篇一：飞机雷电防护标准试验与波形
飞机雷电防护标准试验与波形
1 概 述
地球上平均每天约发生800万次雷电各类飞行器不可避免(不以人的意志为转移)的要遭遇大气雷电环境巨大的雷电能量和雷电电磁脉冲辐射场使得飞行事故时有发生如1969年美国阿波罗12号宇宙飞船在发射升空时遭到雷击;1987年美国瓦罗普斯岛上5枚火箭遭雷击其中3枚自行点火升空1988年9月越南一架客机在曼谷上空遭雷击76人遇难美国军方70年代10年间的雷击事故统计表明平均每年约有一架飞机遭雷击而坠毁各种等级事故每年则不下百起2000年6月,我国一架飞机在强雷暴环境中失事,飞机遭到了雷击通常一架固定航线的飞机平均每年要遭到一次雷击航空史上已有2500多架飞机遭雷电击毁
在现代航空航天技术中为减轻飞行器结构重量和提高飞行器测控系统性能而大力发展并大量采用的先进复合材料技术和微计算机微电子测控技术对雷电更敏感遭到雷击时损失更大因此必须发展飞行器的雷电防护设计和试验研究技术
2 飞机的雷电防护要求
自上世纪60年代中期以来一直每两年举行一次国际雷电与静电学术会议(ICOLSE)交流与讨论飞机的雷电防护要求标准与设计和试验研究工作美国和欧洲等适航当局先后颁发了各类适航条例如FAR23部25部27部29部等适航条例就飞机的雷电防护提出了严格的要求我国也参照欧美飞机雷电防护体系颁发了相应的适航条例如CCAR25部等这些适航条例对飞机雷电防护的要求主要归为三大类即飞机结构与部件飞机燃油系统和飞机电气电子系统例如25581条款针对飞机的总体及其组件25954条款针对飞机的燃油系统25.1316条款针对飞机的电气电子系统需对这些要求进行验证当不能满足上述任一条款对飞机雷电防护的安全性要求时适航审查当局将拒发适航证飞机将不得进入航线
3 飞机雷电防护的适航审查
飞机雷电防护适航审查的符合性方法通常有分析计算法类比法和地面模拟雷电试验法分析计算方法主要用于飞机某些能得出准确解的局部结构和部件的计算类比法主要是将外形结构和用途都基本相同的飞机或结构与部件与已通过适航审查的飞机或结构与部件进行比对确实相同则可认为满足要求地面模拟雷电试验法主要用于新机型的研制设计和老机型的改进或改型设计由于飞机外形的不规则性及机械结构与电气电子系统的多样性与复杂性电场与磁场的精确解非常困难故上述方法中地面模拟雷电试验方法最有效
4 我国飞机雷电防护标准和试验波形
要实现飞机在雷电环境下的各项安全要求除需进行正确有效的设计和制造外还需有效的试验与检测手段目前国际公认的有关飞行器的雷电试验波形由美国SAE学会于上世纪70年代发布的AE4L报告给出其后的一系列军民用飞机的雷电防护试验标准中基本都采用了这个报告给出的波形我国目前采用的飞机雷电防护标准,主要有国家军用标准GJB 2639-96军用飞机雷电防护GJB 3567-99军用飞机雷电防护鉴定试验方法和航空工业标准HB 6129-87
飞机雷电防护要求及试验方法等飞机雷电防护试验主要有雷电附着点试验雷电直接效应试验和雷电间接效应试验
在雷电附着点试验中分别有最高可达MV级的高电压ACB和D波等波形如图1所示以满足
飞机不同的雷电压试验要求其中电压A波要求上升率为1000kVs电压B波上升时间约1.2s半峰时间约50s用于在试验样品与电极间建立所要求的电场梯度电压C波持续时间2s电压上升率和幅值不作规定主要用于飞机或飞机模型的雷电区域划分试验电压D波的上升时间约50250s
在雷电流试验中分别有雷电流ABCD分量和EH波等不同参数的波形以满足不同的雷电流试验要求其中A分量的电流峰值可达200kA作用时间500s(可调整为10350s波形)作用积分为2106A2s各分量主要用于能量冲击试验即雷电直接效应试验根据试验要求可以不同的组合以连续的方式作用到试验样品上图2为雷电流A(500s)B(5ms)C(0.251s)D(500s)各分量的示意图
E波和H波主要用于雷电电磁兼容LEMC即雷电间接效应试验电流变化率可达105AsH波的波形见图3但试验时H波需以波形串的方式作用到试验样品上
5飞机雷电防护试验要求
51 工程试验
