¿Tecnología integrada de protección contra rayos para edificios y sus aplicaciones?
La caída de rayos es un fenómeno natural cuya enorme energía es bien conocida. Durante siglos, el ser humano ha desarrollado una teoría madura de investigación, exploración y medidas preventivas sobre el poder destructivo de los rayos. Desde el punto de vista de la EMC (compatibilidad electromagnética), la protección contra rayos se puede dividir en zonas de protección de varios niveles desde el exterior hacia el interior. La capa más externa es el nivel 0, que es la zona de impacto directo del rayo y de mayor riesgo. Protegido principalmente por sistemas de protección contra rayos externos (edificios), el riesgo es menor cuanto más profundo se profundiza. La división de interfaz del área protegida se compone principalmente de un sistema de protección contra rayos, una capa de blindaje compuesta de hormigón armado y tuberías metálicas. Desde la zona de protección de nivel 0 hasta la zona de protección más interna, se debe implementar protección en capas y multinivel para reducir la sobretensión a un nivel que el equipo pueda soportar. En términos generales, aproximadamente el 50% de los rayos se filtrarán directamente a la tierra después de pasar por el dispositivo de protección contra rayos tradicional, y un promedio del 50% fluirá hacia el canal eléctrico.
El principio general de protección contra rayos es:
1. Dirigir la mayor parte de la corriente del rayo hacia la fuga subterránea (protección externa);
2. Bloquear el borde sobretensión. ondas introducidas por líneas eléctricas o líneas de datos y señales (protección interna y protección contra sobretensiones);
3. Limitar la magnitud de las sobretensiones en los equipos protegidos (protección contra sobretensiones).
Estas tres líneas de defensa cooperan entre sí y desempeñan sus propias funciones. Ninguna de ellas puede faltar.
1. Aplicación de la Tecnología Integral de Protección contra el Rayo en los Edificios
(1) Estaciones de Ferrocarril
Las áreas clave para la protección directa contra el rayo en las estaciones de ferrocarril son los edificios de comunicaciones, Equipos de construcción de señales y ramales exteriores.
1. Protección directa contra rayos de edificios de comunicaciones
Utilizar una torre de microondas de unos 45 metros de altura cerca del edificio de comunicaciones, e instalar un pararrayos IF3 en la parte superior de la instalación. La altura del pararrayos es 2,5 metros más alta que la parte superior de la torre. Después del cálculo, el radio de protección contra rayos del suelo puede alcanzar los 119 metros. El conductor de bajada debe ser de acero plano galvanizado con una sección transversal superior a 12 mm × 4 mm. La resistencia a tierra del dispositivo de puesta a tierra de protección contra rayos es inferior a 1 ohmio.
2. Protección directa contra rayos del edificio de señales
El edificio de señales del edificio protegido tiene unos 10 metros de altura. Se instala un pararrayos IF3 en la parte superior del edificio de señales. La altura de instalación de la aguja es de 5 metros por encima del techo. Después del cálculo, el radio de protección puede alcanzar los 109 metros. En el techo se incrusta una placa de acero de 350 mm × 350 mm × 10 mm de espesor para facilitar la soldadura de la base del pararrayos. Se sueldan dos conductores de bajada en direcciones opuestas desde la base. Los conductores de bajada se conducen bajo tierra a lo largo de la pared exterior del edificio con un acero redondo de más de 8 mm y se conectan al anillo de puesta a tierra del edificio. La resistencia a tierra del dispositivo de conexión a tierra de protección contra rayos es inferior a 1 ohmio y el pararrayos está conectado al dispositivo de conexión a tierra.
3. Protección directa contra el rayo en zonas de desvío exteriores
La zona de garganta de los grupos de desvío en estaciones de ferrocarril tiene las características de distribución concentrada de equipos. La longitud de la zona de la garganta del grupo de bifurcación es de aproximadamente 145 metros. Se construye una torre de hierro de 12 metros de altura cerca del área de la garganta de Chaqun, con un pararrayos IF3 instalado en la parte superior de la torre. Después del cálculo, el radio de protección puede alcanzar los 111 m. El conductor de bajada debe ser de acero plano galvanizado con una sección transversal superior a 12 mm × 4 mm. La resistencia a tierra del dispositivo de puesta a tierra de protección contra rayos es inferior a 10ω.
