建筑物遭遇雷击时的放电研究

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【摘 要】 本文通过叙述我国通信企业中人力资源开发管理的特点和面临的挑战，总结出提高我国通信企业人力资源开发管理效率的方法。

【关键词】 人力资源 开发管理 通信企业

Abstract ： The paper mainly discusses the strategic significance of human resource development and management in the communication enterprises.

限于物力和经费等条件，无法对某些参数进行实测，更难于按实际情况通过整体系统的冲击大电流试验，所以这里只能进行近似的估算，用以指出应当采用的正确方法和近似的放电电流数值。

1.电线、电缆发生的反击和绝缘击穿

这时直击雷电流通过各种电线向外的分流是由各电线的波阻抗决定的（通过L、C的分布参数，在远方接地）。

1.1在一层地面附近击穿架空线绝缘

雷击建筑物击穿电线或电缆的绝缘（很长线路的情况，即末端反射波未到达其幅值的情况）。

1.1.1按线路波阻抗散流情况计算

对很长的架空配电线，估计其多导线波阻抗Z=100～200Ω，从严，取100Ω，则对Ⅰ、Ⅱ类建筑物，其从配电线引出的电流为：

对Ⅰ类建筑物，I=200kA，按装3只SPD计算，每只电流

i1=i01/3=（2～4）/3=0.67～1.3kA

对Ⅱ类建筑物，I=150kA

i01≌150×（1～2）/100=1.5～3kA

每只SPD的电流

i1=（1.5～3）/3=0.1～1kA

对后续雷击37.5kA

1.1.2近似按稍短线路的电感集中参数计算（假设线路长度为波头值80%时反射波到达击穿绝缘点），考虑很高电压下导线上的波速为光速的75%，即υ=0.75×300=225m/μS；反射波到达击穿绝缘点时，线路长度为：

对I1，τ=10μS，则

对应80%波头长的时间

l1=0.8×1125=900m

该线路单位长度的电感为100/225=0.44μH/m.该900m的电感为L=0.44×900=396μH.

建筑物从地面处击穿绝缘往下到0电位面处的电感，按M.B.KOCTEHKO可取相当地面下有5～10m引下线的电感，估计一座建筑物（以塔楼为例）的电感约为0.3-0.4μH/m，可取此电感为4μH。这样，就相当于雷击点向两侧电路分流的等值电路。

计算此电流分布，实质上是雷击点两侧分别为（L1+R1）电路与（L2+R2）电路的电流分流问题。

雷击点到地的电位U可以从该点向1点和2点分别按求得，且两者应当相等。当雷电流达到峰值，即t=τz时，其分流系数

这与前面按Z=100Ω无穷长架空线导出的R=1Ω和2Ω时 i01=1.5kA和 i01=3kA是很接近的，后一结果数值稍大是因为线路长度缩短20%，可见两种算法都是正确的和可信的。

一般是每个管道都是引进和引出，这样，两种管道就是两进两出。其中又有电缆时，那分流数就会约为50%。

仔细查阅，IEC和建筑国标中实际上已指出，引出的50%电流的包括了管道的引出电流，而在计算例中却又忘记了这部分电流，而是把架空线引出的电流过份夸大了，造成不小的错误。当然，作为国际标准和国家标准，取用科普性的粗略数订成标准，各种情况都执行一个平均数，这本身就是不正确的，是不能允许的。

1.2在楼顶击穿架空线绝缘

假定楼高H=80m，其电感L=0.3%×80=24μH（估计单位长度电感为0.3μH/m），一路电源线由一层引到远方。按楼内未用金属管屏蔽时计算，因此时引出电流最大。

Ⅱ类防雷建筑，I1=150kA楼顶电压：

一路电源线分出的电流

为R = 1Ω时 i1 ≌ U/Z = 510/100 = 5.1kA

R = 2Ω时，i1 =6.6kA

可见比一层击穿绝缘时的电流稍大，即使有独立的双路电源线和独立的双路电话线，且近似均各有上述的引出电流，则电线总的引出电流为：

i1Σ = 4i1 = 4×6.6 = 26.4 kA

若各电线均按规定穿入接地铁管，则只是反击电压驱动外泄电压，按反击系数最大值K= 0.15，最大引出电流也只有 ，占总电流的3%。

由以上计算可知，IEC和建筑国标中规定的电线引出电流50%，无论是在底层击穿绝缘还是在楼顶击穿等绝缘，都不可能引出这样多的电流。只有加上几条管道引出电流，才可能接近50%。

