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1、浅谈建筑物内部防雷保护设计0浅谈建筑物内部防雷保护设计摘要：在感应雷的防护当中，电涌保护器能根据各种线路中出现的 过电压、过电流及时做出反应，泄放线路的过电流。在建筑物内根 据不同的防雷区设置不同的电涌保护器，可以有效遏止直击雷和感 应雷入侵建筑物内的电气设备，从而达到保护电气设备的目的。 关键词:防雷区;电涌保护器;直击雷;雷电感应随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内部各种电 气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，使建 筑物内各种信息化的电气设备越来越多。我国因雷击破坏建筑物内 电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的 防雷设计就显得尤为重要浅谈建
2、筑物内部防雷保护设计1一、 防雷区域的划分直击雷和感应雷是雷电侵人建筑物内电气设备的2种形式。直击 雷是雷电直接击中线路并经过电气设备人地的雷击过电流;感应雷是 由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压、过电流 形成的雷击。根据文献【2】的规定，建筑物的防雷区划分为LPZOA, LPZOB, LPZ1, LPZn + 1等区将需要保护的空间划分为不同的防雷分 区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电 位联结点的位置，从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保 护器在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区，其保护设计，由避雷网
3、(带)，避雷针或混合组成的接闪器，利用建筑物的框架柱内钢筋作 为引下线，基础的钢筋网等构成1个整体，形成电气通路，将强大的 雷电流引人大地。建筑物感应雷的保护区域为LPZOB,LPZl,UZn十1区，即不可能 直接遭受雷击区域;感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而 产生的，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内的电气设备，尤 其低压电子设备威胁巨大，所以建筑物内部设备防雷保护重点是防 止感应雷人侵3。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下3 个途径:a.由供电电源线路人侵。高压电力线路遭直击雷击后，经变压 器藕合到各低压380 V/220 V线路传送到建筑物内各低压电气设备; 另外低压线
4、路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测，低压线 路上感应雷的雷过电压平均可达10 kV，完全可以击坏各种电器设备 尤其是电子信息设备。b.由建筑物内计算机通信等信息线路人侵。可3种情况:地面 突出物遭直击雷打击时，强雷电压击穿邻近的土壤，雷电流直接人 侵到电缆外皮并击穿外皮，使高压人侵线路。雷云对地面放电 时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电气设 备，通过设备连线侵人通信线路。这种人侵沿通信线路传播，涉及 面广，危害范围大。若通过1条多芯电缆连接不同建筑物防雷保护 设计浅谈来源的导线或多条电缆平行铺设时，当某一电缆被雷电击 中，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。c
5、.地电位反击电压通过接地体人侵。雷击时强大的雷电流经过 引下线和接地体泄人大地，在接地体附近形成放射型的电位分布， 若有连接电子设备和其它接地体靠近，即产生高压地电位反击，人 侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引人了强大的雷电流 通过引下线人地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的浅谈建筑物内部防雷保护设计2导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷 系统不但不能保护计算机，反而引人了雷电。计算机网络系统等设 备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100 V以下，因此必须建立 多层次的计算机防雷系统，层层保护，确保计算机特别是计算机网 络系统的安全。 由此可见，对建
6、筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必 不可少的1项内容，设计的合理与否，对电气设备的安全运行有着至 关重要的作用。二、 电涌保护器的选择分类设置目前，在感应雷的防护中，电涌保护器的使用已日趋频繁，它 能根据各种线路中出现的过电压、过电流及时作出反应，泄放线路 的过电流，从而达到保护电气设备的目的。根据文献2第6.4.4条规定:电涌保护器必须能承受预期通过它 们的雷电流，并应符合2条附加要求:通过电涌时的最大钳压，有能 力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流;电涌保护器的最大钳压加上 其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大 电涌电压协调一致。 根据文献【2】附录六规定各类防雷
7、建筑物的雷击电流值进行电 涌保护器的最大放电电流的选择；2.1一类防雷建筑物a.其首次雷击电流幅值为200 kA，二次雷击电流幅值为 50 kA，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另50% 按1 /3分配于线缆计;首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流 值为(200 X 50 % /3) /3=11.11 kA;后续雷击:总配电间每根供电线 缆雷电流分流值为(50 X 50%/3)/3=2.78 kA。如果进线电缆已经进 行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%， 即11. 11 X30%=3.3 kA及2.78X30%=0.8 kA。而在电涌保护器承
8、受 10/350 us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5-8倍，所以 选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为11.11X8=88. 9 kA，即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为100 kA，以 SOULE公司产品为例，选用PU100型。文献【2】第6.4.7条规定，该 级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA, LP-ZOB与LPZ1区的 交界处安装。 b.文献【2】第 6.4.8、第6.4.9条规定，在分配电箱处，即在浅谈建筑物内部防雷保护设计3LPZl与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜5 kA(8/20 acs)，故此处应选用电
9、涌保护器SPD的最大放电电流为40 kA，额定放电电流为10 kA，以SOULE公司产品为例，选用PU40型。2.2二类防雷建筑物 a.其首次雷击电流幅值为150 kA;二次雷击电流幅值为37. 5 kA。全部雷电流i的50%按流人建筑物防雷装置的接地装置计，另外 50%按1 /3分配于线缆计。首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流 分流值为(150 X500x/3)/3=8. 33 kA;后续雷击:总配电间每根供电 线缆雷电流分流值为(37.5 X 50 % /3 )/3=2.08kA。如果进线电缆 已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来 的30%，即8.33x30%=2.
