過程中,要注意防雷感應。外部屏蔽可防止雷電流產生的強電磁場傷害附近的人員或物體。雷電感應也會對建築物內的電子電氣設備和人員造成損害。因此,在電子電氣設備線路前應安裝突波保護器,以防止瞬態過電壓損壞沿線設備。

進入20世紀,人們開始意識到雷電感應的危害。 1914年,德國人W.彼得森提出接地防雷線(雷擊線)防雷理論;後來美國人F. W. Peek和W. W. Lewis也意識到,對電力線路的威脅不僅來自直接雷擊,還來自雷電感應。直到1930年代末,人類才達成共識:對應100kV以上的供電線路,避雷針是防止直接雷擊的基本防護措施,其功能與避雷針類似。

避雷帶是指在平屋頂的屋頂或坡屋頂的屋脊、屋簷周圍的女兒牆上安裝金屬帶作為避雷裝置,並與地面良好連接,可以獲得更好的防雷效果。

防雷網是指利用鋼筋混凝土結構中的鋼筋網進行防雷保護。如有必要,可新增輔助雷電終止網路。因此,避雷網又稱為隱蔽式避雷網。

2.壓力均衡

當避雷器捕捉到雷電時,引下線立即升到高電位,會對避雷器周圍仍處於低電位的導體產生側閃絡,使其電位升高,對人員和設備造成危害。 。為了減少這種閃絡的風險;最簡單的方法是使用均壓環:將低電位導體一直等電位連接到接地裝置。當金屬設施、電氣裝置和電子設備與防雷系統特別是防雷裝置的導體之間的距離不能滿足規定的安全要求時,應用導線與防雷裝置進行等電位連接。這樣,當雷電流通過時,可以確保導電部件之間不會產生有害的電位差,且不會發生側閃放電。完美的等電位連接還可以防止雷電流進入大地造成地電位升高而產生的反擊。

3. 接地

防雷接地是將進入防雷裝置的雷電能量釋放到大地。良好的接地可以有效降低引下線電壓,避免反擊。過去,一些法規要求電子設備單獨接地,以防止電網中的雜散電流或瞬態電流幹擾設備的正常運作。在1990年代以前,通信導航設備主要是電子管器件,採用類比通信,對幹擾特別敏感。為了抵​​抗干擾,通訊導航設備採用電源與通訊地分離的方法。現在防雷工程領域不主張單獨接地。 IEC標準和ITU相關標準中並不提倡單獨接地,美國標準IEEE Std1100-1992也不建議使用任何所謂單獨的、獨立的、計算機、電子或其他接地體作為設備接地導體的一部分。交界處。接地是防雷系統中最基本的環節。如果接地不好,所有防雷措施的防雷效果都無法發揮。

4. 改道

分流就是在所有從外部進來的線路(包括電源線、電話線、訊號線、天饋線等)和接地線之間並聯電湧保護器。當線路上產生的過電壓波沿著這些線路進入房間或設備時,突波保護器的電阻突然下降到一個低值,接近短路,雷電流被分流到大地。

在採用分流防雷措施時,應特別注意電湧保護器性能參數的選擇,因為附加設施的安裝會影響防雷裝置的性能。例如,訊號突波保護器的連接不應影響系統的傳輸速率;天饋電湧保護器在通帶內的損耗應盡量小;如果用在定向設備上,要求不造成定位誤差。

5. 盾牌

屏蔽是利用金屬網、箔、殼、管等導體對被保護物體進行屏蔽,以阻擋來自空間的雷電電磁場的侵入。

6. 突波保護

突波保護 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. 閃避

避雷是指雷雨來臨時,關閉運轉設備,切斷電流進線,並將天饋線連接到接地裝置。成功的避雷需要可靠的雷電偵測和預警系統,選址時應避開容易遭受雷擊的特殊地點。

上述防雷方法必須根據當地雷電規律彈性選擇。

歡迎繼續了解更多防雷知識

機械時代的防雷技術

電氣時代的防雷技術