防雷、防静电与接地.docVIP

防雷、防静电与接地 1 防雷基础 1) 雷击是一种自然现象，它能释放出巨大的能量、具有极强大的破坏能力。雷电对人参、设备设施的主要方式有：雷击、雷电感应、雷击电磁脉冲。防雷主要采取以下措施：传导、搭接、接地、分流、屏蔽、躲避。2) 雷电会导致多种不同形式的危害，没有任何一种办法可以全面防止雷电的危害。3) 直击雷：是带电云层（雷云）与建筑物构架、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用，危害建筑物、建筑物内电子设备和人。直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十kA乃至几百kA，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几μs到几百μs）就释放出来，瞬间功率巨大的。防御直击雷：通常都是充分利用建筑物的基础桩、梁柱等结构钢筋作为引下线和接地装置，采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。4) 雷电感应：指当雷云来临时地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，云中的电荷就变成了自由电荷，从而产生出很高的静电电压（感应电压），其过电压幅值可达到几万到几十万伏，这种过电压往往会造成附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线、接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害。另外，在雷电闪击时，由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近就形成了一个很强的感应电磁场，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，从而产生大量的热而引起火灾。感应雷虽然没有直接雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。阻止感应雷的有效手段是屏蔽，将建筑物屋顶、墙体中的钢筋以及金属门窗、引入建筑物、构筑物的金属管道等通通连起来，达到一定的网格距就可以防御雷电感应。5) 雷电浪涌：当线路遭受直击雷或产生雷电感应，高电位便会沿着导线电源线以及信号侵入变电站或建筑物内，这种雷电波侵入也会对电气设备造成危害或使建筑物内的金属设备放电，引起破坏作用。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜人电脑设备。信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。防雷击电磁脉冲：线路进入建筑物处与接地装置连接、装设浪涌保护器。 2 避雷针及保护范围 1) 避雷针：避雷针的作用实质上是主动引雷入地，防止被保护物遭雷击。避雷针尖（又称接闪器）引入雷雨云上的电荷，引下线将电荷引到接地体上，接地体将电荷快速释放到大地中。避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。当单支或双支避雷针不足以保护全部设备或建筑物时，可装三支或更多支形成更大范围的联合保护。需要注意的是，雷电时期内，在避雷针接地装置附近，由于跨步电压甚高，人员接近时有触电的危险，一般在避雷针接地装置附近约10米的范围内是比较危险的。2) 避雷针的保护范围：避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。国际电工委员会(IEC)推荐的滚球法计算。1、根避雷针的保护范围：当避雷针的高度h≤hr时，距地面hr处作一条平行于地面的平行线，以避雷针的针尖为圆心，hr为半径画弧，交水平线于A、B两点，又分别以A、B两点为圆心，hr为半径，从针尖向地面画弧。如图5.1所示，则图中曲线就是避雷针保护范围的边界，保护范围是一个对称的锥体。当避雷针的高度h≤hr时，在避雷针上取高度为hr的一点代替单根避雷针针尖作圆心，其余做法同上。以图1中O点为原点，地面为X轴，避雷针为Y轴，建立直角坐标系。那么B点的坐标为即。以B点为圆心，避雷针在高度为hx的水平面上的保护