1.3击穿长电缆线绝缘（屏蔽层在建筑物外无良好接地，如悬挂式电缆。）

长电缆是指2.6～10μs波头的LEMP从末端SPD反射回来时，来波已达到波峰值的长度，波在电缆中传播速度约为光速的一半，即约为0.5×300 = 150m/μs，即l1 = （2.6～10/2）×150 = 190～750m，对Zτ= 0.25μs波头，l2 = （0.25/2）×150 = 19m。低压配电电缆的波阻，当三相传播雷电波时，其每相波阻估计 z c = 5～10Ω，本计算取较小值5Ω。

取SPD的动态电阻rd = 0.1Ω则

因这是近似计算，取39kA，若按电缆与建筑物分流详算，可证明R = 2时，也不会达到80kA。

2.地电位升通过SPD向外散流

2.1架空长配电线

这是最经常出现的雷击建筑物工况，每次雷击建筑物都会通过SPD把部分电流引到建筑物以外。

对Ⅰ类防雷建筑物：I1 = 200kA，SPD（MOA型）的动态电阻rd ≌ 0.05～0.2Ω （较大值用于几千安小电流情况）雷击时地电位升反作用于建筑物内MOV，并通过它向所连线路的远端SPD放电。线路经L、C分布参数在远方SPD接地。因为此时是三相SPD同时动作和通流，所以采用三相线路同时传播雷电波时的综合波阻，此值估计为100Ω（日本40年代已实测出单相进行波下单相配电线阻为200～400Ω），建筑物内和建筑物外远端的两组SPD与线路波阻串联，需计入两者的动态电阻rd，故3相SPD的总电流远小于GB50057中的电流。

2.2架空短配电线（无 l≥15m地埋电缆段）

属于这种情况的有：经一小段架空线接于配电室或配电变压器低压侧，假定此段线路长度为：建筑物墙高3m，进户线15m，加一档配电线和引下线直到通过SPD接地共约40m。则此线段的三相电感为（三相波阻100Ω，波速0.75c = 0.75×300 = 225m/μs）：

末端SPD的动态电阻与室内SPD相同，均为0.1Ω，末端的冲击接地电阻R=2Ω，则R2=0.1+2=2.1Ω；

建筑物放电回路的电感L1 = 3μH，R1 = （1～2）+0.1Ω。按前面分流系数公式计算分流系数， τ= 10μs时

故一组SPD2 的总电流为

iΣ2 = （1-β）I = （1- 0.85）×200 = 30kA

每只SPD的电流i = 30/3 = 10kA。

2.3长电缆，悬挂式安装，屏蔽层无良好接地。

三相电缆单相传播雷电波，波阻Z c = 5～10Ω，此处取5Ω，则按地电位升计算，取反击系数 K = 0.15

一般建筑物，如砖用结构建筑物，无有效屏蔽作用，则无屏蔽的电缆 K = 1.0 ，故每只SPD取38.5kA为最大值。

若有3条独立的线路引到远方，则3条电缆引出总电流iΣ = 3×（38.5～77） = 116～231kA。后者>200kA（雷击总电流），说明需再按与建筑物分流的条件详细计算两者进行比较，这应为3条电缆的SPD（接于电缆的首端和末端），每只放电电流为102/3=34kA这可能是接于各种位置、各种线路中SPD遇到的最大的电流，故应明确规定：

建筑物引出的电源电缆和通信信号电缆，其屏蔽层的两端必须接地，其中间还应做多点（3点以上）接地。否则，两端所接SPD的放电电流可能很大，以致超出其按正常情况的选用值。在通信、信号地缆尤其如此，必须特别注意。

2.4电缆埋地敷设，且层蔽层有良好接地。

此时电流绝大部分由电缆屏蔽层流走，芯线中的电流较小，可略去不计。

如果电缆较短，如100m左右，则根据电力系统中保护旋转电机使用电缆保护线段的方式和几十年的实测和运行检验，芯线末端MOV通过的电流约为无屏蔽层限流作用时的10%。

（作者单位：齐齐哈尔恒业房地产开发有限公司）