雷电防护及数值计算.doc

雷电的防护及数值计算 雷电的防护及数值计算 雷电的防护及数值计算 1.6 雷电的防护 GB50057-94 中对雷防提出的总则（第1.0.1 条）规定 : “为使建筑物 (含构筑物 ,下同 )放雷设计因地制宜地采取放雷措施,防止或减少 雷击建筑物所发生的 人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。” ————注意，这里提的是“防止或减少”而不是一概要求“防止”，同时也提出考虑安全可靠、 技术先进和 经济的合理 要同时考虑。 在标准的条文说明中指出： “有人认为， 建筑物安装防雷装置后就万无 一失了。从经济的观点出发，要达到这点是太浪费了，因此特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按 照本规范设计的防雷装置的安全度不是100% 。 1.6.1 直击雷的防护 防直击雷的外部装置包括接闪器（避雷针、避雷带、避雷线、避雷网）、引下线、接地装置，另外也 包括屏蔽措施，通过这些装置迅速地将把雷电流泄放放入地。 1.6.2 电涌的防护 为保护设备安全和抑制各种雷电感应引起的浪涌过电压，必须采取系统有效的保护措施，即在电源线 信号线上加装浪涌抑制器。 1.6.3 等电位连接 为防护雷电流引起电磁感应和地电位反击的破坏作用，所有允许连接的设备金属外壳，接地的金属管 线和导体间应进行的等电位连接。是防雷电引起的电磁感应、地电位反击的重要措施(但不允许连接的导体 之间防反击是以保持足够的距离实现——防闪络)。从实质上讲电涌保护也是一种瞬间的等电位连接，是用 SPD 器件把不能连续与地连接的通电导体（电源线、信号线）与地连接起来。 1.6.4 屏蔽 用于防护雷电引起的电磁脉冲辐射的破坏作用。 1.6.5 防闪络措施 对于不能采取等电位连接和使用点涌保护器防护时，通过保持距离抑制雷电引起的地点位反击和电磁 感应等的破坏作用。 （下图为基站防雷系统图） 1 1.7 雷电流的特性 每次雷击的电流波形是随机的，差别很大。 雷电流波形一般都是前沿陡而后沿时间相对较长的波形，一般前沿时间在几个微秒到几十个微秒，后 沿的半值值时间一般在几十到几百微秒。 雷击有正闪击或负闪击，负闪击占多数（约占80~90% ）。正闪击平均的电流强度比负闪击要大（负闪 击的电流峰值以20~50KA 居多，而正闪击的峰值往往在100KA 以上），一次雷击大多数分成3~4 次 放电（但正闪击通常由一个单闪击构成）。一般第一次闪击的电流峰值值最大，但首次雷击以后的负 闪击的前沿更陡。雷电流近似于典型曲线是双指数函数曲线 -α t -βt 双指数函数： i ＝ Ｉ0 （ e e ) I 0 —— 雷电流值峰 α —— 波前衰减系数； β——波尾衰减系数； 2 另外，还有等值斜角波、等值余弦、幂指数波形等（略） 雷电流的电荷量 雷电流的电荷量的近似计算公式： Q = ( 1/0.7)·I · T T 秒（ S） 2 2：雷电流半值时间，单位： 式中 ,Q: 电荷量,单位： 库仑（c） I ：雷电流幅值，单位：安培（ A ） 雷电流的单位能量（即流过1 欧姆电阻消耗的能量） ，近似计算公式： W/R = 0.5 ·(1/0.7) · I 2·T2 式中 , W/R：单位能量，单位：焦耳 / 欧姆（ J /Ω） I ：雷电流幅值，单位：安培（ A ） T2：雷电流形的半值时间，单位：秒 （S） 建筑物防雷工程 2.1 名词术语解释见下表 3 本规范名词 解释 接闪器 直接截受雷击的避雷针、避雷带（线） 、避雷网，以及用作接闪器的金 属屋面和金属构件等。 引下线 连接接闪器与接地装置的金属导体 接地装置 接地体和接地线的总合 接地体 埋入土壤中和混凝土基础中作散流用的导体 接地线 从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体 防雷装置 接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器及其他连接导体的总合 直击雷 雷电直接击在建筑物上，产生电效应、热效应和机械力者 雷电感应 雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金 属部件之间产生火花。 静电感应 由于雷云先导的作用，使附近导体上感应出与先导通道符号相反的电 荷，雷云在主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，在导体上的感应 电荷得到释放，如不就近泄入地中就会产生很高的电位。 电磁感应 由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强磁场，使附近导体上 感应出很高的电动势。 雷电波侵入 由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵 入屋内，危及人身安全或损坏设备 过电压保护器 用来限制存在于某两物体之间的冲击过电压的一种设备，如放电间隙、 避雷器或半导体器具。 2.2 防雷建筑物的分类及要求 分类的根据：按GB50057-94 的规定进行划分 “建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故