建筑物防雷保護(hù)設(shè)計分析

建筑物防雷保護(hù)設(shè)計分析1建筑物防雷保護(hù)設(shè)計分析隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其內(nèi)各種電氣設(shè)備的使用日趨增多，尤其是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普及，建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設(shè)備。我國每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。因此建筑物的防雷設(shè)計就顯得極為重要。直擊雷和感應(yīng)雷是雷電入侵建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的兩種形式。直擊雷是雷電直接擊中線路并經(jīng)過電氣設(shè)備入地的雷擊過電流；感應(yīng)雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓，過電流形成的雷擊。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB52022-05（2022年版）規(guī)定，建筑物的防雷區(qū)劃分為LPZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn+1等區(qū)（各區(qū)的具體含義本文不再贅述）。將需要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷分區(qū)，是為了規(guī)定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位聯(lián)結(jié)點的位置，從而決定位于該區(qū)域的電子設(shè)備采用何種電涌保護(hù)器在何處以何種方式實現(xiàn)與共同接地體等電位聯(lián)結(jié)。建筑物直擊雷的保護(hù)區(qū)域為LPZOA區(qū)，其保護(hù)設(shè)計已為電氣設(shè)計人員所熟知，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB52022-05（2022年版），設(shè)計由避雷網(wǎng)（帶），避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎(chǔ)的鋼筋網(wǎng)與鋼屋架，屋面板鋼筋等構(gòu)成一個整體，避雷網(wǎng)通過全部立柱基礎(chǔ)的鋼筋作為接地體，將強(qiáng)大的雷電流入大地。建筑物感應(yīng)雷的保護(hù)區(qū)域為LPZOB，LPZ1，LPZn+1區(qū)，即不可能直接遭受雷擊區(qū)域；感應(yīng)雷是由遭受雷擊電磁脈沖感應(yīng)或靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的，形成感應(yīng)雷電壓的機(jī)率很高，對建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備，尤其低壓電子設(shè)備威脅巨大，所以說對建筑物內(nèi)部設(shè)備的防雷保護(hù)的重點是防止感應(yīng)雷入侵。由感應(yīng)雷產(chǎn)生的雷電過電壓過電流主要有以下三個途徑：（1）由供電電源線路入侵；高壓電力線路遭直擊雷襲擊后，經(jīng)過變壓器耦合到各低壓0.38KV/0.22KV線路傳送到建筑物內(nèi)各低壓電氣設(shè)備；另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應(yīng)雷過電壓。據(jù)測，低壓線路上感應(yīng)的雷電過電壓平均可達(dá)10KV，完全可以擊壞各種電氣設(shè)備，尤其是電子信息設(shè)備。（2）由建筑物內(nèi)計算機(jī)通信等信息線路入侵；可分為三種情況：①當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r，強(qiáng)雷電壓將鄰近土壤擊穿，雷電流直接入侵到電纜外皮，進(jìn)而擊穿外皮，使高壓入侵線路。②雷云對地面放電時，在線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓，擊壞與線路相連的電器設(shè)備，通過設(shè)備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播，涉及很多方面，危害范圍大。③若通過一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時，當(dāng)某一導(dǎo)線被雷電擊中時，會在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。（3）地電位反擊電壓通過接地體入侵；雷擊時強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄入大地，在接地體附近放射型的電位分布，若有連接電子設(shè)備的其他接地體靠近時，即產(chǎn)生高壓地電位反擊，入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強(qiáng)大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場變化，會在相鄰的導(dǎo)線（包括電源線和信號線）上感應(yīng)出雷電過電壓，因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護(hù)計算機(jī)，反而可能引入了雷電。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電路芯片耐壓能力很弱，通常在100伏以下，因此必須建立多層次的計算機(jī)防雷系統(tǒng)，層層防護(hù)，確保計算機(jī)尤其是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。由此可見，對建筑物內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行防感應(yīng)雷保護(hù)設(shè)計是必不可少的一項內(nèi)容；設(shè)計的合理與否，對電氣設(shè)備的安全使用與運轉(zhuǎn)有著至關(guān)重要的作用。目前，在感應(yīng)雷的防護(hù)當(dāng)中，電涌保護(hù)器的使用已日趨頻繁；它能根據(jù)各種線路中出現(xiàn)的過電壓，過電流及時作出反應(yīng)，泄放線路的過電流，從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB52022-05（2022年版）第6.4.4條規(guī)定：電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流，并應(yīng)當(dāng)符合以下兩個附加要求：通過電涌時的最大鉗壓，有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。即電涌保護(hù)器的最大鉗壓加上其兩端的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致?，F(xiàn)在，我們根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB52022-05（2022年版）附錄六規(guī)定的各類防雷建筑物的雷擊電流值進(jìn)行電涌保護(hù)器的最大放電電流的選擇。一、一類防雷建筑物1、根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB52022-05（2022年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為200KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為50KA，波頭0.25us；根據(jù)圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計，另外50%按1/3分配于線纜計）；首次雷擊：總配電間第根供電線纜雷電流分流值為200*50%/3/3=11.11KA；后續(xù)雷擊；總配電間每根供電線纜雷電流分流值為50*50%/3/3=2.78KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍，所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為11.11*8=88.9KA；即設(shè)計應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為100KA，以法國SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU100型。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB52022-05（2022年版）第6.4.7條規(guī)定，該級電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZOA，LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。2、根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB52022-05（2022年版）第6.4.8，第6.