一架新飞机在设计时就需严格考虑雷电防护飞机的气动外形确定后即开始飞机雷电区域划分的确定这通常由雷电附着点试验来完成可采用雷电压A波C波和D波等波形飞机的不同部位结构或部件包括电气电子系统等在进行雷电防护设计时首先需确定自己所处飞机上的雷电防护区域不同的区域对雷电防护的设计要求是不同的目前国际上通行的作法是将飞机表面划分为36个区可采用不小于130的飞机缩比模型试验如A319飞机进行了117的缩比模型雷电附着区域划分试验,模型飞机的电气结构特征应与原机一样在确定了飞机的雷电区域划分后飞机的各个
篇二：设备雷击损坏案例分析
设备雷击损坏案例分析
一、事件现象
由于江门海螺公司厂区所处区域为雷区，且厂区所在位置地势较高，因此每年雷雨季节均出现雷击事件影响正常生产发运现象。09年度，公司多次遭受雷击事故，直接经济损失达10万余元且造成多次停机。主要损坏设备详见下表：
二、原因分析
1、PLC自动化系统：PLC自动化控制系统接地不规范，雷击期间PC柜内的工作地与低压电气设备保护地共用，当雷雨季节雷击发生时，室外电气设备遭受雷击时，强烈的电磁辐射产生的电磁脉冲、感应电压通过共用接地系统进入控制线路内，使串联在线路中间及终端的弱电模块遭到损坏。
2、地中衡系统：安装期间时受地理位置的限制未设置单独的防雷接地网或是避雷带等防雷设施，建筑物本身不具备直击雷防护功能，地中衡磅体为一大面积金属体，又位处空旷区域，更易遭受雷击，特别是直击雷，发生雷击前司磅员未及时切断电源，是导致控制仪表、荷重传感器遭受雷击损坏。
3、安装单位未按照设计要求设置系统的防雷接地，现场监控人员对该工程子项未认真验收并未及时要求整改；电气专业人员在后期的运行管理中未按照电气设备运行要求将系统保护接地及工作接地系统进行有效分开；建筑物的防雷检测等工作未正常开展或是开展后的验证工作整改不及时。以上情况是导致雷击事故的主要原因；
4、公司对雷雨季节生产缺乏有效防范措施，雷雨季节生产预案未制定完善，如在打雷较为密集的时间段，在不影响生产的
情况下未对外围的附属设备进行断电处理是引起事故扩大的主要原因。 三、事故教训
针对雷击事故，电气专业人员应认真总结，并做好自查工作，尽可能完善公司防雷设施或防雷方案，特别是厂区属于高危的雷击带，为规避雷击给公司带来的风险，公司各单位定期开展以下工作，确保防雷接地系统的有效可靠：
1、定期组织对各系统地网、IO柜接地线、建筑物避雷带、防雷接闪器进行检查，重点检查地网接地阻值，各接点是否存在锈蚀断裂现象，确保无断点，确认直击雷防雷接地阻值小于10欧，低压电气及自动化系统接地小于4欧。
2、检查地磅及各自动化控制系统IO柜信号电缆，是否存在信号电缆与避雷带缠绕现象，各信号线屏蔽线接地是否符合要求；对各室外信号电缆能埋管全部进行埋管处理，严禁出现控制电缆架空或与避雷带平行情况出现。
3、公司制定雷雨季节生产应急预案，在不影响生产的情况下可在雷击较频繁的时间段内将部分附属设备做停机处理，断开设备电源。
4、在雷击比较严重的地区，可联系有资质及经验的相关防雷厂家，根据现场的实际情况适当购置部分防雷设备及完善防雷设施。
5、做好员工的培训工作，掌握应知应会的防雷知识。
（图一、进线电源增加防浪涌开关）
防浪涌电源开关
（图二、计算机网络增加防雷器）
（图三、增加等电位连接排）
（图四、增设避雷针）
篇三：防雷设计毕业论文
目录
概述 ............................................................ 1
第一章 雷击的防护方法 ........................................... 3
1.1 防直击雷的方法和技术 ................................... 3
1.2 防侧击雷的方法和技术 ................................... 6
1.3 防感应雷的方法和技术 ................................... 7
1.4 接地的方法及接地电阻的计算 ............................. 7
1.5 内部防雷的方法和技术 ................................... 9
第二章 建筑综合防雷 ............................................ 13
2.1 防雷等级分类计算 ...................................... 13
