The Art and Science of Lightning Protection pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Uman, Martin A.

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2008-3

价格:$ 136.73

装帧:

isbn号码:9780521878111

丛书系列:

图书标签:

Lightning Protection
Electrical Engineering
Power Systems
Safety Engineering
Building Codes
Grounding
Surge Protection
HVAC
Renewable Energy
Risk Assessment

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具体描述

A lightning strike to an unprotected object or system can be disastrous - in the United States lightning is responsible for over 30% of all electric power failures, causes billions of dollars' worth of property damage, and an average of 85 fatalities a year. This accessible text describes all aspects of lightning protection and includes many illustrative drawings and photographs. The author examines the physical behavior of lightning, various types of lightning damage, the role of lightning detection and warning in effective protection, as well as options for deflecting or eliminating lightning. U.S. and international lightning protection standards are discussed. This book will be essential reading for everyone involved in the business of lightning protection, including meteorologists, atmospheric scientists, architects, engineers, and fire-safety experts. Insurance practitioners and physicians will find this reference of significant value.

避雷之道的探索：从基础理论到工程实践书名：避雷之道的探索：从基础理论到工程实践作者： [此处可虚构一位资深工程师或研究人员的姓名，例如：李明哲] 出版社： [此处可虚构一家专业技术出版社的名称，例如：华夏科技出版社] 字数：约 1500 字内容概要本书深入剖析了现代防雷体系的构建、运行及其背后的科学原理，旨在为电气工程师、建筑设计师、安全管理人员以及对电磁兼容性（EMC）有深入研究的需求者提供一套全面、实用的技术参考。本书将传统的雷电防护理念与最新的材料科学、电磁场理论相结合，构建起一个多层次、全方位的防护框架，覆盖从直击防护到内部系统敏感性保护的每一个关键环节。全书共分为六个主要部分，逻辑清晰，层层递进。第一部分：雷电物理学基础与风险评估（约 300 字）本部分是理解后续所有防护措施的基石。我们首先回顾了雷电的形成机制、放电过程中的电荷转移特性以及不同类型雷击（云地闪击、云间闪击）的物理模型。重点阐述了瞬态电磁场（TEMPEST）的产生原理及其对敏感设备的影响。核心内容包括： 1. 雷电流特征分析：详细分析了雷电流波形（如 GIC 规范波形、标准脉冲波形）的参数，如峰值电流、上升沿时间、总冲量，并探讨了它们对不同介质的影响。 2. 雷电的电磁效应：深入讲解了感应耦合、直接耦合和地电位反击（Ground Potential Rise, GPR）现象，解释了这些效应如何穿透建筑结构，威胁内部电路。 