為降低閃電電磁脈沖對(duì)電子系統(tǒng)的感應(yīng)干擾,宜采取以下基本措施:對(duì)建筑物和房間根據(jù)不同防雷區(qū)(lpz)的電磁環(huán)境要求在其外部設(shè)置屏蔽措施;以合適的路徑敷設(shè)線路及線路屏蔽措施;共用及聯(lián)合接地系統(tǒng);建筑物及系統(tǒng)內(nèi)部等電位聯(lián)結(jié)及接地措施;裝設(shè)電涌保護(hù)器以限制過電壓措施等。這些措施宜聯(lián)合使用。
一、屏蔽
1.建筑屏蔽措施
建筑物屏蔽一般利用鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋、金屬框架、金屬支撐物以及金屬屋面板、外墻板及其安裝龍骨支架等建筑物金屬體形成的籠式格柵形屏蔽體或板式大空間屏蔽體。
為改善電磁環(huán)境,所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬物,如屋頂金屬表面、立面金屬表面、混凝土內(nèi)鋼筋、門窗金屬框架等都應(yīng)相互等電位聯(lián)結(jié)在一起并與防雷裝置相連,但第一類防雷建筑物的獨(dú)立避雷針及其接地裝置除外。
電子設(shè)備一般不宜布置在建筑物的頂層,并宜盡量布置于建筑物中心部位等電磁環(huán)境相對(duì)較好的位置。
當(dāng)為了進(jìn)一步滿足室內(nèi)lpz2區(qū)及以上局部區(qū)域的電磁環(huán)境要求,如裝有特殊電子設(shè)備的房間的屏蔽效能要求時(shí),還應(yīng)在該房間墻體內(nèi)埋入網(wǎng)格狀金屬材料進(jìn)行屏蔽,并在門窗及通風(fēng)管孔等洞處設(shè)置金屬屏蔽在門窗孔及通風(fēng)管孔等孔洞處設(shè)置金屬屏蔽網(wǎng);甚至采用由專門工廠制造的金屬板裝配式屏蔽室以滿足特殊電子設(shè)備的電磁兼容性(emc)要求。
屏蔽材料的選擇應(yīng)滿足屏蔽效能所要求的電磁特性(相對(duì)電導(dǎo)率和相對(duì)導(dǎo)磁率)及屏蔽厚度的要求,還應(yīng)考慮電磁脈沖干擾源頻率的影響。
2.線路屏蔽、合理布線
線路屏蔽及合理布線能有效地減小雷電感應(yīng)效應(yīng)。
在需要保護(hù)的空間內(nèi)敷設(shè)及引入、引出的電力線路及信號(hào)線路,當(dāng)采用非屏蔽電線電纜時(shí)應(yīng)采用金屬管道敷線方式,如敷設(shè)在金屬管、金屬封閉槽及格柵或格柵形鋼筋混凝土管道內(nèi)。這些金屬管道或混凝土管道內(nèi)的鋼筋應(yīng)是連續(xù)導(dǎo)電貫通的,即在接頭處應(yīng)采用焊接、搭接、可靠綁扎或螺栓連接等措施,并在防雷區(qū)交界處(包括入戶處)等電位聯(lián)結(jié)到主接地端子或接地母線上。
當(dāng)信息線路等需要限制干擾的影響時(shí)宜采用屏蔽電纜或帶鎧金屬外套的電纜,其屏蔽層或鎧裝層應(yīng)至少在兩端并宜在防雷區(qū)交界處做等電位聯(lián)結(jié)并接地;當(dāng)系統(tǒng)要求只在一端做等電位聯(lián)結(jié)時(shí),應(yīng)采用雙層屏蔽或穿金屬管,外屏蔽層或穿線金屬管應(yīng)按前述要求處理。
二、接地
良好和恰當(dāng)?shù)慕拥夭粌H是防直擊雷也是防閃電電磁脈沖的基本措施之一,此處的接地專指接大地,而非電子設(shè)備中的“零電位點(diǎn)”。因此接地裝置和接地系統(tǒng)不僅應(yīng)符合本章前面各節(jié)對(duì)防直擊雷、防雷電感應(yīng)及防雷電波侵入的相關(guān)要求,還應(yīng)符合本節(jié)防lemp的下列要求:
(1)建筑物的防雷接地、電子設(shè)備的電源系統(tǒng)中性點(diǎn)工作接地、安全保護(hù)接地、電子設(shè)備的等電位聯(lián)結(jié)地以及電力和信息線路的電涌保護(hù)器(spd)接地等應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)。
