防雷知识讲座课件

7/27/20241目录l第一章 雷电及其雷电的危害l第二章 雷电的种类l第三章 雷电的入侵途径l第四章 防雷的几个关键技术l第五章 防雷器的原理和分类l第六章 总体防雷设计原则l第七章 维护常识l第八章 参考标准 7/27/20242一、雷电及其雷电的危害一、雷电及其雷电的危害l雷电是一种自古以来就有的自然现象，雷电促使了人类的诞生，点燃了人类的文明。是雷电击燃了古代的树木，形成大火，烧死了林中的野兽，使古人类学会了取火与熟食，开始了人类的文明史。l什么是雷电？l雷电是一种大气放电现象，其成因很复杂。在夏天的午后或傍晚，地面的热空气携带大量的水汽不断的上升到高空，形成大范围的积雨云，积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷，形成雷雨云，而地面因受近地面雷雨云的电荷感应，也会带上与云底相反符号的电荷。当云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，就会先在云层之间或云层与大地之间某处的空气击穿电离，打开一条狭窄的通道强行放电。当云层放电时，由于云中的电流很强，通道上的空气瞬间被烧得很灼热，温度高达600020000，通道中的气体进一步大量电离，从而发出耀眼的强光，这就是闪电，而闪道上的高温会使空气急剧膨胀，同时也会使水滴汽化膨胀，从而产生冲击波，这种强烈的冲击波活动形成了雷声。7/27/20243雷电的危害l当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同，可以概括为：l（1）受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；l（2）从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无孔不入的造成危害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入到防雷电电磁脉冲（LEMP）。前面是指雷电的受灾行业面扩大了，这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。例如2000年7月25日14点40分左右，一次闪电造成上海漕宝路桂箐路附近两家单位同时受到雷灾，而不是以往的一次闪电只有一个建筑物受损；7/27/20244l（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响却难以估计。例如2019年8月27日凌晨2点，某寻呼台遭雷击，导致该台中断寻呼数小时，其间接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损失。l（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。l“雷暴日指数”和“年雷暴日数”l“雷暴日指数”也叫雷电日数，即只要在一天内曾经发生过雷暴，听到过雷声，而不论雷暴延续了多长时间，都算作一个雷电日。“年雷暴日数”等于全年雷暴日数的总和。l根据中国气象局有关雷暴日数的规定，年雷暴日数在40天90天属多雷区，90天以上属强雷区,我国70%以上地区都在多雷区到强雷区的范围内，雷电灾害十分严重。7/27/20245 我国大部分地区每年二、三月份就进入了雷暴期。雷暴的一般规我国大部分地区每年二、三月份就进入了雷暴期。雷暴的一般规律是：热而潮湿的地区比冷而干燥的地区多雷暴，陆地要比海上多律是：热而潮湿的地区比冷而干燥的地区多雷暴，陆地要比海上多雷暴，山坡要比平原多雷暴。雷暴，山坡要比平原多雷暴。