论文部分内容阅读
[摘 要]雷电危害可以分为直击雷和雷击电磁脉冲两种。避雷针、避雷带、避雷线等只能有效防护直击雷，而对雷击电磁脉冲的防护，避雷针和避雷带却无能为力。本文在阐明雷击电磁脉冲入侵通道和雷电防护基本原理的基础上，针对雷击电磁脉冲的防护措施及方法进行了一些探讨。
[关键词]感应雷；屏蔽；重复接地
中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0216-01
1 引言
雷击电磁脉冲的英文是 lightning electromagnetic impulse，缩写为LEMP，在国际上是通用名称。若将L改成N（即nuclear的缩写），成为NEMP，它是指核爆炸时产生的电磁脉冲，也是一种干扰源，不过它的时间过程是以纳秒计。LEMP是以微秒计。若将L改成S，成为SEMP，它是指操作电气装置时产生的电磁脉冲，也是一种干扰源。
2、雷击电磁脉冲的概述及防雷区的划分
2.1 雷击电磁脉冲的概述
雷击电磁脉冲（lightning electromagnetic impulse，LEMP）是一种干扰源，指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流和部分雷电流，被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。
通常雷击电磁脉冲是以感应作用和过电压波形式对电子设备造成灾害，因此国际？IEC防雷标准中指出了：雷电防护技术既包括直击雷雷害的外部防雷技术有包括感应雷雷害的内部防雷技术，所以感应雷的防护就是对雷击电磁脉冲的防护，而从综合防雷的角度来讲，感应雷的防护尤为重要。
3、雷击电磁脉冲侵害信息系统的主要途径及危害
从实际雷害事故的调查情况来看，雷直接击中信息网络的可能性不大，危害信息系统安全可靠运行的主要原因是雷击电磁脉冲效应。这种雷击电磁脉冲效应所产生的暂态高电位和电磁脉冲能够以传导、耦合感应和辐射等方式沿多种途径侵人室内信息系统。就具体情况而官，雷击电磁脉冲侵害信息系统的主要途径有以下几种：
1）雷击电磁脉冲在信号线路上产生感应过电压，并沿信号线侵入信息系统。
2）雷击电磁脉冲从空中直接辐射至电子信息设备。
3）直接击中信息系统所在建筑物防雷装置，引起防雷装置各部位（引下线及接地体）暂态电位的急剧升高，导致对电子信息设备的反击。
4）雷击电磁脉冲在输电线路上产生感应过电压，并沿电源线侵人信息系统。
实验及理论研究都表明，无屏蔽架空线上的感应电压可达10-20kV，即使在相距3km处发生对地雷击，在一般的通信线上也可能产生出高于lkV的感应过电压。埋设在地下的电缆也同样会出现雷电感应过电压，例如当人地雷电流为5kA时，在入地点附近5-10m处的无屏蔽电缆上，一般可以感应出5-7.5kV的高电压。国外的研究还发现，对雷击时出现的空间脉冲磁场，当其磁感应强度达到0.07×10-4T时，无屏蔽措施的计算机即发生误动；当其磁感应强度超过2.4×10-4T时，无屏蔽措施的计算机即发生损坏。也就是说，按简单的安培环路定律来估算（考虑位移电流的影响），在距离无屏蔽计算机800m处落一个100kA的雷时，该计算机会发生误动；在距离该计算机83m处落同样的雷时，该计算机就会被损坏。
4、防雷区的划分应符合下列规定：
4.1本区内的各物体都可能遭到直接雷击并导走全部雷电流，以及本区内的雷击电磁场强度没有衰减时，应划分为LPZ0A区。
4.2本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，以及本区内的雷击电磁场强度仍没有衰减时，应划分为LPZ0B区。
4.3本区内的各物体不可能遭到直接雷击，且由于在界面处的分流，流经各导体的电涌电流比？LPZ0B区内的更小，以及本区内的雷击电磁场强度可能衰减，衰减程度取决于屏蔽措施时，应划分为LPZ1区。
4.4需要进一步减小流入的电涌电流和雷击电磁场强度时，增设的后续防雷区应划分为LPZ2…n后续防雷区。？安装磁场屏蔽后续防雷区、安装协调配合好的多组电涌保护器，宜按照需要保护的设备的数量、类型和耐压水平及其所要求的磁场环境选择
5、智能建筑防雷击电磁脉冲的系统措施
在建筑物内，由于信息系统中各电子设备的重要性不同，它们所处的电磁环境不同，对它们所采取的具体防雷击电磁脉冲措施也应是有差别的。一个信息系统是否需要防雷击电磁脉冲，需要采取哪些措施，应在完成直接、间接损失评估和建设、维护投资预测后认真分析综合考虑，做到安全、适用、经济。
5.1 屏蔽