(2)當(dāng)互相鄰近的建筑之間有電力和信息線路電纜連通時(shí),宜將其接地裝置互相連通,并構(gòu)成網(wǎng)狀的接地系統(tǒng)。
(3)電子設(shè)備的“信號(hào)接地”,即信號(hào)電路接“基準(zhǔn)電位參考點(diǎn)”或“等方面”一般是直接與大地或已接地機(jī)殼相連接,即接大地。因此應(yīng)與防雷及電源系統(tǒng)工作及保護(hù)接地共用地裝置,并采取等電位聯(lián)結(jié)措施,也可以接至與地絕緣的接地母線或不接地的機(jī)殼,即所謂的“懸浮地”。從防lemp和安全的觀點(diǎn)來看,后者并不是理想的做法。
(4)建筑物的共用接地系統(tǒng)包括外部防雷裝置,為獲得低電感及網(wǎng)狀接地系統(tǒng),建筑物內(nèi)金屬裝置和物體的等電位聯(lián)結(jié)也應(yīng)接入共用接地系統(tǒng)。
(5)當(dāng)電源系統(tǒng)的接地型式為tn系統(tǒng)時(shí),從建筑物總配電盤(箱)開始引出的配電線路和分支線路必須采用tn-s系統(tǒng)。
三、等電位聯(lián)結(jié)
等電位聯(lián)結(jié)的目的在于減小防雷空間內(nèi)各系統(tǒng)或金屬物體之間的電位差。
穿過各防雷區(qū)交界處的金屬物和系統(tǒng),以及防雷區(qū)內(nèi)部的金屬物和系統(tǒng)均應(yīng)在防雷區(qū)界面處做等電位聯(lián)結(jié),并符合下列要求:
1.防雷區(qū)界面處的等電位聯(lián)結(jié)
(1)在lpzoa或lpzob與lpz1區(qū)界面處,所有進(jìn)入建筑物的外來導(dǎo)電物(如各種金屬管道)、電力線、通信線等均應(yīng)做等電位聯(lián)結(jié)。
當(dāng)外來導(dǎo)電物、電力線、通信線等是在不同位置進(jìn)入建筑時(shí),宜設(shè)若干等電位聯(lián)結(jié)帶,并應(yīng)將其就近連接到建筑物或外部設(shè)置的環(huán)形導(dǎo)體、環(huán)形水平接地體或此類鋼筋上。當(dāng)有引下線和鋼筋時(shí),該水平環(huán)形接地導(dǎo)體還應(yīng)與引下線和鋼筋相連接,并連通到接地體(含基礎(chǔ)接地體)。此外,還應(yīng)連接到鋼筋、金屬立面等屏蔽構(gòu)件上,并宜每隔5m連接一次。
為避免形成過大的感應(yīng)環(huán)路,外來導(dǎo)電物(如各種管道)以及電力和通信線纜宜在同一位置進(jìn)入并做等電位聯(lián)結(jié),這對(duì)于那些無屏蔽的建筑特別重要。
(2)各后續(xù)防雷區(qū)(lpz1與lpz2…lpzn)界面處的等電位聯(lián)結(jié),和lpzoa、lpaob與lpz1區(qū)界面的所有導(dǎo)電物、電力及通信線等均應(yīng)在界面處采用一局部等電位聯(lián)結(jié)帶做等電位聯(lián)結(jié),并與各種屏蔽結(jié)構(gòu)、設(shè)備外殼及其他局部金屬物相連通。
2.防雷區(qū)內(nèi)部空間內(nèi)設(shè)備的等電位聯(lián)結(jié)
(1)內(nèi)部導(dǎo)電物的等電位聯(lián)結(jié)。所有大尺寸的內(nèi)部導(dǎo)電物(如電梯軌道、吊車、金屬地板、金屬門框架、設(shè)施管道、電纜橋架等)應(yīng)以最短的路徑連接到最近的等電位聯(lián)結(jié)帶,或其他已做了等電位聯(lián)結(jié)的金屬物體上,各導(dǎo)電物之間宜附加多次互相連接。
