雷闪静电感应和电磁感应的防护范文

《现代建筑电气杂志》2014年第六期

1雷云感应静电的防护

(1)建筑物内的金属物(如设备、管道、构架、电缆外皮、钢屋架、钢门窗等较大构件)和突出屋面的金属物均应接到防雷电感应的接地装置上。(2)屋面周围金属物每隔约20m应采用引下线接地。(3)现场浇制或预制件组成的钢筋混凝土屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成电气闭合回路，并应每隔约20m采用引下线接地。

2雷闪电磁感应的防护

建筑物内部的电气和电子系统，会受衰减后残余磁场侵入影响的危害。应按GB/T21714．4—2008《雷电防护》的规定，对侵入的衰减后残余磁场采取有效的防护，根据磁场屏蔽、电源系统采取不同的防护措施。

2．1电源系统(1)金属管道等连接点用金属线跨接。根据GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》第4．2．2条的规定:为防止电磁感应，平行敷设的金属管道、构架、电缆外皮等，其净距＜100mm时，间隔距离≤30m，连接处的过渡电阻＞0．03Ω时，连接处应用金属线跨接。(2)采用电涌保护器(SurgeProtectiveDevice，SPD)防护电磁感应。根据GB/T21714．4—2008，只有主配电盘，在LPS+LPZ1屏蔽的雷电电磁脉冲防护系统(LightningElectro-magneticPulseProtectionMeasuresSystem，LPMS)，当传导浪涌(U2U0)和(I2I0)和辐射磁场(H2H0)时，采用LPZ1空间屏蔽和LPZ1入口安装电源SPD防护的LPMS能使设备得到防护。

2．2无屏蔽情况电源系统当建筑物进线浪涌电压较低时，在靠近进线处安装一个SPD便可防护［3］。但在某些特殊情况下，例如安装非常敏感的设备(电子设备、计算机)或需要保护的设备离安装在入口处的SPD太远，在建筑物内由于雷电放电和内部干扰源而产生电磁场时，有必要在靠近设备处或设备内部安装附加的SPD。GB50343—2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》规定使用电源SPD需要满足多级能量配合，才能起到有效的防护作用。耐冲击电压类别及电涌保护器分级(TN-S)示意图如图1所示。

2．3天馈系统(1)凡带有室外架空天线的电子设备都应采取防雷保护措施。架空天线必须置于接闪器的保护范围LPZ0B区域内。(2)天馈线路上选用的SPD最大传输功率应不小于平均功率1．5倍。其他参数应根据被保护设备的工作频率、插入损耗、驻波、带宽、阻抗特性、接口选用适配的天馈线路SPD。(3)天馈传输系统中宜在收/发通信设备的射频出、入端口处安装天馈线路SPD进行保护。使用多副天线的天馈传输系统，每副天线应设置一个SPD。(4)使用波导管作为天馈传输系统时，波导传输系统的金属波导的段与段之间连接的法兰盘，在其对角的连接螺栓处应用截面积为4mm2的镀银铜导线将两个连接法兰盘予以连通。(5)天馈线路SPD的接地端应接到室外馈线入口处的外壁、波导支撑架及天线反射器应做电气连通，波导管弯头处及接地线上。入口处就近接地，并与地网引出的接地线连通。同轴电缆的金属外护层，应在其上部、下部及经走线架进入机房。(6)天馈线路SPD其标称导通电压Un≥1．5U(U为最大连续工作脉冲峰电压)，标称放电电流In≥5kA(8/20μs波形)，响应时间≤10ns的电涌保护器作为天馈线路防护。(7)天馈线路SPD插入损耗对甚高频系统(30～300MHz)应不大于0．3dB，对高频系统(0．3～10GHz)应不大于0．2dB。SPD的响应时间一般应低于10ns。天馈线上选用的SPD最大传输功率应为平均功率的1．5～2．0倍。其他参数，如工作频率、驻波、插入损耗、特性阻抗、接口等均应符合系统的要求。天馈线路SPD性能参数如表1所示。

2．4电压驻波比影响通信质量电压驻波比示意图如图2所示。由图2可见，理想状态电压驻波比为1，一般情况下电压驻波比为1．15～1．35。这是因为传输电缆接头不匹配，根本原因是电缆接头J/K阻抗不可能恰好都等于50Ω。电缆接头J/K阻抗不等，信号反射而产生电压驻波。当电压驻波比大时，通信系统幅频特性变坏，如果幅频特性波动＜1dB时，通信质量正常;如果幅频特性波动＜3dB时，视频图像被干扰，数字信号误码率变坏，由原来的10－7变坏到10－4时无法正常通信。现场解决办法以卫星通信系统为例。根据卫星通信设备技术说明书中天线馈线连接处的电压驻波比指标，现场施工安装天馈SPD时，选取天馈SPD电压驻波比指标与设备天线馈线连接处的电压驻波比指标相等。在卫星通信天线馈源接口处，由于微波频段极高，天馈SPD研制、生产难度大，安装困难。将天馈线SPD安装在室外单元中频输出接口处。在中频70MHz接口安装天馈线SPD时，满足反射损耗等技术指标要求，对通信系统防雷电感应效果良好。卫星站天馈线SPD安装示意图如图3所示，馈线长度超过30m宜两端安装。

2．5信号传输线全模保护信号线路SPD应根据被保护设备的工作电压、接口类型、特性阻抗、插入损耗、功率、信号传输速率、频带宽度及传输介质参数选用插入损耗小、限制电压不超过设备端口耐压的SPD。其防护安装示意图如图4所示。

3结语

雷电危害的二次作用即雷电流产生静电感应和电磁感应。相比直击雷危害，静电感应和电磁感应危害发生的概率要大得多。因为建筑物的近旁遭受直击雷危害时，被保护的对象并未遭受到直击雷危害，但遭受雷电流产生静电感应和电磁感应的危害。在进行雷电感应防护设计与施工时，应引起设计人员的重视。进行雷电防护，需采取多种措施实现综合防护。综合防雷技术是对一个需要进行雷电防护的建筑物电子信息系统，从外部和内部对建筑物采用击雷防护技术、等电位联结技术、屏蔽技术，以及完善合理的综合布线技术、共用接地技术和SPD安装技术进行雷电防护。

作者：王蔚单位：贵州省贵阳市气象局