3. 风险评估与保护级别确定：引入国际通用的风险评估方法（如 IEC 62305 系列标准框架），指导读者如何根据地理位置、建筑类型（例如，高耸的钢结构、普通民居、数据中心）和内部设备敏感度，科学地计算遭受雷击的概率和可接受的风险水平，从而确定所需的保护级别（LPL）。第二部分：外部防护系统的设计与实施（约 350 字）外部防护是抵御直击雷击的第一道屏障。本部分侧重于实际工程应用，详细介绍了接闪器、引下线和基础接地的设计规范和选型原则。 2.1 接闪器系统：探讨了不同类型的接闪器——传统的避雷针（针式、毛刺式）、法拉第笼结构（网格系统）以及基于滚球法、保护角法、保护体积法的保护范围计算。特别关注了新型接闪装置（如早期预放电避雷针, ESE）在特定应用场景下的适用性和争议性分析。书中强调，接闪器的选择必须与下方的网格结构和引下线路径紧密配合，形成一个完整、低阻抗的导电通路。 2.2 引下线路径优化：引下线的设计绝非简单的垂直拉设。本章详细论述了如何最小化引下线的电感，减少环路面积，从而降低雷电流通过时产生的瞬态过电压。探讨了多引下线的布置策略、引下线之间的最小间距要求，以及如何避免在建筑内部形成危险的电位差。 2.3 接地系统的构建：接地系统是雷电流安全释放回大地的关键。内容涵盖了深埋接地极、水平接地体、混合接地体（如利用结构钢筋网）的施工技术。着重分析了土壤电阻率对接地阻抗的影响，并介绍了改善土壤导电性的化学和物理方法。书中提供了大量案例，说明在岩石地基或高电阻率土壤中实现低阻抗接地的工程挑战与解决方案。第三部分：电磁兼容性（EMC）与内部等电位连接（约 300 字）仅有良好的外部防护不足以保证高价值电子设备的绝对安全。本部分转向内部保护，强调等电位连接（Bonding）和屏蔽（Shielding）的重要性。 3.1 等电位连接的艺术：详细介绍了实现全等电位联结（Equipotential Bonding）的“多点接地”与“单点接地”的权衡。阐述了如何通过统一的参考电位平面（如金属地板、屏蔽网格），将所有金属部件、公用设施管道（水管、燃气管）和电气系统连接起来，确保在雷击事件中，系统各部分之间的电位差趋近于零，从而杜绝火花放电和设备损坏。 3.2 屏蔽技术的应用：阐述了电磁屏蔽的物理机制——法拉第笼效应与反射/吸收衰减。讲解了不同屏蔽材料（铜、铝、镀锌钢）的有效性，以及如何设计和安装高品质的屏蔽壳体，用于保护敏感的控制室和数据中心。书中特别提出了电缆穿透屏蔽层时的“高频泄漏”问题及相应的滤波处理方案。第四部分：瞬态过电压保护（Surge Protection Devices, SPD）的选择与配置（约 350 字） SPD 是系统防护的最后一道防线，用于钳制残余的感应过电压。本部分是全书实践性最强的一章。 4.1 SPD 的分类与工作原理：系统梳理了基于压敏电阻（MOV）、气体放电管（GDT）、TVS 管等核心元件的 SPD 器件，详细分析了它们的速度、残余电压、冲击电流承受能力和寿命特性。重点对比了不同技术在应对不同频率和能量的浪涌时的优劣。 4.2 分级保护策略（Coordination）：本书核心观点之一是“分级保护”。详细介绍了如何根据建筑物的进线位置和设备敏感度，设计一个多级串联的保护方案（例如，在配电柜安装 I 级大能量抑制器，在分支回路安装 II 级限压器，在终端设备前安装 III 级微型保护器）。书中提供了精确的坐标图表，指导工程师如何计算和验证不同级别 SPD 之间的“隔离距离”或“泄放时间差”，以确保浪涌能量被逐级有效吸收，避免能量反窜。 4.3 特殊应用场景的保护：针对数据通信线路（如以太网、光纤、RS-485）、直流电源系统和变频驱动（VFD）系统的浪涌防护，提供了专门的选型指南和安装注意事项。第五部分：监测、测试与维护（约 150 字）一个有效的防雷系统需要持续的监测和定期的维护。本部分讨论了系统运行的可靠性验证。内容包括： 1. 接地电阻的周期性检测：强调使用精确的测试方法（如三极法、脉冲法）来确认接地系统的导电性是否符合初始设计标准。 2. SPD 的健康状态监测：介绍了在线监测 SPD 状态的技术，以及如何根据制造商的建议进行替换，避免保护功能失效。 3. 雷击事件的记录与分析：建立事故记录档案，用于持续优化风险评估模型。结语本书秉持“理论指导实践，实践反哺理论”的原则，力求超越简单的规范罗列，深入探讨雷电这一自然现象对现代工程技术的挑战。通过严谨的物理建模和细致的工程部署指导，为读者提供了一套系统化、可操作的雷电防护解决方案。掌握本书内容，即意味着具备了设计和实施高可靠性防雷系统的核心能力。