防雷工程方案
概述
雷電災(zāi)害是聯(lián)合國(guó)公布的10種嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，也是目前中國(guó)十大自然災(zāi)害之一。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，全世界平均每分鐘發(fā)生雷暴2000次，全球每年因雷擊造成的人員傷亡超過(guò)1萬(wàn)人，所導(dǎo)致的火災(zāi)、爆炸等時(shí)有發(fā)生。
中國(guó)的的雷擊災(zāi)害十分頻繁，受害率高，造成的災(zāi)害十分嚴(yán)重。據(jù)中國(guó)氣象局防雷減災(zāi)機(jī)構(gòu)介紹，中國(guó)有21個(gè)省、區(qū)、市雷暴日在50天以上，多的可達(dá)134天。如深圳的雷暴是為63.1d/a，屬高雷區(qū)。近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)、信息技術(shù)特別計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，城市高層建筑日益增多，石油化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，雷電危險(xiǎn)造成的損失也越來(lái)越大。僅1998年和1999年兩年的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)因雷擊造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)百萬(wàn)元以上的有38起，雷暴給人們生活帶來(lái)了極大的安全隱患。
雷電是發(fā)生在大氣層中的聲、光、電物理現(xiàn)象，它具有極大的破壞性，其電壓可高達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏，瞬間電流可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培，給人類(lèi)生活及生產(chǎn)帶來(lái)了巨大影響，它危及人類(lèi)生命、引起火災(zāi)、爆炸、建筑物倒塌、森林大火，特別對(duì)電力、廣播電視、航空航天、郵電通信、國(guó)防建設(shè)、交通運(yùn)輸、石油化工、電子工業(yè)、銀行金融等領(lǐng)域產(chǎn)生嚴(yán)重危害。近年來(lái)，隨著高層建筑設(shè)施的大量涌現(xiàn)，特別是大量的數(shù)據(jù)設(shè)備和和精密儀器的廣泛應(yīng)用，雷電損害造成的事故不斷逐年上升，在現(xiàn)實(shí)生活中，雷電對(duì)人類(lèi)存在著很大的威脅。
目前，世界上有各種建筑設(shè)施大多數(shù)防雷保護(hù)仍沿用富蘭克林避雷的原理，其特點(diǎn)是利用自身的高聳位置使雷云下部電場(chǎng)發(fā)生畸變，從而將雷電吸引于自身代替被保護(hù)物受雷擊。這種傳統(tǒng)的避雷針已使用了幾百年，對(duì)防止直接雷擊收到了良好效果，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(wú)能為力。避雷針不能阻止雷擊過(guò)電壓，開(kāi)關(guān)過(guò)電壓及其本身在泄放電流時(shí)在其周?chē)a(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電壓，而這些過(guò)電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?。每年各種通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)因雷擊浪涌電壓而受破壞的事屢見(jiàn)不鮮，輕者使終端計(jì)算機(jī)和通信接口設(shè)備損壞、通信中斷，各種信息無(wú)法傳遞，重者使網(wǎng)絡(luò)主機(jī)損壞、致使網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)癱瘓，工作無(wú)法進(jìn)行。不僅造成巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失，而且造成巨大的社會(huì)的、政治的損失和影響。
雷擊的分配模型及分類(lèi)
雷擊一般分為直擊雷和感應(yīng)雷擊：
1）直擊雷是指：雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹(shù)木、動(dòng)植物上，由于電效應(yīng)、熱效應(yīng)等混合力作用，直接摧毀建筑物、構(gòu)架以及引起人員傷亡等。
2）感應(yīng)雷是指：雷云之間或雷云對(duì)地之間的放電而在附近的架空及埋地線(xiàn)路、金屬管線(xiàn)或類(lèi)似傳導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓通過(guò)傳導(dǎo)體傳送至設(shè)備，間接摧毀微電子設(shè)備。感應(yīng)雷擊對(duì)微電子設(shè)備，特別是通訊設(shè)備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的危害[敏感詞]，據(jù)資料顯示，微電子設(shè)備遭雷擊損壞，80%以上是由感應(yīng)雷擊引起。
雷電傳播途徑
雷電過(guò)壓對(duì)大樓內(nèi)部電子設(shè)備的損害主要有以下三個(gè)途徑：
（1）直擊雷經(jīng)過(guò)接閃器（如避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)等）而直放入地，導(dǎo)致地網(wǎng)地電位上升，高電壓由設(shè)備接地線(xiàn)引入電子設(shè)備造成地電位反擊。
（2）電流經(jīng)引下線(xiàn)入地時(shí)，在引下線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，引下線(xiàn)周?chē)母鞣N金屬管（線(xiàn)）上經(jīng)感應(yīng)而產(chǎn)生過(guò)電壓。
（3）大樓或機(jī)房的電源線(xiàn)和通信線(xiàn)等在大樓外受直擊雷或感應(yīng)雷而加載的雷電壓及過(guò)電流沿線(xiàn)竄入，入侵電子設(shè)備。
防雷分區(qū)
按照IEC61312-1及GB50057-2010要求，將要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷區(qū)，以規(guī)定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和指明各區(qū)交界處的等電位連接點(diǎn)的位置。各區(qū)以在其交界處的電磁環(huán)境有明顯改變作為劃分不同的防雷區(qū)的特征上，防雷區(qū)應(yīng)按下列原則劃分：
LPZ 0A區(qū)：本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭到直接雷擊并導(dǎo)走全部雷電流，以及本區(qū)內(nèi)的雷擊電磁場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有衰減時(shí)，應(yīng)劃分為L(zhǎng)PZ 0A區(qū)。
LPZ 0B區(qū)：本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對(duì)應(yīng)的雷電流直接雷擊，以及本區(qū)內(nèi)的雷擊電磁場(chǎng)強(qiáng)度仍沒(méi)有衰減時(shí)，應(yīng)劃分為L(zhǎng)PZ 0B區(qū)。
LPZ 1區(qū)：本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，且由于在界面處分流，流經(jīng)各導(dǎo)體的電涌電流比LPZ 0B區(qū)更小，以及本區(qū)內(nèi)的雷擊電磁場(chǎng)強(qiáng)度可能衰減，衰減程度取決于屏蔽措施時(shí)應(yīng)劃分為L(zhǎng)PZ1區(qū)。
LPZ2…n后續(xù)防雷區(qū)：需要進(jìn)一步減小流入的電涌電流和雷擊電磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，增設(shè)的后續(xù)防雷區(qū)應(yīng)劃分為L(zhǎng)PZ2…n后續(xù)防雷區(qū)。
防雷措施
防雷的主要任務(wù)是全方位堵截雷電的任何入口。因此，提出了現(xiàn)代綜合防雷的技術(shù)措施，它包含：接閃、分流、等電位連接、屏蔽、合理布線(xiàn)、接地。
(1) 接閃 指通過(guò)接閃器（如避雷帶/網(wǎng)格、避雷線(xiàn)、避雷針等），把閃電的雷電流傳導(dǎo)大地，保護(hù)建（構(gòu)）筑物不受雷擊，它是防直擊雷的主要措施。
(2) 分流 分流是把從室外來(lái)的導(dǎo)線(xiàn)（包括電力電源線(xiàn)、電話(huà)線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)或者這類(lèi)線(xiàn)纜的金屬外套等）都在線(xiàn)路的兩端安裝浪涌保護(hù)器。把串入導(dǎo)線(xiàn)的過(guò)電流通過(guò)浪涌保護(hù)器迅泄放入地。
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