l全国部分城市年雷暴日数如下：地名地名地名地名年雷暴年雷暴年雷暴年雷暴 日数日数日数日数地名地名地名地名年雷暴年雷暴年雷暴年雷暴 日数日数日数日数地名地名地名地名年雷暴年雷暴年雷暴年雷暴 日数日数日数日数地名地名地名地名年雷暴年雷暴年雷暴年雷暴 日数日数日数日数北京市36.3上海市28.4黄石市50.4昆明市63.4天津市29.3南京市32.6长沙市46.6丽江县75.6石家庄市31.2杭州市37.6永州市64.9景洪县120.8承德市43.7温州市51.0广州市76.1拉萨市68.9张家口市40.3合肥市28.2深圳市73.9日喀则市78.8太原市34.5屯溪市60.8珠海市64.2西安市15.6大同市42.3福州市53.0湛江市94.6兰州市23.6阳泉市40.0厦门市47.4南宁市84.6西宁市31.7呼和浩特36.1三明市67.5桂林市78.2银川市18.3集宁市43.3南昌市56.4捂州市93.5乌鲁木齐9.3沈阳市26.9鹰潭市70.0成都市34.0阿克苏市33.1长春市35.2济南市25.4西昌市73.2海口市104.3吉林市40.5郑州市21.4贵阳市49.4台北市27.9哈尔滨市32.4武汉市34.2遵义市53.3香港34.07/27/20246l雷云起电的机制目前认为主要有以雷云起电的机制目前认为主要有以下四种：下四种：7/27/20247水滴破裂效应 l 云中水滴在高速气流中作激烈运动，分裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者同时被上升气流携带到高空，前者落在低空，这样正负两种电荷便在云层中被分离，这也就是造成90%的云层下部带负电的原因。l 带电的云层称为雷雷云云，雷云是由于大气的流动而形成的。当地面含水蒸气的空气受到炽热的地面烘烤而膨胀上升，又或者比较潮湿的暧空气与冷空气相遇而被抬高时，都会产生上升气流，这些含水蒸气的气流上升过程中，温度逐渐下降，其温度分布在10至-40的空间，顶部可延伸到1万米以上，水蒸气会逐渐形成雨滴、冰晶，上升的高速气流使水滴和冰晶作激烈磨擦、冲撞，分裂成带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒。小颗粒较轻，会被上升气流带到高空即云层上部，而大颗粒则沉在云层底部，正负电荷逐渐在云层内分离，这也就是90%的雷云下端带负电荷即形成负闪击的原因。10%为正闪击。l 随着云层的不停运动，电荷越积越多，同时云层低端电荷在大地上感应出异种电荷，形成一个巨大的电容，随着电荷的积聚，场强不断增大，当场强达到空气击穿的强度时，就会产生放电，这就是闪电。其中对地闪电称直直击雷击雷，也叫落地雷落地雷，世界上录得最大的直击雷电流为430KA。7/27/20248吸电荷效应 l 由于宇宙射线或其它电离作用，大气中存在正负离子，又因为空间存在电场，在电场力的作用下，正负粒子在云的上下层分别积聚，从而使雷雨云带电，又称感应起电。l 天空中的云层相互间的高速运动、剧烈的磨擦，使云层渐渐产生电荷，在地磁场的切割作用下，正负电荷逐渐分离，一般情况下高端云层带上正电荷，低端云层带上负电荷，这主要由云层的运动方向和地磁场决定。低端云层在其下面大地的物体上也感应出大量的异种电荷，这样，云层与大地间形成一个极大的电容，当其场强达到一定强度时，就会产生对地放电，这就是雷电现象，当然，云层的运动复杂多变，所以也就有云层内放电和云层间放电的现象出现。l水滴冻冰效应l 水滴在结冰过程中会产生电荷，冰晶带正电荷，水带负电荷，当上升气流把冰晶上的水分带走时，就会导致电荷的分离，而使雷雨云带电。7/27/20249温差起电效应 l 实验证明在冰块中存在着正离子（H+）和负离子（OH-），在温度发生变化时，离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞与摩擦运动中会造成温度差异，并因温差起电，带电的离子又引重力和气候作用而分离扩散，最后达到一定的动态平衡。7/27/202410+总总的的说说来来，雷云起电可能是某一机制，也可能是多种机制的效应而产生的。当然雷云的运动复杂多变，故有云层对地放电、云层与云层间的放电和云层内放电的现象。如下图所示：+雷云对地、雷云对雷云、雷云内闪击示意图雷云对地、雷云对雷云、雷云内闪击示意图 7/27/202411 当雷云来临时，地面上的一切物体，尤其是架空金属导线，由于静电感应，都聚集了大量的极性相反的被束缚电荷，在雷云对地或雷云对雷云闪击放电后，云层中电荷迅速消失，这时地面上物体尤其是导体，虽然没遭直接雷击，但已聚集的束缚电荷就变成了自由电荷，从而产生出很高的感应过电压，其幅值往往达到几万至几十万伏，这种过电压往往会造成建筑物内的导线、接地不良的金属导管和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起火灾、爆炸，危及人身和设备安全。