(2)電子系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)。對(duì)電子系統(tǒng)的所有外露導(dǎo)電物應(yīng)建立一等曜閏聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò),此等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)原則不一定需要接大地,但本節(jié)所要求的等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)均有通大地的連接,且所有等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)宜共用接地裝置。
3.等電位聯(lián)結(jié)的方法和連接導(dǎo)體的截面
(1)對(duì)要求直接做等電位聯(lián)結(jié)的導(dǎo)電物或系統(tǒng)(如建筑物鋼筋及金屬構(gòu)件、金屬管道、電梯軌道、電纜金屬導(dǎo)管及橋架、電力設(shè)備外殼等)應(yīng)采用等電位連接線和螺栓緊固的線夾,在等電位連接線帶處做等電位聯(lián)結(jié)。而另一些導(dǎo)電物或系統(tǒng)(如特殊電子設(shè)備的機(jī)架或外殼、電力線及通信線的芯線等)則可能需要采用電涌保護(hù)器(spd)做等電位聯(lián)結(jié),而非直接用等電位聯(lián)結(jié)線進(jìn)行連接
(2)對(duì)各類防雷建筑物,各種等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體的截面不應(yīng)小于下表的規(guī)定。
等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體的最小截面
材料
等電位聯(lián)結(jié)帶之間和等電位聯(lián)結(jié)帶與接地裝置之間的連接導(dǎo)體,流過不小于25%總雷電流的等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體(mm2)
內(nèi)部金屬裝置與等電位聯(lián)結(jié)帶之間的連接導(dǎo)體,流過小于25%總雷電流的等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體(mm2)
銅
16
6
鋁
25
10
鐵
50
16
當(dāng)采用銅或鍍鋅等電位聯(lián)結(jié)帶時(shí),其截面不應(yīng)小于50 mm2。當(dāng)建筑物內(nèi)有電子系統(tǒng),且對(duì)lemp效應(yīng)要求最小的地方,等電位聯(lián)結(jié)宜采用金屬板,并與鋼筋或其他屏蔽構(gòu)件作多次連接。
分協(xié)電流值可按以下方法估算:全部雷電流i的50%流入建筑物的防雷接地裝置,其另外50%,即is分配于進(jìn)出建筑物的各種外來導(dǎo)電物、電力線、通信線等設(shè)施管線。流入第一設(shè)施的雷電流ii等于ii/n,n為上述設(shè)施的個(gè)數(shù)(住宅電話線可不計(jì)入n,但仍應(yīng)做等電位聯(lián)結(jié),并假定其通過5%的雷電流)。而流入無屏蔽電纜每一芯線的電流iv除以芯線數(shù)m,即i=ii/m=is/(m·n)。對(duì)有屏蔽且屏蔽層兩疫接地的電纜,絕大部分電流將尚屏蔽層流走,此時(shí),通過每個(gè)spd的雷電流可按上述無屏蔽線路的30%考慮(此比例系數(shù)iec將作修正)。此外,尚應(yīng)考慮沿各設(shè)施引入建筑物的雷電流,并采用以上兩值的較大者。
在lpzob與lpz1區(qū)的界面處做等電位聯(lián)結(jié)用的接線夾和spd僅應(yīng)按上述方法估算雷閃擊中建筑物防雷裝置時(shí)通過的分雷電流,而不考慮沿各種設(shè)施(全長處于lpzob區(qū)內(nèi))引入建筑物的雷電流(預(yù)期僅為感應(yīng)電流和小部分雷電流)。
對(duì)lpz1區(qū)及以后的后續(xù)防雷區(qū)界面處的等電位聯(lián)結(jié)的接線夾和spd應(yīng)分別單獨(dú)評(píng)估通過的雷電流。