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电子信息系统防雷分析与设计

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摘要：在防雷系统中，建筑物防雷家喻户晓，而在电子信息系统的防雷需要考虑因素众多，本文以电力高架塔的防雷为基础，阐述电子信息系统防雷的设计，以便于电子系统设计人员参考。

1引言

建筑物防雷装置（外部防雷）分类及设计应参考国标依照国军标相关标准执行，部分还需参考IEC及NFC相关标准。建筑物电子信息系统（内部防雷）的防雷设计，应按GB50343-2012执行。电子信息系统宜采用外部防雷（防直击雷）和内部防雷（防雷电电磁脉冲）等措施进行综合防护，如图1.1所示：

图1.1电子信息系统综合防雷框图

防雷装置主要有：

接闪器（避雷针、网、带）：接闪雷电流，使被保护设备免受直接雷击；

引下线和接地装置：引下雷电流，将其泄放至大地，防止反击；

等电位连接：消除距离相近的设备之间的电位差；

屏蔽：将雷电电磁感应脉冲有效阻挡，使设备、线路免受高电磁脉冲危害；

浪涌保护器：实现设备与线路之间的等电位连接；限制雷电波侵入。

2防雷设计

直击雷防护方案设计主要在于防雷装置的选用和计算上，以下从接闪器、引下线、以及接地装置等对电力高架铁塔进行设计和分析。

2.1接闪器：

LY-ESE-4500型接闪器，该接闪器接闪时的击穿电压更低，同时电流的波动更小。配置高压绝缘转接器。

1）卫星提前放电避雷针保护范围的计算方法

LY-ESE-4500接闪器在UTE（法国电工技术联合会）机构认可的UniversityofPau（France）高压实验室，按照NFC17-102试验标准进行多次试验验证，其提前放电时间为△T=86μs。根据法国2012年08月颁布实施的新的规范标准：在实施保护范围时，△T提前放电时间超过60μs时按60μs计算。

当h≥5（m）时计算公式：

当2≤h≤5（m）时计算公式为。

其中：r－为滚球半径，其滚球半径取45m（我国标准滚球半径分别为一类30m，二类45m，三类60m）；

△－抢先距离，60m。

图2.1采用法国新标准保护半径示意图

“滚球法”是国际电工委员会（IEC）推荐的接闪器保护范围计算方法，已被世界上多数国家作为国家防雷规范采用，我国建筑物防雷规范GB50057－2010以及GJB6784-2009均采纳“滚球法”作接闪器保护范围计算的方法。

比如电力塔高度50m，天线高度0.7m，顶部平台0.8×0.8m，根据滚球法计算，该天线属于二类防雷保护装置，天线置于接闪器保护范围内，接闪器高度1.2米，考虑到接闪器接闪后，雷电流对天线造成一定的影响，接闪器一般应与天线有≥3m的空气间隔，但由于移动装备的特殊性，以及避雷针支撑杆采用透波绝缘材料，其间距按1.5m计算，接闪器支撑结构可考虑采用折叠式结构（见图2.2）。液压升降塔可兼做独立避雷塔使用，距离铁塔3m外可根据装备情况布置设备，非易燃易爆及敏感电子设备可考虑60m或100m滚球半径考虑布置装备，高度按2m计算（接闪器保护范围见图2.3）。

图2.2接闪器安装示意图图2.3滚球法计算的保护范围示意图

2.2引下线

防雷专用引下线，安装方便而且对周围装备及线路产生的电磁感应较小，防雷效果较好，具体使用方法要视工程实际情况而定。其独特的绝缘导电橡胶外层可避免与升降塔和拉线的反击，引下线配备了无源自动收卷盘，如下图2.4所示。保证排线整齐，节省人力资源。其引下线的突出特点是将雷电流限制在导体内，同时提供良好连接，以确保对保护物及其内人员、灵敏电子设备的安全。

2.4防雷专用无源自动卷缆器

2.3接地装置

架设位置有山坡等困难环境，难于将接地网按照常规做法埋入土壤达到有效深度，且接地极埋设深度和长度、以及接地网等的有效面积直接影响接地效果，所以可以选用机动独立接闪杆。

机动独立接闪杆有独立的接地装置，引下线的冲击接地电阻≤10Ω，根据移动式设备接地机动性强的特点，垂直接地极长度为1米（接地极安装后再撤收时存在接地极拔出困难的情况，特配备接地极起拔装置，最大起拔重量3t，一人操作，简便轻松，专利号：ZL201620847424.6），接地网格连接线采用35mm2铜镀镍编织带，垂直接地极安装间隔距离不小于3米，水平接地连接线长度不小于15米，夹角不易小于60度。将接地网通过等电位连接排连接，防雷引下线与接地排可靠连接，等电位接地排厚度不宜小于4mm，截面积不

应小于80mm2。地网敷设示意见图2.5。

图2.5地网敷设示意图

3结语

通过以上分析计算和设计，电子信息系统的防雷设计主要在于分析好电子信息系统架设环境，考虑多方面因素，从防雷装置着手进行系统设计。

Reference：

[1]GB50057-2010.建筑物防雷设计规范［S］北京：中国计划出版社，2011年.

[2]IEC61312雷电电磁脉冲的防护.

高明宝1984年04月20