腐蝕與防護(hù)研究中心

“腐蝕與防護(hù)”研究中心（以下簡稱研究中心）由四川星利材料科技有限公司、西南隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其內(nèi)各種電氣設(shè)備的使用日趨增多，尤其是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普及，建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設(shè)備。我國每年因雷 擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。因此建筑物的防雷設(shè)計就顯得尤為重要。 
　　直擊雷和感應(yīng)雷是雷電入侵建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的兩種形式。直擊雷是雷電直接擊中線路并經(jīng)過電氣設(shè)備入地的雷擊過電流；感應(yīng)雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出 的過電壓，過電流形成的雷擊。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）規(guī)定，建筑物的防雷區(qū)劃分為LPZ0A，LPZ0B，LPZ1，LPZn+1等區(qū)（各區(qū)的具體含義本文不再贅述）。將需要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷分區(qū)，是為了規(guī)定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位聯(lián)結(jié)點的位置，從而決 定位于該區(qū)域的電子設(shè)備采用何種電涌保護(hù)器在何處以何種方式實現(xiàn)與共同接地體等電位聯(lián)結(jié)。 
　　建筑物直擊雷的保護(hù)區(qū)域為LPZOA區(qū)，其保護(hù)設(shè)計已為電氣設(shè)計人員所熟知，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版），設(shè)計由避雷網(wǎng)（ 帶），避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎(chǔ)的鋼筋網(wǎng)與鋼屋架，屋面板鋼筋等構(gòu)成一個整體，避雷網(wǎng)通過全部立柱基礎(chǔ)的鋼筋作為接地體，將強(qiáng)大的雷電流入大地。建筑物感應(yīng)雷的 保護(hù)區(qū)域為LPZ0B，LPZ1，LPZn+1區(qū)，即不可能直接遭受雷擊區(qū)域；感應(yīng)雷是由遭受雷擊電磁脈沖感應(yīng)或靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的，形成感應(yīng)雷電壓的機(jī)率很高，對建筑物內(nèi) 的電氣設(shè)備，尤其低壓電子設(shè)備威脅巨大，所以說對建筑物內(nèi)部設(shè)備的防雷保護(hù)的重點是防止感應(yīng)雷入侵。由感應(yīng)雷產(chǎn)生的雷電過電壓過電流主要有以下三個途徑： 　　　　　 （1）由供電電源線路入侵；高壓電力線路遭直擊雷襲擊后，經(jīng)過變壓器耦合到各低壓0.38KV/0.22KV線路傳送到建筑物內(nèi)各低壓電氣設(shè)備；另外低壓線路也 可能被直擊雷擊中或感應(yīng)雷過電壓。據(jù)測，低壓線路上感應(yīng)的雷電過電壓平均可達(dá)10KV，完全可以擊壞各種電氣設(shè)備，尤其是電子信息設(shè)備。

　�。�2）由建筑物內(nèi)計算機(jī)通信等信息線路入侵；可分為三種情況：
　　①當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r，強(qiáng)雷電壓將鄰近土壤擊穿，雷電流直接入侵到電纜外皮，進(jìn)而擊穿外皮，使高壓入侵線路。 
　�、诶自茖Φ孛娣烹姇r，在線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓，擊壞與線路相連的電器設(shè)備，通過設(shè)備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播，涉及面廣，危害范圍大。 
　�、廴敉ㄟ^一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時，當(dāng)某一導(dǎo)線被雷電擊中時，會在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。

　�。�3）地電位反擊電壓通過接地體入侵；雷擊時強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄入大地，在接地體附近放射型的電位分布，若有連接電子設(shè)備的其他接地體靠近時，即 產(chǎn)生高壓地電位反擊，入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強(qiáng)大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場變化，會在相鄰的導(dǎo)線（包括電源線和信號 線）上感應(yīng)出雷電過電壓，因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護(hù)計算機(jī)，反而可能引入了雷電。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電路芯片耐壓能力很弱，通常在100伏以下，因此必須建 立多層次的計算機(jī)防雷系統(tǒng)，層層防護(hù)，確保計算機(jī)特別是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。 
　　由此可見，對建筑物內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行防感應(yīng)雷保護(hù)設(shè)計是必不可少的一項內(nèi)容；設(shè)計的合理與否，對電氣設(shè)備的安全使用與運行有著至關(guān)重要的作用。

　　目前，在感應(yīng)雷的防護(hù)當(dāng)中，電涌保護(hù)器的使用已日趨頻繁；它能根據(jù)各種線路中出現(xiàn)的過電壓，過電流及時作出反應(yīng)，泄放線路的過電流，從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。

　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.4條規(guī)定：電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流，并應(yīng)符合以下兩個附加要求： 通過電涌時的最大鉗壓，有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。即電涌保護(hù)器的最大鉗壓加上其兩端的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一 致。

　　現(xiàn)在，我們根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定的各類防雷建筑物的雷擊電流值進(jìn)行電涌保護(hù)器的最大放電電流的選擇。

一、一類防雷建筑物

　　1．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為200KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為50KA ，波頭0.25μs；根據(jù)圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計，另外50%按1/3分配于線纜計）；首次雷擊：總配電間第根供電線纜雷電流分流值 為200*50%/3/3=11.11KA；后續(xù)雷擊；總配電間每根供電線纜雷電流分流值為50*50%/3/3=2.78KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供 電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350 μs的雷電波能量相當(dāng)于8/20 μs的雷電波能量的5～8倍，所以選擇能承受8/20 μs波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為11.11*8=88.9KA；即設(shè)計應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為100KA，以HY公司產(chǎn)品為例，選用HY38P-100J型。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZ0A，LPZ0B 與LPZ1區(qū)的交界處安裝。 
　　2．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝 電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20 μs），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以HY公司產(chǎn)品為例，選用HY38P-40型。 
　

