苏州莱瑞测信息科技有限公司

基于电磁兼容的地下建筑防雷设计

   2011-01-20 蒋晓辉,刘光斌,王宏力3000


      3.2.2 对于外部防雷所采用的措施

  对于外部防雷,将针对不同的设施采取相应的防护措施。
    (1)天线的防雷 
  通信天线以及卫星接收天线防雷保护的目的是为雷击放电提供安全通道,使雷电电荷顺利进入大地,而不经天馈系统进入设备,危及建筑物内设备及人员的安全。为达到该目的,应在天线上加装避雷器,同时,天线要与天线塔搭接,消除电弧的产生。避雷器或者避雷针要通过引下线与地网连接,天线塔也应与地网连接。为提高对雷击的反应速度,应避免使用被动放电式避雷针,选择提前放电主动式的避雷针。
    (2)外部电源的防雷 
  一般民用地下建筑均采用市电输入,为防止雷击83变压器、输电线后产生过电压以及传导干扰,影响建筑物内设备的正常工作,同样需采取严密的防雷措施,具体措施如下:
  ①为了避免雷击输电线路,造成跳闸等线路故障,在变压器的输电线杆塔上安装氧化锌避雷器,并通过引下线接入地网。
  ②对变压器采取良好的避雷措施:在变压器顶端安装避雷器或避雷针,并通过引下线到接地网,接地网由一些水平和垂直的导体棒做成网格状直接埋于土中而成,他的作用不仅在于可以确保为电气和电子仪器充当参考零电势,而且还可以为内部或外部原因导致的故障电流提供入地的低阻通道。
  输电线杆塔以及变压器上安装的避雷器作为整个电源系统的第一级保护。
  ③为避免雷击后在输电线上产生的耦合过电压以传导的形式进入地下建筑物内部,应把下户电线、电缆穿铁管埋入地下,最低穿铁管长度不小于
为当地土壤的电阻率(Ω·m))[2]。所用的金属管、电缆金属屏蔽层接地线应同接地网相连。同时在接口处安装滤波器,对设备易敏感的频段实施滤波,保证电磁兼容。
    (3)通风口的防雷 
  通风口如果为金属管道或者钢筋混凝土结构,应将金属管或者钢筋网连接到内部接地网。

       3.3 内部防雷

  内部防雷是指对雷电波侵入的防护,其技术措施可分为屏蔽措施、均压等电位措施和过电压保护措施三部分。

       3.3.1 屏蔽措施

  采用分级屏蔽措施,分三级屏蔽,分别对应保护区1,2,3的屏蔽。
    (1)一级屏蔽
  国内有专家分析认为雷电的能量大多分布在频率为10多千赫以下[3],且有学者研究了钢筋混凝土对电磁脉冲的屏蔽效能,得出对100 kHz以下的平面波型电磁脉冲峰值,钢筋混凝土的电场屏蔽效能可达40 dB左右,磁屏蔽效能可达20 dB左右[4]。钢筋混凝土屏蔽效能加上岩土层对雷电脉冲的约20 dB的屏蔽效能后,可以得出总的屏蔽效能大约在60 dB左右,对于民用地下建筑物来说,以钢筋混凝土作为一级屏蔽已经足够了,但是对于军用地下建筑物而言,该屏蔽效能还远远不够,需要实施钢板整体屏蔽。在一级屏蔽中,要将建筑物的钢筋网、金属构架、金属门窗、金属水管、金属通风管等与地板相互连接在一起,形成法拉第网,并与地网有可靠的电气连接,形成一级屏蔽网。
    (2)二级屏蔽
  对于重要设备,如计算机网络系统、通信系统等,由于易受干扰,常有专门的机房,在一级屏蔽防护达不到要求的情况下,需要采取专门的屏蔽措施,例如在机房的墙面上刷电磁屏蔽涂料,采用金属结构的墙体等,同时需要将机房墙体、金属构件等接入接地网,形成次级屏蔽网。
    (3)三级屏蔽
  设备的屏蔽效果首先取决于初级屏蔽网和次级屏蔽网的衰减程度,其次取决于设备机箱对电磁波的反射损耗程度和吸收损耗程度,这又与所使用屏蔽材料的种类和厚度有关。由于大多电子设备在出厂时已经充分考虑了电磁兼容性,机箱具有较好的屏蔽电磁干扰的能力,因此三级屏蔽时应主要考虑屏蔽接地。在电子设备和电子系统中,各种电路均有电位基准,将所有的基准点连接到一个导体平面上(基准平面),所有信号都是以该基准平面作为零电位参考点,电子设备常以其金属底座为基准面,为了设备的工作稳定和操作人员的安全,应将基准面与接地网相连。各设备只要有着良好的接地,就可以为雷击等造成的感应电流提供通畅的泄流途径,避免在各机壳上生成高电压,带来损坏设备和伤害人员的危险。

       3.3.2 均压等电位连接

  均压等电位连接是内部防雷装置的一部分,其目的在于减小雷电流引起的电位差。等电位连接的具体做法是把建筑物的金属通风管道、金属下水管道和其他大件金属物以及建筑物梁、柱内的钢筋作良好的电气连接,并与所有接地网作良好的电气连接。这样,地下建筑物的所有电方面是全部连通的,当发生雷击的时候整个建筑物成为一个统一的带电体,各部分的电位差比不连接的时候远远要小,特别是各金属物与其附近的金属体之间电位差近于0。因此不会发生闪击放电或者破坏建筑物的事故。

       3.3.3 过电压保护 

  雷电侵害主要是通过线路侵入。外部防雷中的输电线杆塔以及变压器上安装的避雷器虽然为电源提供了一级保护;但是通过传导来的线路过电压和过电流仍然足以干扰各系统的正常工作,为此,在地下建筑内部总配电盘至各机房配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器,作为二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器,作为三级保护。目的是用分流(限幅)技术即采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲)能量分  93流泄入大地,达到保护目的。

  内部防雷的屏蔽、均压等电位接地以及过电压保护三部分是相互配合,各行其责,缺一不可的。
 
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