建筑物和房間外部设屏蔽措施，以合适的路径敷设线路（合理布线，避免靠近引下线），线路采用屏蔽。屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。根据电磁场理论，屏蔽是利用屏蔽体来阻挡和减小电磁能量传输的一种技术。这种屏蔽体可做成板式、网状式以及金属编织带式等，其材料可以是导电的、导磁的和介质的，也可以是带有金属吸收填料的。为减少电磁干扰的感应效应，应在需屏蔽的建筑物或房间外部设屏蔽措施，并以合适的路径敷设线路和进行线路屏蔽。
5.2 等电位连接
所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件都应等电位连接在一起。如屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架等。当采用屏蔽电缆时，其屏蔽层应至少在两端并在防雷区交界处做等电位连接。（当系统要求只在一端组等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按上述要求处理。）？但防雷等电位连接还包括不能直接连接的带电体和信息线，当出现危及线路绝缘和设备的电位时通过安装电涌保护器（SPD）做等电位连接，即当出现危险电位时SPD动作，以减小其两端的电位差。
5.3 电涌保护器的设置
电涌保护器（SPD—Surge Protective Device）又称浪涌保护器（以前曾被称为浪涌过电压保护器），是一种限制暂态过电压并分走电涌电流的器件，主要在低压配电系统和信息系统中，用于对雷电过电压、操作过电压、雷击电磁脉冲或电磁干扰（M1）脉冲的防护。
5.4 电涌保护器的主要参数
5.4.1在电源总进线处应安装SPD。即在LPZO印与IPZl区交界处，若有线路从室外引来，应安装符合I级分类试验的SPD，因为I级分类试验采用了雷电冲击电流limp（10/350us），而此处SPD的作用主要是泄放雷电能量。Ⅱ级分类试验的产品未采用limp作试验，不能用于泄放较大的雷电冲击电流。
5.4.2当SPD之间设有配电盘时，若第一级SPD的电压保护水平加上其两端引线的电感电压保护不了该配电盘内的设备，应在该配电盘内安装第二级SPD，其标称放电电流In不宜小于8/20us、5kA。
参考文献
[1]雍静.供配电系统，机械工业出版社.2003
[2]张小青.建筑防雷与接地技术.中国电力出版社.2003.
[关键词]感应雷；屏蔽；重复接地
中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0216-01
1 引言
雷击电磁脉冲的英文是 lightning electromagnetic impulse，缩写为LEMP，在国际上是通用名称。若将L改成N（即nuclear的缩写），成为NEMP，它是指核爆炸时产生的电磁脉冲，也是一种干扰源，不过它的时间过程是以纳秒计。LEMP是以微秒计。若将L改成S，成为SEMP，它是指操作电气装置时产生的电磁脉冲，也是一种干扰源。
2、雷击电磁脉冲的概述及防雷区的划分
2.1 雷击电磁脉冲的概述
雷击电磁脉冲（lightning electromagnetic impulse，LEMP）是一种干扰源，指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流和部分雷电流，被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。
通常雷击电磁脉冲是以感应作用和过电压波形式对电子设备造成灾害，因此国际？IEC防雷标准中指出了：雷电防护技术既包括直击雷雷害的外部防雷技术有包括感应雷雷害的内部防雷技术，所以感应雷的防护就是对雷击电磁脉冲的防护，而从综合防雷的角度来讲，感应雷的防护尤为重要。
3、雷击电磁脉冲侵害信息系统的主要途径及危害
从实际雷害事故的调查情况来看，雷直接击中信息网络的可能性不大，危害信息系统安全可靠运行的主要原因是雷击电磁脉冲效应。这种雷击电磁脉冲效应所产生的暂态高电位和电磁脉冲能够以传导、耦合感应和辐射等方式沿多种途径侵人室内信息系统。就具体情况而官，雷击电磁脉冲侵害信息系统的主要途径有以下几种：
1）雷击电磁脉冲在信号线路上产生感应过电压，并沿信号线侵入信息系统。
2）雷击电磁脉冲从空中直接辐射至电子信息设备。
3）直接击中信息系统所在建筑物防雷装置，引起防雷装置各部位（引下线及接地体）暂态电位的急剧升高，导致对电子信息设备的反击。