2.2 综合防雷设计要素 ...................................... 14
第三章 地王国际防雷设计 ........................................ 16
3.1 地王国际防直击雷设计 .................................. 17
3.2 防侧击雷和感应雷的措施 ................................ 20
3.3 内部防雷的设计 ........................................ 22
3.4 防雷接地的设计 ........................................ 23
3.5 特高层建筑南宁地王国际防雷接地系统设计蓝图 ............ 25
结束语 ......................................................... 28
参考文献 ....................................................... 29
致谢 ........................................................... 30
概述
通常所谓的雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。当然，云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响。然而，云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大，这是电气防雷设计的主要对象。雷击的危害主要有四个方面：
直击雷：带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，称为直击雷。它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。
雷电波侵入：雷电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。
感应过电压：雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器（避雷带、避雷线、避雷网或避雷针）、引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。
地电位反击：如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施，接地网的地电位会在数微秒之内被抬高数万或数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分，流向供电系统或各种网络信号系统，或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统，从而反击破坏或损害电子设备。同时，在未实行等电位连接的导线回路中，可能诱发高电位而产生火花放电的危险。
自1749年富兰克林发明避雷针到20世纪初这150年的时间里，防雷技术几乎没有进展。其原因一是社会生产与生活变迁不大，建筑物防雷已有避雷针的保护，
很少，不可能指导防雷技术的发展。20世纪以来，人类进入工业化和现代化社会，随着电力和电讯事业的发展，遭到了新的雷害，所以在这方面的防雷技术开始出现进展。特别是进入80年代以后，高新技术迅猛发展，人类已进入信息时代，高集成化电子设备如计算机、通信设备及工业自控系统已广泛应用。雷电具有高电压、大电流和瞬时性特点，强大的闪电产生静电场、电磁场和电磁辐射以及雷电波侵入、地电位反击等，统称为雷电电磁脉冲，其严重干扰无线电通讯和各种电子设备的正常工作，在一定范围内对微电子设备造成破坏。因此，雷电成灾的情况发生了新的变化，正如IEC指出：“雷电，高科技的天敌”。雷电灾害发生的频率越来越高，造成的损失也越来越大，传统的富兰克林避雷针技术应扩展，因此需要新的防雷技术方法和措施。