(2) Aeropuertos Civiles
El diseño y construcción de protección contra rayos, protección contra rayos por pulsos electromagnéticos y protección contra sobretensiones internas en aeropuertos civiles requiere no solo el diseño confiable de dispositivos de protección contra rayos fuera del edificio. , también hay que considerar la gran cantidad de equipos de información electrónica en el interior del edificio para mejorar la protección contra los impulsos electromagnéticos del rayo y las sobretensiones internas. Algunos puntos clave en el diseño se analizan a continuación.
1. Sistema externo de protección contra rayos.
En el aeropuerto, las terminales aéreas de los edificios de protección contra rayos de Clase I y II están compuestas principalmente por agujas, cinturones y redes comunes. Si el edificio en sí no puede implementar medidas técnicas ordinarias de protección contra rayos, se pueden utilizar pararrayos E.S.E avanzados extranjeros. Al diseñar el sistema externo de protección contra rayos de un edificio protegido contra rayos, se debe lograr una conexión equipotencial general y una conexión a tierra común. Teniendo en cuenta el efecto de la aplicación real, el conductor de bajada se puede comprobar punto por punto utilizando el conductor de bajada de acero soldado en la columna de carga principal.
2. Diseño de protección contra rayos de pulso electromagnético y protección interna contra sobretensiones.
Se debe prestar especial atención a la protección de los impulsos electromagnéticos del rayo introducidos por cables de baja tensión.
De acuerdo con GB50057.94 "Código de diseño de protección contra rayos para edificios" e IEC 61312-1 "Principios generales para el diseño de pulsos electromagnéticos de protección contra rayos" y las normas nacionales e industriales pertinentes, para equipos eléctricos de nivel de sobretensión de Clase I con una gran cantidad de equipos electrónicos ( introducción de cables de PE) Equipo, según IEC 668,
II. Aplicación de la tecnología de protección contra rayos en trabajos de previsión
Sistema de previsión hidrológica
La previsión de inundaciones hidrológicas es se lleva a cabo dentro del tiempo especificado, no hay elección en el momento. En el lugar donde se construye el teleférico hidrográfico, el cable principal y el cable de trabajo del teleférico están hechos de acero, que son conductores eléctricos y son susceptibles a los rayos. Para no afectar la prueba hidrológica, el teleférico debe estar equipado con instalaciones de protección contra rayos.
1. Protección contra rayos para instalaciones de teleféricos hidrológicos
Los pararrayos se pueden utilizar como protección contra rayos cuando las luces de los teleféricos hidrológicos son pequeñas, cuando la luz es grande, los pararrayos no pueden tener en cuenta la luz; tramo completo del teleférico, por lo que utilice pararrayos para protegerse contra los rayos. Instale una torre de protección contra rayos con una altura de más de 3 m en el extremo superior del poste principal del teleférico y luego instale cables de protección contra rayos en la torre de protección contra rayos de modo que los cables de protección contra rayos y los soportes de acero estén conectados a la conexión a tierra. Rejilla con acero plano. Se requiere que el pararrayos sea un cordón de acero galvanizado con un área de sección transversal de al menos 35 mm2, el conductor de bajada sea preferiblemente de acero redondo con un diámetro de al menos 8 mm y la resistencia de la red de puesta a tierra sea; no mayor que 4ω. La protección de los rayos por inducción de teleféricos se basa principalmente en la protección contra rayos del suministro de energía, la protección contra rayos de señales, la instalación razonable de una red de puesta a tierra y otras medidas, que pueden reducir o eliminar el impacto de los rayos por inducción. La mayoría de las estaciones hidrológicas en la oficina aguas arriba de la Oficina Hidrológica de la Comisión del Río Yangtze utilizan torres de protección contra rayos de 3 a 5 m de altura en los extremos superiores de los soportes de acero en las orillas izquierda y derecha. Se instalan y conectan cables de protección contra rayos. rejilla de tierra El efecto de protección contra rayos es obvio.