4）雷击电磁脉冲在输电线路上产生感应过电压，并沿电源线侵人信息系统。
实验及理论研究都表明，无屏蔽架空线上的感应电压可达10-20kV，即使在相距3km处发生对地雷击，在一般的通信线上也可能产生出高于lkV的感应过电压。埋设在地下的电缆也同样会出现雷电感应过电压，例如当人地雷电流为5kA时，在入地点附近5-10m处的无屏蔽电缆上，一般可以感应出5-7.5kV的高电压。国外的研究还发现，对雷击时出现的空间脉冲磁场，当其磁感应强度达到0.07×10-4T时，无屏蔽措施的计算机即发生误动；当其磁感应强度超过2.4×10-4T时，无屏蔽措施的计算机即发生损坏。也就是说，按简单的安培环路定律来估算（考虑位移电流的影响），在距离无屏蔽计算机800m处落一个100kA的雷时，该计算机会发生误动；在距离该计算机83m处落同样的雷时，该计算机就会被损坏。
4、防雷区的划分应符合下列规定：
4.1本区内的各物体都可能遭到直接雷击并导走全部雷电流，以及本区内的雷击电磁场强度没有衰减时，应划分为LPZ0A区。
4.2本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，以及本区内的雷击电磁场强度仍没有衰减时，应划分为LPZ0B区。
4.3本区内的各物体不可能遭到直接雷击，且由于在界面处的分流，流经各导体的电涌电流比？LPZ0B区内的更小，以及本区内的雷击电磁场强度可能衰减，衰减程度取决于屏蔽措施时，应划分为LPZ1区。
4.4需要进一步减小流入的电涌电流和雷击电磁场强度时，增设的后续防雷区应划分为LPZ2…n后续防雷区。？安装磁场屏蔽后续防雷区、安装协调配合好的多组电涌保护器，宜按照需要保护的设备的数量、类型和耐压水平及其所要求的磁场环境选择
5、智能建筑防雷击电磁脉冲的系统措施
在建筑物内，由于信息系统中各电子设备的重要性不同，它们所处的电磁环境不同，对它们所采取的具体防雷击电磁脉冲措施也应是有差别的。一个信息系统是否需要防雷击电磁脉冲，需要采取哪些措施，应在完成直接、间接损失评估和建设、维护投资预测后认真分析综合考虑，做到安全、适用、经济。
5.1 屏蔽
建筑物和房間外部设屏蔽措施，以合适的路径敷设线路（合理布线，避免靠近引下线），线路采用屏蔽。屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。根据电磁场理论，屏蔽是利用屏蔽体来阻挡和减小电磁能量传输的一种技术。这种屏蔽体可做成板式、网状式以及金属编织带式等，其材料可以是导电的、导磁的和介质的，也可以是带有金属吸收填料的。为减少电磁干扰的感应效应，应在需屏蔽的建筑物或房间外部设屏蔽措施，并以合适的路径敷设线路和进行线路屏蔽。
5.2 等电位连接
所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件都应等电位连接在一起。如屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架等。当采用屏蔽电缆时，其屏蔽层应至少在两端并在防雷区交界处做等电位连接。（当系统要求只在一端组等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按上述要求处理。）？但防雷等电位连接还包括不能直接连接的带电体和信息线，当出现危及线路绝缘和设备的电位时通过安装电涌保护器（SPD）做等电位连接，即当出现危险电位时SPD动作，以减小其两端的电位差。
5.3 电涌保护器的设置
电涌保护器（SPD—Surge Protective Device）又称浪涌保护器（以前曾被称为浪涌过电压保护器），是一种限制暂态过电压并分走电涌电流的器件，主要在低压配电系统和信息系统中，用于对雷电过电压、操作过电压、雷击电磁脉冲或电磁干扰（M1）脉冲的防护。
5.4 电涌保护器的主要参数
5.4.1在电源总进线处应安装SPD。即在LPZO印与IPZl区交界处，若有线路从室外引来，应安装符合I级分类试验的SPD，因为I级分类试验采用了雷电冲击电流limp（10/350us），而此处SPD的作用主要是泄放雷电能量。Ⅱ级分类试验的产品未采用limp作试验，不能用于泄放较大的雷电冲击电流。
5.4.2当SPD之间设有配电盘时，若第一级SPD的电压保护水平加上其两端引线的电感电压保护不了该配电盘内的设备，应在该配电盘内安装第二级SPD，其标称放电电流In不宜小于8/20us、5kA。
参考文献
[1]雍静.供配电系统，机械工业出版社.2003
[2]张小青.建筑防雷与接地技术.中国电力出版社.2003.