1現(xiàn)代防雷技術(shù)的措施

1.1連接

這里所講的連接指的是“均衡連接”，或者“等電位連接”。它也是一種非常重要的現(xiàn)代防雷措施。由于閃電電源類似于一種電流波，防雷電裝置則是為雷電流提供低阻抗通道。因此，用導(dǎo)線將閃電流流通部位和周圍構(gòu)筑結(jié)構(gòu)（或設(shè)備）某些部分連接起來(lái)，便可以實(shí)現(xiàn)等電位；當(dāng)有閃電經(jīng)過(guò)時(shí)，各處的電位可以同時(shí)得到升高，也就不會(huì)再有旁側(cè)的閃絡(luò)放電。

1.2傳導(dǎo)

閃電傳導(dǎo)器也被稱作避雷針，它的功能是將閃電傳導(dǎo)給大地，這也是富蘭克林對(duì)避雷針的精確定義。他所采取的措施至今為仍被證明是有效的，因而得到了廣泛的應(yīng)用。而對(duì)于具有直接危害的云地閃而言，采取此措施，可以把閃電吸引到接閃器上，繼而把閃電傳導(dǎo)入地，并將它的能量分散到地下，從而達(dá)到保護(hù)地上建筑的目的。

1.3分流

近幾年來(lái)，頻繁發(fā)生的雷災(zāi)大多數(shù)是采用分流措施來(lái)進(jìn)行防御的。如上文所述，通過(guò)把引來(lái)的導(dǎo)線與接地體或接線之間并聯(lián)一個(gè)避雷器，當(dāng)室外線路上產(chǎn)生過(guò)電壓，并沿這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，避雷器的電阻會(huì)突然接近短路狀態(tài)，可以達(dá)到閃電電流分流入地的目的。除此之外，若能在內(nèi)部線路處安裝避雷器，實(shí)現(xiàn)多級(jí)分流則可以取得更好的防御效果。

1.4接地

接地是為防止直擊雷害的一套系統(tǒng)。只有良好的接地才能將閃電的能量瀉放入地，從而降低引下線上的電壓。接地工作也是一種基礎(chǔ)工作，它主要是為其他防雷措施服務(wù)，接地工作沒(méi)做好，其他措施都無(wú)法得到有效實(shí)施。因此，接地在整個(gè)防雷系統(tǒng)工程中的作用十分關(guān)鍵，需要加大在經(jīng)濟(jì)方面的投入。

1.5屏蔽

屏蔽，指的是用金屬網(wǎng)、箔、殼（或管子）等導(dǎo)體把保護(hù)對(duì)象全部包圍，通過(guò)這種手段能使閃電電磁脈沖波的入侵通道被全部阻斷，而使得閃電無(wú)隙可乘。屏蔽防雷技術(shù)措施主要用于升壓站、變電站以及電廠的送出電等建筑群。

2現(xiàn)代防雷技術(shù)的工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

現(xiàn)代防雷技術(shù)的工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)主要指的是雷電感應(yīng)、雷電波入侵、防雷擊電磁脈沖等防護(hù)工程設(shè)計(jì)和多級(jí)分流設(shè)計(jì)。具體而言，包括以下三個(gè)要點(diǎn)：①利用聯(lián)合共用接地網(wǎng)技術(shù)降低電位差。②對(duì)進(jìn)出建筑物連接儀器設(shè)備進(jìn)行多級(jí)線路屏蔽與等電位連接。③在各個(gè)防雷區(qū)界面安裝各種SPD。本文以信息系統(tǒng)的防雷技術(shù)為例，探討現(xiàn)代防雷技術(shù)的工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)。

2.1供電線路的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)信息系統(tǒng)供電線路的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）屏蔽和等電位連接

屏蔽和等電位連接指的是利用建筑物外部的屏蔽措施，采取合適的方法對(duì)主要線段進(jìn)行屏蔽包裝、等電位連接，從而達(dá)到攔截直擊雷、雷電感應(yīng)過(guò)電壓、減少雷電磁場(chǎng)強(qiáng)度的目的。

（2）安裝電源SPD

安裝SPD時(shí)需要綜合考慮以下五種因素：①雷電防護(hù)區(qū)域的劃分。②建筑物外部防雷設(shè)施及建筑物屏蔽層的分流。③依據(jù)雷擊危險(xiǎn)度對(duì)防雷防護(hù)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。④確保SPD的級(jí)數(shù)、級(jí)與級(jí)之間的協(xié)調(diào)是否良好。⑤掌握區(qū)分不同供電接地制式和SPD非線性元件的特性。所選SPD需具有良好的兼容性、對(duì)被保護(hù)設(shè)備或線路無(wú)干擾、而且響應(yīng)速度快、通流容量大、漏電流小、性能穩(wěn)定。與此同時(shí)，SPD安裝線應(yīng)越短越好、并具備劣化指示及過(guò)電流保護(hù)的功能。一旦級(jí)與級(jí)之間的安全距離不夠時(shí)，應(yīng)采用串接退耦的裝置，且該裝置的通流量應(yīng)該與供電線路的負(fù)載電流相配合，并留有余量。另外，SPD非線性元件的殘壓與安裝線上的電感電壓降、電阻電壓降之和需小于等于被保護(hù)設(shè)備的耐壓水平。因此，安裝線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)0.5m，保證盡可能的短，且采用“V”型接法，以消除輸入線與輸出線之間的電磁耦合。

（3）安裝直流供電SPD

太陽(yáng)能電池、UPS電源等直流電源的供電，尚需要通過(guò)雷電過(guò)電壓防護(hù)。安裝SPD要求限制電壓為直流電源電壓的1.5~1.8倍，而且需要將負(fù)極接地。要求標(biāo)稱放電電流為10~20kA。同時(shí)，SPD應(yīng)配備諸如串接熱熔斷絲（或保險(xiǎn)絲）之類的過(guò)電流保護(hù)裝置。

（4）采取適當(dāng)?shù)墓╇娊拥刂剖?

