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建筑物内电子系统雷击环境影响及防雷保护分析

殷春生  
【摘要】:电子系统在现代建筑中应用越来越广泛,由于其抗击雷击电磁脉冲(LEMP)能力较弱,一旦受到雷击等过电压的侵害,将造成巨大经济损失。本研究从雷电对电子系统的危害形式及途径出发,分析现代建筑物中雷电对电子系统的三种危害形式以及三类危害途径,分别计算了无屏蔽电磁环境影响情况下在距雷击点某一距离处,正极性首次雷击和负极性后续雷击产生的磁场强度;有屏蔽衰减电磁环境影响情况下在距雷击点某一距离处,正极性首次雷击和负极性后续雷击格栅形大空间屏蔽内产生的衰减后的磁场强度;雷电直接击中格栅形屏蔽体上其内部空间磁场强度和邻近雷击、雷击机房时雷电流感应电磁场对建筑物内的金属构件感应电动势等。通过计算,得出三点结论:一是雷击电子系统机房时雷电电磁场危害影响远大于邻近雷击时的危害,当雷击机房时,雷电在机房室内的电磁场分布很强,远超过计算机的抗干扰强度800A/m,其能在小金属导体环路上产生极大的感应电压,具有很强危害性;二是邻近雷击雷电电流产生的电磁场在机房室内的分布不强,但是其在环路导体上的感应高压却存在高度危险性。如邻近雷击时负极性后续雷击无屏蔽空间金属导线线端感应过电压基本超过了电子信息设备(I类设备)的1500V的耐压,足以造成设备的损坏,即使是达到1.12kV,虽没有超过耐压水平,但该感应高压将造成设备供电不稳定,影响设备使用寿命;三是首次雷击的雷电流产生的电磁场要比后续雷击电磁场强,后续雷击所产生的环路感应电压要比首次雷击强,这可以对电子设备造成直接的破坏,危害更大。针对研究结果,分析雷电危害,提出需从两方面考虑的防雷应对措施,即,一是尽可能的减小电子系统机房内的雷电电磁场强度,故要加强屏蔽措施;二是要考虑机房内电源、信号线路的雷电电磁脉冲在线路上产生的过电压的防护。总结之,主要通过有效拦截、外部内部屏蔽、等电位连接、合理布线、电涌保护、共用接地等综合系统的设防,最终以防止和减少雷电对建筑物电子系统造成的危害,为防雷设计、防雷工程及雷电灾害调查的应用提供理论和参考依据。

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