由于雷电的危害是无孔不入的，可以在整个空间范围内侵袭微电子设备，因此现代防雷的技术原则强调全方位防护、综合治理、层层设防，把防雷作为一个系统工程来抓。“防雷”并非是预防雷电的发生，而是给雷电流设计出一条流入大地的通道，而不是让它流过被保护的建筑物和设备[1]。现代防雷技术就是采取一系列的措施，全方位地堵截雷电的入侵。
南宁“地王国际”位于繁华的五象新区，对地总高度为276米，人员密度大，用电设备特别是精密的电子设备多，是现代国内兴起的高层建筑的一个典型，所以对特高层建筑南宁地王国际防雷接地系统进行设计具有十分深远意义。
第一章 雷击的防护方法
1.1 防直击雷的方法和技术
当雷电直接击中建筑时，由于雷电短时间内释放出巨大能量，以致坏毁建筑，若直接击中建筑内的电力线或设备，会产生极高的雷电过电压，现今任何电压等级的系统绝缘都难以耐受，以致损坏设备[2]。为防止雷电直接击中建筑本体及内部设备，人类发明了避雷针、避雷带等防直击雷的措施： 避雷针：避雷针是靠把雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷电流泄入大地，保护建筑物不受雷击的一种金属装置。 避雷针的工作原理：当高空出现雷雨云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷雨云相反的电荷，避雷针处于地面建筑物的最高处，与雷雨云的距离最近。由于它与建筑物的钢筋网有良好的电气连接，再通过引下线与基础接地连接，所以它与大地有相同的电位，因此避雷针附近空间的电场强度比较大，容易吸引雷电先驱，使主放电都集中到它的上面，从而使附近比它低的物体遭受雷击的几率大大减少，而避雷针被雷击的几率却大大的提高。由于避雷针与大地有良好的电气连接，能把雷雨云层中积存的电荷能量传递到大地中泄放，使因雷击而造成的过电压时间大大的缩短，所以从很大程度上降低了雷击的危害性。以上就是避雷针的工作原理。但需要说明，避雷针必须有足够可靠和接地电阻尽量小的引下线接地装置与其配套，否则，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷击的损害程度。避雷针不但不能避雷反而是引雷，它是使自身多受雷击而保护周围免受雷击。
避雷针保护范围的计算方法：目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同[3]。大体上有如下几种计算方法：折线法，即单一避雷针的保护范围为一折线圆锥体。曲线法，即单支避雷针的保护范围为一曲线锥体。直线法，是以避雷针的针尖为顶点作一俯角来确定，有爆炸危险的建筑物用45°角，对一般建筑物采用60°角，实质上保护范围为一直线圆锥体。 避雷针的规格：
由许多实际调查统计资料表明，避雷针的外表形状与其避雷效果无明显的关系。所以，不必过多考虑采用单针式或者其他形式造型的避雷针。避雷针大多采用圆钢或钢管制成。
近来国内市场上经销一种叫主动式避雷针的产品，主要来自法国和澳大
利亚。据厂家称，这此产品能够随大气电场变化而吸收能量，当存储的能量达到某一程度时，便会在避雷针尖放电，尖端周围空气离子化，使避雷针上方形成一条人工向上的雷电先导，它比自然的向上的雷电通道能更早的于雷雨云向下的雷电先导接触，形成主放电通道。这样，雷雨云靠该避雷针放电的几率就增加了，相当于避雷针的保护范围加大了，或者相当于将避雷针加高了。
本设计用折线法计算避雷针高度且仅使用单支避雷针，因此在此仅对单支避雷针进行介绍。
单支避雷针保护范围：她的保护范围是一个以其本体为轴线的曲线圆锥体，像一座圆帐篷。她的侧面边界线实际上是曲线，但在我国规程建议近似地用折线来拟合，以简化计算，如图1-1 所示。
相对应的计算公式如下：
在某一被保护物高度hx的水平面上的保护半径rx为： 当hx?h时： 2
rx?（h?hx）P （1-1） h当hx＜时： 2
（1.5h?2hx）P （1-2） rx?
式中 h——避雷针的高度，m。
P——高度修正系数，是考虑到避雷针很高时rx不与针高成正比
增大而引入的一个修正系数。
当h≤30m时，P=1。
当30m＜h≤120m时
p?5?。 不难看出，最大的保护半径为地面上（hx=0）的保护半径rg =1.5h。 从h越高、修正系数P越小可知：为了增大保护范围而一味提高避雷针高度并非良策。