10、5 kA及2.80x30%=0.6 kA，而在电涌保护器承 受10 /350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5-8倍， 所以选择能承受8 /20 us波形电涌保护器的最大放电电流为 8.33x8=66 .6 kA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为65 kA，以SOULE公司产品为例，选用PU65型。文献【2】第6.4.7条规 定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA,LPZOB与LPZ1 区的交界处安装。 b.文献【2】第6.4.8、第6.4.9条规定，在分配电箱处，即在 LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜5 kA(8/2
11、0 uS)，故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40 kA，额定放电电流为10 kA;以SOULE公司产品为例，选用PU40型。2.3三类防雷建筑物a.其首次雷击电流幅值为100 kA;二次雷击电流幅值为25 kA。 全部雷电流i的50%按流人建筑物防雷装置的接地装置计，另50%按1 /3分配于线缆计。首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为 (100 x 50%/3 )/3=5.55 kA;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电 流分流值为(25x50%/3)/3=1.39 kA。如果进线电缆已进行屏蔽处 理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即 5.55x30%=1
12、.7 kA及1.39x30%=0.4 kA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5-8倍，所以选择能 承受8/20 us 波形电涌保护器的最大放电电流为5.55x8=44.4kA;即 设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40 kA，以SOULE公司产 品为例，选用PU40型。文献【2第6.4.7条规定，该级电涌保护器应 在总配电间处安装，即LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交界处安装。 b.文献【2第6.4.8、第6.4.9条规定，在分配电箱处，即在 LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜浅谈建筑物内部防雷保护设计4
13、5kA(8/20 us)，故此处应选用电涌保护器SPU的最大放电电流为40 kA，额定放电电流为10 kA;以SOULE公司产品为例，选用PU40型。综上所述可见，在防雷保护设计中，总的防雷原则是采用3级保 护:将绝大部分雷电流直接引人地下基础接地装置泄散;阻塞沿 电源线或数据、信号线引入的过电压;限制被保护设备上浪涌过电 压幅值(过电压保护)。这3道防线，缺一不可，相互配合，各行其 责。目前通常作法是:a.建立联合共用接地系统，形成等电位防雷体系。将建筑物的 基础钢筋(包括桩基、承台、底板、地梁等)，梁柱钢筋、金属框 架、建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好的法拉第笼式接 地，将建筑物各
14、部分的接地(包括交流工作地、安全保护地、直流工 作地防雷接地)与建筑物法拉第笼良好连接，从而避免各接地线之间 存在电位差，以消除感应过电压产生。b.电源系统防雷。以建筑物为1个供电单元，应在供电线路的各 部位(防雷区交接处)逐级安装电涌保护器，以消除雷击过电压。 c.等电位联结系统。GB50057一94(局部修订条文)明确规定，各 防雷区交接处，必须进行等电位联结，尤其建筑物内的计算机房等 弱电机房，遭受直击雷的可能性比较小，所以在此处除采取电涌保 护器进行感应雷防护外，还应采用等电位联结方式来进行防雷保 护。结束语现代建筑物防雷工程设计，应从外部防雷、内部防雷进行考虑， 注重等电位连接与共用接地系统、屏蔽及布线、防雷与接地、安装 电涌保护器综合防护、在实际的防雷工程设计中，还需根据各类设 备的特点和防护对象的实际情况灵活应用、综合考虑，才能获得良 好的效果。参考文献： 1GB50057一94(2000年版).国家标准(建筑物防雷设计规范 2 GB50343一2004.国家标准建筑物电子信息系统防雷技术规范.
