文档介绍：第9章电磁兼容案例分析
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防雷保护案例分析
雷电的产生及其对电器设备的危害
雷电的产生
形成雷暴的积雨云常有大量冰晶,云内垂直方向的热力对流发展旺盛,不断发生起电和放电(闪电)现象,其机制十分复杂。
在放电过程中,闪电通道上的空气温度骤升,空气中水滴汽化膨胀,甚至还有电离现象产生,短时间内空气迅速膨胀,从而产生了冲击波,导致强烈的雷鸣(打雷)。
由于云中的电荷在地面上引起感应电荷,使云底与地面之间形成“闪道”。当电荷积累和其他条件(如突出的建筑物、孤立的烟筒和旷地上的人等等)具备时,就会发生闪电击地,即雷击,造成雷电灾害。
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雷电对电器设备的危害
雷电对电气设备的影响,主要由以下四个方面造成:①直击雷;②传导雷; ③感应雷;④开关过电压。
直击雷:雷电直接击中建筑物,雷电的不到50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地,其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流,其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流,其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。
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传导雷(雷电波侵入):在更大的范围内(几公里甚至几十公里),雷电击中电力或信息通讯线路,然后沿着传输线路侵入设备。
感应雷(雷电波感应):在周围1000公尺左右范围内所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。因此分布于建筑物内外的各种电力、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。
雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次:①设备损坏,人员伤亡;②设备或元器件寿命降低;③传输或储存的信号(模拟或数字)、数据受到干扰或丢失,甚至电子设备产生误动作而造成系统暂时瘫痪或整个系统停顿。
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方案设计说明
系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:
(1) 外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等,其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭,将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等,泄放入大地。
(2) 内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地,确保后接设备的安全。
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方案设计思想
直击雷的外部防护措施
接闪器
避雷针及其变形产品避雷线、避雷带、避雷网等统称为接闪器。一定高度的金属导体会使大气电场畸变,这样雷云就容易向该导体放电,并且能量越大的雷就越易被金属导体吸引。这样接闪器的防雷是因为将雷电引向自身而防止了被保护物被雷电击中。
引下线
引下线的作用是将接闪器闪接的雷电流安全的导引入地
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接地体
接地体是指埋在土壤中起散流作用的导体
接地汇集线的布置
接地汇集线(汇流排)应布置在靠近避雷器的地方,以使避雷器的接地连接线最短,各楼层的分汇集线应直接与楼底的总汇集线相连,这样能保证实现单点接地方式。
感应雷的防护措施
感应雷可通过两种不同的感应方式侵入导体:
静电感应:在雷云中的电荷积聚时,附近的导体也会感应上相反的电荷,当雷击放电时,雷云中的电荷迅速释放,而导体中原来被雷云电场束缚住的静电也会沿导体流动寻找释放通道,就在电路中形成电脉冲。
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电磁感应:在雷云放电时,迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场,在其附近的导体中产生很高的感生电动势。研究表明:静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。
等电位连接
各种系统的防雷要求种类很多,但其防雷思想是一致的,就是努力实现等电位。
防雷方案设计依据
(1) 建筑物防雷设计规范               GB50057-94
(2) 电子计算机机房设计规范        GB50174-93
(3) 民用建筑电气设计规范            JGJ/T16-92