一、概述
眾所周知,雷電具有極大的破壞性,其電壓高達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏,瞬間電流可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培。雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次:
①設(shè)備損壞,人員傷亡;
?、谠O(shè)備或元器件壽命降低;
③傳輸或儲(chǔ)存的信號(hào)、數(shù)據(jù)(模擬或數(shù)字)受到干擾或丟失,甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作而暫時(shí)癱瘓或整個(gè)系統(tǒng)停頓。
目前,世界上各種建筑、設(shè)施大多數(shù)仍在使用傳統(tǒng)的避雷針防雷。用避雷針防止直接雷擊實(shí)踐證明是經(jīng)濟(jì)和有效的。但是,隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展,大量精密電子設(shè)備的使用和聯(lián)網(wǎng),避雷針對(duì)這些電子設(shè)備的保護(hù)卻顯得無能為力。避雷針不能阻止感應(yīng)雷擊過電壓、操作過電壓以及雷電波入侵過電壓,而這類過電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?。每年各種通訊控制系統(tǒng)或網(wǎng) 絡(luò)因雷擊而受破壞的事例屢見不鮮,其中安防監(jiān)控系統(tǒng)因受到雷擊引起設(shè)備損壞,自動(dòng)化監(jiān)控失靈的事件也常有發(fā)生。安防監(jiān)控子系統(tǒng)中部分前端攝像機(jī)設(shè)計(jì)為室外安裝方式,對(duì)于雷雨多發(fā)地區(qū)必須設(shè)計(jì)安裝防雷電系統(tǒng)。
二、方案設(shè)計(jì)說明
系統(tǒng)防雷方案包括外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)方面:
外部防雷包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等,其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲,將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等,泄放入大地。
內(nèi)部防雷系統(tǒng)是為保護(hù)建筑物內(nèi)部的設(shè)備以及人員的安全而設(shè)置的。通過在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝合適的避雷器,使設(shè)備、線路與大地形成一個(gè)有條件的等電位體。將可能進(jìn)入的雷電流阻攔在外,將因雷擊而使內(nèi)部設(shè)施所感應(yīng)到的雷電流得以安全泄放入地,確保后接設(shè)備的安全。
避雷帶、引下線(建筑物鋼筋)和接地等構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng),主要是為了保護(hù)建筑物本體免受雷擊引起的火災(zāi)事故及人身安全事故,而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止感應(yīng)雷和其他形式的過電壓侵入設(shè)備造成損壞,這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。
雷電對(duì)電氣設(shè)備的影響,主要由以下四個(gè)方面造成:
?、僦睋衾祝?BR> ?、趥鲗?dǎo)雷;
?、鄹袘?yīng)雷;
?、荛_關(guān)過電壓。
直擊雷:雷電直接擊中建筑物,雷電的不到50%的能量將會(huì)從引下線等外部避雷設(shè)施泄放到大地,其中接近40%的能量將通過建筑物的供電系統(tǒng)分流,其中5%左右的能量通過建筑物的通信網(wǎng)絡(luò)線纜分流,其余的雷擊能量通建筑物的其他金屬管道、纜線分流。這里的能量分配比例會(huì)隨著建筑物內(nèi)的布線狀況和管線結(jié)構(gòu)而變化。直擊雷波形為10/350us。
傳導(dǎo)雷(雷電波侵入):在更大的范圍內(nèi)(幾公里甚至幾十公里),雷電擊中電力或信息通訊線路,然后沿著傳輸線路侵入設(shè)備。其中地電位反擊也是傳導(dǎo)雷中的一種:雷電擊中附近建筑物或附近其他物體、地面,導(dǎo)致地電壓升高,并在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵雷電延建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。
感應(yīng)雷(雷電波感應(yīng)):在周圍1000公尺左右范圍內(nèi)(有資料為 500公尺或 1500公尺,距離應(yīng)隨著雷擊大小和屏蔽措施而變化)。發(fā)生雷擊時(shí),LEMP 在上述有效范圍內(nèi),在所有的導(dǎo)體上產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的感應(yīng)浪涌。因此分布于建筑物內(nèi)外的各種電力、信息線路將會(huì)感應(yīng)雷電而對(duì)設(shè)備造成危害。
隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展,精密儀器,通訊設(shè)備,數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛,因而感應(yīng)雷造成的雷擊事故也越來越多,除直接造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失外,因重要設(shè)備損壞使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓后造成間接的損失更是驚人。