雷击电磁脉冲的防护探讨

雷击电磁脉冲的防护探讨

雷击电磁脉冲的英文是lightningelectromagneticimpulse，缩写为LEMP。作为气象灾害的一种，雷电是产生于云层与大地之间的大气放电现象，主要有直击雷和雷击电磁脉冲两种。前者的危害集中于建筑物外部以及对裸露于建筑物外的人群造成人身伤害；对于第二种伤害，主要发生于建筑物内部。在电子设备和计算机设备飞速发展的同时，使得以通信、信息技术、计算机中心、数据中心、微电子工业等为主的领域成了防雷击的重要对象。通最新出台的防雷规范中术语、分类标准、计算方式等都已修改，还明确了一些具体要求。

标签：雷击电磁脉冲规范修订

1防雷规范发展简介

第一部《建筑物防雷设计规范》GBJ57-83出版于1983年，1984年6月1日开始实行，1994年进一步全面修订成为强制性国家标准GB50057-94（第二版）。在2000年修改了一些条款，添加了第六章“防雷击电磁脉冲”（2000年版），也可以被称为第三版。从2005年到现在，五年之后的全面修订第四版，最新的标准GB50057-2010已经发表和实施。这一规范的实施很大程度上解决了国内防雷击规范不完善、人身财产受到雷击风险的问题。

2新旧防雷规范对比

2.1术语定义的补充和修改

新规范GB50057不仅继续使用了第三个版本“名词解释”的术语，新的术语：电子系统、电气系统、内部系统、内部防雷设备、外部防雷设备、雷电冲击波和SPD等相关术语（如：保护模式，用Iimp测试的SPD，用In测试的SPD，用组合波测试的SPD，Up，Uw，插入损耗，回波损耗等等）。

2.2标准和计算公式的修改

原始0.06次/a和0.3次/a的区别基准变成0.05次/a和0.25次/a；简化了年预计雷击频率的计算公式。老公式：N=K*Ng *Ae，其中原来Ng=0.024* ，现在为Ng=0.1*Td。

2.3间隔距离要求的修改

这是防止雷电流经引下线和接地装置对附近金属或电气和电子系统造成损害。这条在老规范中并未强调必须执行的条例在新准侧的框架下要求强制执行。这只是细微之处的改动，类似的修改还有很多。但是，我们从中可以发现新规范的实行给人身安全、财产安全等都带来了更加强有力的保障。

2.4防侧击雷规范的修改

主要针对二、三类防雷建筑进行了修改，水平超出了外墙的对象，当一定半径的球体（二类45m，三类60m）从顶层建筑周边接闪带范围外落向地面可能接触到突出外墙的物体时，应采取相应的防护措施，即安装必要的接闪器。另外高于60m的高层建筑，其上部高度占总高度20%并超过60m的建筑层应采用防侧击雷措施。

2.5屋顶接闪带的修改

现在避雷带网格尺寸不作强条执行，新规范进一步明确了屋顶周边接闪带的具体安设位置，即接闪带应设在建筑物外表面或屋檐边的垂直端面上，也可以设在其外，所以屋顶四周的接闪带应尽可能靠外；建筑面接闪带的网格尺寸几乎没有变化，当女儿墙内侧屋顶钢筋网上部的防水和混凝土层允许不被保护时，可利用屋顶钢筋网作为接闪器，若矩形平屋面的周边存在女儿墙，其上安装有接闪带，旧规范只允许三类防雷建筑，当其宽度不大于20m时可仅沿四周敷设一圈避雷带，新规范则只是针对45m以上建筑物。

2.6人身安全方面的完善

一直以来我国侧重点都在电力网络的安全上，也就是看重发电机、变压器、线路等一些电网及电路元件的安全防护，但是用户低压人身和财产安全则没有引起太多重视”，而新版GB50057除沿用第三版规范中防跨步电压措施外，还增设了防接触电压的准则，要求防接触电压至少符合条例之一。在GB50057中对该情况进行了进一步详细说明，例举了七八条可能满足的要求以供参考。这些条例较以往有了更加全面具体的解释，充分凸显了我国防雷规范准则的完善和对人身安全及财产的重视。从另一个角度出发，不难发现新准则的编写更趋向于科学化、合理化；在满足人们安全需要的同时也使日常防雷工作变得规范化、系统化。

3实际工作中的注意事项

3.1等电位连接原则

（1）将必要的防雷装置、电气设备、金属外设（如门窗、电缆等）、电梯轨道等，用最短的连接方式相互焊接或连接，组成等电位系统（整楼电气安全的等电位需与防雷等电位保持一致）。

（2）建筑物的梁、板、柱、基础结构中的钢筋包含于等电位连接，要连接成一个完整的导电体，并与综合共用接地装置相连。倘若高层建筑以圈梁作为等电位连接，可用圈梁中主筋作等电位连接，并且每隔三层将主筋与周围金属管道、引下线相连。

（3）穿过防雷区界面的金属、系统需在界面处作等电位连接。进入建筑物内部的电源管线、弱电管线以及其他管道（内外部交互的管道如：空调管道）等，

要就近连接到建筑物的就近连接板或者环型母带上。

（4）在建筑物内部要安置总等电位连接端子板，单层或者多层电气竖井内要求设有楼层辅助等电位接地端子板；同时，有雷击危险的场所需要设计安装局部等电位连接端子板，该板的位置要合理，应便于安装、连接、检查。

（5）信息系统中所有裸露在外的导电体全部要建立等电位连接网络。信息系统中包括的箱体、机壳、机架等金属物件和共用接地系统的等电位连接可以采用下面两种基本的等电位连接网络。

3.2 SPD设置问题

老规范对于SPD的设置只在第六章中提到，而且气象部门也只是把过电压保护当成审查标准；不同的是，新规范对浪涌保护器的设置又增加了许多条文，并且其中的好多条是作为强条执行的。

SPD设计安装在LPZS边界用于降低浪涌电压保护水平。当出现LPS系统保护状况，低压总配电箱需安装Ⅱ级试验SPD ，即符合防浪涌波形8/20μs的波形试验要求的SPD，以达到一个更高的电压保护水平和满足启动时间更灵敏的要求。在缺乏有效的外部LPS体系保护、低电压电源进线遭受雷击风险同时，确保在低压总配电箱的地方装有Ⅰ级试验的SPD。通过合理有效的设置SPD的摆放位置，将大大提高防雷效果以及提升其防雷响应速度。

参考文献

[1]中国机械工业联合会GB50057-2010建筑物防雷设计规范北京；中国计划出版社2011.

[2]陈谦.解读”建筑物防雷设计规范”如何选择SPD.建筑电气.2011.（12）41-47.