接地供電接地制式包括IT制、TT制、TN-C-S制、TN-C制以及TN-S制。不同的接地制式有著相配套的SPD設(shè)置模式。SPD的接地通常需要就近與設(shè)備的安全保護(hù)地或電源PE連接。因此，在實(shí)施聯(lián)合共用接地與等電位連接的條件下，SPD的接地可在附近與電源PE線相連，或者就近與作了等電位連接的金屬物相連。需要強(qiáng)調(diào)的是，個(gè)別信息系統(tǒng)的直流信號(hào)地需要單獨(dú)設(shè)置，那么這時(shí)電源SPD的接地就無(wú)法與直流信號(hào)地的等電位連接帶相連接。

（5）配電室的防護(hù)

變壓器低壓側(cè)需要根據(jù)不同的雷電活動(dòng)區(qū)選擇SPD，即是80kA限壓型SPD還是20kA開關(guān)型SPD。變壓器低壓側(cè)經(jīng)過(guò)低壓鎧裝電線（抑或是護(hù)套電纜穿金屬管）進(jìn)入配電室，通過(guò)在配電室內(nèi)線路入口處安裝帶有過(guò)電流保護(hù)裝置的SPD，最后在配電屏內(nèi)完成TN-S供電接地制式。

2.2信號(hào)線路的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

信號(hào)線路的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①信號(hào)線路應(yīng)設(shè)有諸如有獨(dú)立避雷針保護(hù)的接收天線，以達(dá)到完善的防直擊雷裝置。②通過(guò)實(shí)施等電位連接以及聯(lián)合共用接地，避免地電位升高而沿信號(hào)線路和地線回路進(jìn)入設(shè)備。③選擇帶有屏蔽功能的線纜（或線纜穿金屬管），對(duì)信號(hào)線路進(jìn)行屏蔽。④采用弱電豎井與水平線槽敷設(shè)的綜合布線方式，使之與強(qiáng)電線路相隔離，或者使線纜達(dá)到一定的安全距離。⑤提高信息設(shè)備自身屏蔽、耐過(guò)電壓，以及抗電磁干擾能力，必要時(shí)根據(jù)不同信號(hào)線路的特征安裝相應(yīng)性能參數(shù)的SPD。⑥做好信號(hào)SPD的接地點(diǎn)位置選擇工作，因?yàn)槲恢玫倪x擇有點(diǎn)講究。譬如，SPD在環(huán)形等電位連接網(wǎng)絡(luò)上的連接點(diǎn)需要與電源SPD在環(huán)形等電位連接網(wǎng)絡(luò)上的連接點(diǎn)相距5m以上；天饋SPD的接地點(diǎn)需要與室外接地排相連。⑦SPD的安裝數(shù)量與位置需遵循如下幾項(xiàng)原則。即信號(hào)線由室外引入到建筑物時(shí)，應(yīng)于建筑物的入口處安裝一級(jí)SPD；建筑物內(nèi)SPD級(jí)數(shù)需要根據(jù)信號(hào)傳輸線纜長(zhǎng)度確定，通常是長(zhǎng)度小于30m時(shí)不裝SPD、長(zhǎng)度處于30~50m時(shí)可在主機(jī)房?jī)?nèi)集中安裝，也或者視網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)決定、長(zhǎng)度處在50~100m時(shí)應(yīng)在兩端分別安裝。需要注意的是，在選擇各類SPD時(shí)，應(yīng)考慮接口形式和被保護(hù)設(shè)備接口的兼容狀況，同時(shí)應(yīng)考慮插入損耗、傳輸速率、限制電壓、特性阻抗、頻響和時(shí)間響應(yīng)特性以及標(biāo)稱放電電流等都達(dá)到相應(yīng)信號(hào)傳輸?shù)囊蟆６遥琒PD安裝后不應(yīng)影響到信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

2.3信息設(shè)備的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

信息設(shè)備的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)主要有四點(diǎn)：①設(shè)備儀器盡量安放在雷電磁場(chǎng)強(qiáng)度較小區(qū)。②依據(jù)儀器的電磁敏感度和重要程度做好相應(yīng)的外部屏蔽工作。③設(shè)備儀器的所有外露導(dǎo)電物（譬如金屬外殼、支撐物等）都要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模大小制成S型星形結(jié)構(gòu)或M型網(wǎng)形結(jié)構(gòu)。④確保設(shè)備與屏蔽層的距離符合標(biāo)準(zhǔn)安全距離。

3結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代防雷技術(shù)的工程設(shè)計(jì)是以傳統(tǒng)防直擊雷技術(shù)為基礎(chǔ)，采取躲閃連接、傳導(dǎo)、分流、接地、屏蔽等綜合措施，提高防雷技術(shù)水平，本文通過(guò)探討現(xiàn)代防雷技術(shù)的工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，以期為信息時(shí)代的防雷技術(shù)設(shè)計(jì)提供良好的理論指導(dǎo)與實(shí)踐參考。

作者：馬勝利 單位：中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院