2. Protección contra rayos para instrumentos de nivel de agua y lluvia
Utilizar un sistema de protección contra rayos con pararrayos, bajantes y rejillas de puesta a tierra para evitar que los instrumentos de nivel de agua y lluvia sean impactados directamente por iluminación. Dado que las observaciones del nivel del agua y las precipitaciones se llevan a cabo en la naturaleza, los equipos de observación de lluvia, antenas satelitales y paneles solares se instalan en la parte superior del pozo autorregistrador (el diámetro máximo de la parte superior del pozo autorregistrador); es inferior a 2 m), por lo que el pararrayos solo se puede instalar en la parte superior del pozo autorregistrador. Si la altura de la antena satelital es de 1,0 my la altura del pararrayos es de 2,7 m, la antena se puede colocar dentro de un rango de protección efectivo con el pararrayos como centro y un radio de aproximadamente 3 m (el ángulo de protección del El pararrayos se calcula en 60 °, y es mejor instalarlo en el satélite marítimo (la dirección noreste de la antena, porque la dirección suroeste es la dirección de aterrizaje del satélite).
Para evitar rayos de inducción desde la línea eléctrica hasta el instrumento, se utilizan células solares para la carga flotante. La línea de señal de transmisión de información sobre el nivel del agua y las precipitaciones utiliza un cable blindado y se introduce desde el subsuelo hasta la estación de notificación de inundaciones a través de una carcasa de PVC. La estación de notificación de inundaciones transmite la información sobre el nivel del agua y las precipitaciones al subcentro de hidrología a través de PSTN o la red. La estación de informes de inundaciones también puede utilizar un canal de respaldo; Asuntos Marítimos El satélite (o satélite Beidou) envía directamente información sobre el nivel del agua y las precipitaciones al subcentro de hidrología.
3. Sistema de protección contra rayos del subcentro de hidrología
Los subcentros de información sobre el agua generalmente se construyen en ciudades grandes y medianas. Las condiciones geográficas y geológicas han dificultado el tendido de la red terrestre, pero la distancia entre pararrayos, antenas de satélite y paneles solares está estrictamente dispuesta según el requisito de un ángulo de protección de 60 grados.
(2) Radar meteorológico
La protección contra rayos también debe considerarse en la construcción del radar del sistema de previsión meteorológica. Los científicos aplicaron una tecnología especial e integral de protección contra rayos en la construcción del radar meteorológico de nueva generación de Simao e informaron y analizaron el trabajo de diseño específico.
1. Conexión pararrayos
Adoptar pararrayos y protección de juntas: instalar 4 pararrayos de fibra de vidrio con la misma altura de 10 m en la parte superior del edificio de detección de radar y a intervalos iguales desde el borde exterior del radomo, instale un pararrayos con una altura superior de 3,5 m a lo largo de la parte superior del parapeto del techo, de modo que la antena del radar y el edificio estén protegidos conjuntamente por el pararrayos y los rayos directos.
Blindaje
Coloque una rejilla metálica de blindaje de 150 cm × 150 cm a lo largo de las paredes y los marcos de las ventanas alrededor de la sala de computadoras para "encerrar" el equipo eléctrico en la sala de computadoras. Las partes conductoras deben estar. bien conectado a tierra para que el equipo de radar interior se encuentre en la primera, segunda y tercera zona de protección de blindaje.
3. Conexión equilibrada
El método adoptado es: partiendo de los cimientos del edificio, conectar los componentes metálicos al mismo nivel, en la misma entrada y en la intersección de la zona de protección contra rayos con igual potencial capa por capa, formando una red de conexión equipotencial.
El cableado de ecualización de voltaje es una tarea compleja y es uno de los principales factores para juzgar la calidad del diseño y construcción de protección contra rayos.