二、二類防雷建筑物

　　1．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為150KA，波頭10μs；二次雷擊電流幅值為37.5 KA，波頭0.25μs；根據(jù)圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計，另外50%按1/3分配于線纜計；首次雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流 值為150*50%/3/3=8.33KA；后續(xù)雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流的分流值為37.5*50%/3/3=2.08KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其 每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即 8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350 μs的雷電波能量相當(dāng)于8/20 μs的雷電波能量的5～8倍，所以選擇能承受8/20 μs波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為8.33*8=66.6KA；即設(shè)計應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為65KA，以HY公司產(chǎn)品為例，選用HY38P-80 型。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZ0A，LPZ0B與LPZ1區(qū)的交界處安裝。

　　2．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝 電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20 μs），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以HY公司產(chǎn)品為例，選用HY38P-40型。

三、三類防雷建筑物 
　　1．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為100KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為25KA ，波頭0.25μs；根據(jù)附圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計，另外50%按1/3分配于線纜計；首次雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值100*50%/3/3=5.55KA；后續(xù)雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值為25*50%/3/3=1.39KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電 線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350 μs的雷電波能量相當(dāng)于8/20 μs的雷電波能量的5～8倍，所以選擇能承受8/20 μs波形電涌保護(hù)器的最大放電電流 5.55*8=44.4KA；即設(shè)計應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，以HY產(chǎn)品為例，選用HY38P-40 型，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZ0A，LPZ0B與LPZ1區(qū)的交界處安裝。 
　　2．根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝 電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20 μs），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以HY公司產(chǎn)品為例，選用HY38P-40型。在供電線路中,電涌保護(hù)器的具體安裝以較常用的TN-S系統(tǒng)，TN-C-S系統(tǒng)，TT系統(tǒng)為例，示意如下： 
　　1）TN-S系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式 
　　2）TN-C-S系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式 
　　3）TT系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式

　　綜上所述可見，在防雷保護(hù)設(shè)計中，總的防雷原則是采用三級保護(hù)：

　　1．將絕大部分雷電流直接引入地下基礎(chǔ)接地裝置泄散；

　　2．阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓；

　　3．限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過電壓幅值（過電壓保護(hù)）。這三道防線，缺一不可，相互配合，各行其責(zé)。目前通常作法是以下三點：

　　1）建立聯(lián)合共用接地系統(tǒng)，形成等電位防雷體系 
　　將建筑物的基礎(chǔ)鋼筋（包括樁基、承臺、底板、地梁等），梁柱鋼筋，金屬框架，建筑物防雷引下線等連接起來，形成閉合良好的法拉第籠式接地，將建筑物各部分的接地（包括交 流工作地，安全保護(hù)地，直流工作地，防雷接地）與建筑物法拉第籠良好連接，從而避免各接地線之間存在電位差，以消除感應(yīng)過電壓產(chǎn)生。 
　　2）電源系統(tǒng)防雷以建筑物為一個供電單元，應(yīng)在供電線路的各部位（防雷區(qū)交接處）逐級安裝電涌保護(hù)器，以消除雷擊過電壓。 
　　3）等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng) 
　　國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（局部修訂條文）明確規(guī)定，各防雷區(qū)交接處，必須進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)；尤其建筑物內(nèi)的計算機(jī)房等弱電機(jī)房，遭受直擊雷的 可能性比較小，所以在此處除采取電涌保護(hù)器進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)外，還應(yīng)采用等電位聯(lián)結(jié)方式來進(jìn)行防雷保護(hù)，本文不再敘述。

，其中專職人員8人，兼職人員11人。有教授2名、副教授3名，博士5人，碩士研發(fā)人員9人（博士研究生培養(yǎng)基地）。形成了理論與實踐結(jié)合，知識與技能互補，學(xué)科與專業(yè)交叉，產(chǎn)學(xué)研有機(jī)整合研發(fā)團(tuán)隊。

中心立足于“產(chǎn)、學(xué)、研”一體化平臺（防腐研究國家重點實驗室），面向企業(yè)、面向市場的實際需求，致力于石油、化工、鐵道、橋梁、船舶、軍工、電力、水利、市政、礦山、冶金、建筑、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、電子等廣大行業(yè)的腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域的開發(fā)。專攻于化工及油氣田腐蝕與防護(hù)，以化學(xué)工業(yè)管道、容器、設(shè)備腐蝕狀態(tài)監(jiān)/檢測、安全評價與壽命預(yù)測等關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性和共同性技術(shù)問題，開發(fā)化工及油氣田鋼制管道、設(shè)備容器的特種圖層腐蝕防護(hù)技術(shù)、陰極保護(hù)優(yōu)化和腐蝕監(jiān)/檢測技術(shù)、安全評價、壽命預(yù)測技術(shù)、環(huán)境污染防治技術(shù)為主的工程涂裝技術(shù)，同時涵蓋鋼材料的環(huán)境敏感斷裂與氫滲、犧牲陽性保護(hù)技術(shù)在內(nèi)的集成化腐蝕防護(hù)技術(shù)。

“研究中心”致力于科研成果系統(tǒng)化、配套化和工程化研究開發(fā)，秉承研究開發(fā)為基礎(chǔ)，科學(xué)項目為載體，技術(shù)服務(wù)為牽引，成果轉(zhuǎn)化為支撐，開發(fā)應(yīng)用為目的，為企業(yè)規(guī)模生產(chǎn)提供成熟、配套、先進(jìn)的技術(shù)工藝和技術(shù)裝備，為腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域、涂裝技術(shù)推廣應(yīng)用做出積極貢獻(xiàn)。