4. Protección contra sobretensión
La protección adopta un tipo de conmutación de voltaje y un protector contra sobretensiones de tipo limitador de voltaje. El sistema de suministro de energía adopta protección de tres niveles; SPD1 está instalado en la caja de distribución de energía principal en el lado de bajo voltaje del transformador a 100 metros de la estación de radar. En la línea trifásica, seleccione la corriente de impulso de prueba de clasificación Clase I Iimp y pase el SPD con una corriente de amplitud de 50 KA (10/350 μs). El SPD2 se instala en el panel de distribución del edificio de la estación de radar y se selecciona un SPD con una corriente de descarga nominal de 40 KA (8/20 μs) para la línea trifásica y la línea neutra. El SPD3 se instala en el panel de distribución de la sala principal del radar. Se selecciona un SPD con una corriente de descarga nominal de 10 kA (8/20 μs) para la línea trifásica y la línea neutra.
5. Puesta a tierra
El tratamiento de puesta a tierra de las estaciones de radar meteorológico sigue el principio de puesta a tierra de "* * *tierra no es * * * *", es decir, puesta a tierra de protección contra rayos, potencia. La conexión a tierra de suministro y la conexión a tierra de protección de la fuente de alimentación, la conexión a tierra antiestática, la conexión a tierra lógica y otros tipos de conexión a tierra se combinan en una red de conexión a tierra pública * * * calificada. Además de la puesta a tierra natural del edificio, se añaden alrededor de 5.000 cuerpos de puesta a tierra auxiliares artificiales a la puesta a tierra de la estación de radar meteorológico. La resistencia de puesta a tierra de la red de puesta a tierra pública formada es de 0,8ω, lo que cumple con los requisitos de resistencia a tierra del radar meteorológico. estación bajo condiciones de resistividad del suelo.
3. Aplicación de la tecnología integral de protección contra el rayo en sistemas de telecomunicaciones
No sólo se debe considerar la protección contra rayos y puesta a tierra de edificios, sino también la protección contra rayos y puesta a tierra de sistemas eléctricos y electrónicos. equipo. .
(1) Sistema de televisión por cable
La puesta a tierra de protección contra rayos del sistema de televisión por cable debe incluir el extremo frontal, la línea troncal (incluida la línea súper troncal) y el sistema de distribución de energía.
1. ¿Protección contra rayos frontal y puesta a tierra?
La sala de ordenadores frontal generalmente no es un edificio independiente. Por lo tanto, el sistema de conexión a tierra de protección contra rayos de todo el edificio puede proteger la seguridad del equipo del sistema de la sala de computadoras frontal y no es necesario realizar una conexión a tierra de protección contra rayos. Sin embargo, hay algunos puntos a tener en cuenta: los rayos pueden ingresar al frente. -el sistema final de la antena receptora; el suelo de la sala de transmisión es un piso antiestático, y los cables de señal y de alimentación se colocan en zanjas, cuando se introducen cables abiertos en las líneas eléctricas, pueden entrar rayos desde la red eléctrica;
2. Protección contra rayos y puesta a tierra de líneas troncales
Las líneas troncales de los sistemas de televisión por cable (incluidas las líneas súper troncales) incluyen cables eléctricos (ópticos) y equipos de líneas troncales (como amplificadores). o receptores ópticos). Cuando este componente se coloca al aire libre, se debe considerar la protección contra rayos. ?
2.1 ¿Protección contra rayos y puesta a tierra de cables eléctricos (ópticos)?
Para cables eléctricos (ópticos) tendidos bajo tierra, el tubo metálico o la funda metálica del cable deben conectarse al dispositivo de puesta a tierra de protección contra rayos en el conductor de bajada y el conductor de bajada del cable eléctrico (óptico) aéreo urbano; cable Ambos extremos de las tuberías metálicas y las líneas de cables eléctricos (ópticos) aéreos deben estar conectados a tierra; líneas de cables eléctricos (ópticos) aéreos exteriores suburbanos, postes derivados, postes de plomo, postes terminales, postes angulares con una profundidad de ángulo superior a 1 m, postes con amplificadores, se instalan pararrayos cada 10 a 15 postes lineales. El cable colgante debe estar conectado a tierra y el dispositivo de conexión a tierra debe ser de acero en ángulo de 35 mm × 35 mm × 2000 mm o 65,438.
2.2 ¿Protección contra rayos y puesta a tierra de equipos de maletero?
Las carcasas de receptores ópticos, amplificadores troncales y fuentes de alimentación deben estar conectadas a tierra cerca, pero no deben conectarse a los cables de tierra de transformadores de potencia y transmisiones por cable para amplificadores y fuentes de alimentación que requieren fuentes de alimentación externas; Deben cumplir con los requisitos de las normas de protección contra rayos. Instalar un descargador de energía. ?
(2) Sistema de sala de ordenadores
1. Sistema de conexión a tierra de conexión equipotencial y * * *
Para las instalaciones de protección contra rayos del sistema de sala de ordenadores, conexión equipotencial La clave es disponer una estructura en estrella (tipo S) o una estructura de malla (tipo M) o una combinación de red de conexión equipotencial tipo S y tipo M en la sala del sistema de información, de modo que los diversos protectores contra sobretensiones (SPD) en la sala de computadoras Los gabinetes metálicos, gabinetes, bastidores, capas exteriores de cables blindados y terminales de tierra se conectan a la red de conexión equipotencial a la distancia más corta. Para optimizar el diseño del tipo de conexión a tierra, se deben seleccionar algunos materiales de conexión a tierra con buena conductividad, fuerte estabilidad térmica, resistencia a la corrosión y fuerte resistencia a la corriente del rayo, como agentes anticorrosivos y reductores de resistencia de alta eficiencia, cobre, electrodos de tierra de acero fundido, electrodos de tierra de iones, etc.
Blindaje
El cálculo de la atenuación de la intensidad del campo electromagnético del rayo puede proporcionar orientación para el diseño de los equipos del sistema de información y las medidas de blindaje correspondientes. Según los resultados del cálculo, la sala principal del sistema de información generalmente debe estar ubicada en el centro del piso inferior del edificio, y el equipo del sistema de información debe estar lo más lejos posible de las columnas estructurales de la pared exterior del edificio y ubicado en el área con el más alto nivel de protección contra rayos.
3. Selección y aplicación de protectores contra sobretensiones
3.1 Selección y configuración de protectores contra sobretensiones en sistemas de distribución de baja tensión
La coordinación energética incluye la cooperación de componentes de acoplamiento, la cooperación con el SPD de tipo disparador, la cooperación entre dos SPD de conmutación de voltaje, la cooperación entre los SPD de conmutación de voltaje y los SPD de limitación de voltaje, la cooperación entre dos SPD de limitación de voltaje y el último Cooperación entre SPD y equipo protegido. A pesar de la coordinación energética adecuada, si el SPD no está instalado en o cerca de la interfaz del pararrayos y el equipo protegido, aún se pueden producir daños en los terminales del equipo. La razón es que la línea entre el SPD y el equipo protegido puede causar oscilación, lo que resulta en un alto voltaje que excede el doble del voltaje restante del SPD y daña el equipo.
3.2 Selección y configuración del protector contra sobretensiones de la línea de señal
El SPD de la línea de señal debe basarse en el voltaje de trabajo, el tipo de interfaz, la impedancia característica, la pérdida de inserción, la potencia y la transmisión de señal del equipo protegido. Velocidad, ancho de banda de frecuencia, parámetros del medio de transmisión, etc., elija uno con pequeña pérdida de inserción y voltaje limitado que no exceda el voltaje soportado del puerto del dispositivo.
3.3 Selección y configuración del protector contra sobretensiones del alimentador de antena
La potencia máxima de transmisión del SPD seleccionado en el alimentador de antena debe ser de 1,5 a 2,0 veces la potencia promedio. Otros parámetros, como la frecuencia de funcionamiento, la onda estacionaria, la pérdida de inserción, la impedancia característica, la interfaz, etc., deben cumplir con los requisitos del sistema.
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