7/27/202412二、雷电的种类二、雷电的种类二、雷电的种类二、雷电的种类7/27/202413+_直直击击雷雷（危害对象：地面上的树木、人、动物、建筑物、各种设施、电子设备等）直直击击雷雷是指带电云层与大地上某一点之间发生的迅猛放电现象，直击雷威力巨大，雷电压可达几万伏至几百万伏，瞬间雷电流可达十几万安，在雷电通路上，物体会被高温烧伤甚至融化，通常在建筑物顶部安装避雷针或避雷带、避雷网来防直击雷。一般建筑物都已采取防直击雷措施。（研究表明：直击雷直击雷雷电中心温度为太阳表面的56倍；人被雷电击中的几率介于1/200000至1/400000之间；雷电有时会电击同一地方两次甚至3次；高的建筑物更易被击中。根据记录：直击雷最大430kA，平均都有30kA,足以点燃100万个灯泡一小时）。雷云雷云+7/27/202414 雷雷电电感感应应（危害对象：主要是电力系统、电子系统、电工设备，如计算机系统、交换机系统、电厂、监控系统、自动控制系统等）：雷电感应雷电感应是指当直击雷发生以后，云层所带电荷迅速消失，而地面上某些范围由于散流电阻大，电荷瞬间没法散去，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流产生强大的电磁波，周围的导线或金属物因电磁感应而产生高电压以致发生闪击的现象。雷电感应产生两种效应：静电感应和电磁感应。7/27/202415+静电感应示图静电感应示图(雷击后雷击后)(雷击前雷击前)+V I07/27/202416 雷击前，雷云对地间场强达临界状态，地面上物体凝聚了异性电荷并被束缚住；当突破了临界状态后，象电容一样对地面某一点放电，如邻近某建筑物或避雷针，雷云电荷迅速与大地电荷中和，形成瞬间巨大电流即雷电流入地，而线路上电荷无通道直接与异电荷中和，当其受到的束缚失去后，必定往低电位的地方流去，形成感应雷电流。7/27/202417三、雷电的入侵途径三、雷电的入侵途径三、雷电的入侵途径三、雷电的入侵途径 l直击雷雷击对地放电电压低则几百万伏，高则数千万伏。采用避雷针、避雷带、避雷网、避雷线可做到有效防护。l7/27/202418感应雷感应雷l通过导线引入l远端导线因遭雷击而产生的感应电流进入到设备，从而使设备损坏。l7/27/202419 第一种情况：当直击雷击中避雷针，从引下线流过的巨大电流会产生极第一种情况：当直击雷击中避雷针，从引下线流过的巨大电流会产生极强的磁场冲击波，近距离感应建筑物内的金属导线，形成感应过电压，从而强的磁场冲击波，近距离感应建筑物内的金属导线，形成感应过电压，从而损坏设备而且经引入线泄入大地的雷电流由于散流电阻的作用，会抬升地电损坏设备而且经引入线泄入大地的雷电流由于散流电阻的作用，会抬升地电压，如压，如100KA100KA雷电流，地阻为雷电流，地阻为11时，地电压全抬升至时，地电压全抬升至100KV100KV，这，这100KV100KV的电压的电压会加到建筑物内的设备接地线上，如果没采取防雷措施，将会危及人身和设会加到建筑物内的设备接地线上，如果没采取防雷措施，将会危及人身和设备的安全，由于避雷针的引雷作用，未产生直击雷时往往已将雷电引入，这备的安全，由于避雷针的引雷作用，未产生直击雷时往往已将雷电引入，这就是未闻雷响而有设备损坏的原因。就是未闻雷响而有设备损坏的原因。l 第二种情况：当远端的导线因直接雷击或因直击雷而产生感应电压会沿导线传导过来。l 当云层间放电时，强大的电磁波会在邻近的地面上的金属导线感应出电荷，形成冲击电压。l 另外，内部操作过电压，如变压器的空载、电机的启动、开关的开启等，也会引起几千安的脉冲冲击电流，通过线缆引入，破坏电子设备。l 由以上介绍可知，感应雷对建筑物内设备的是多途径的，如果我们能针对每个途径采取措施，那么就可以消除雷害，避免雷损。根据数据统计，全世界每年因雷电感应引起的电涌造成的损害约几十亿几十亿美元，在欧美国家每年有20%30%的电脑故障是因感应雷引起，在德国每年有近4000万美圆的设备受到破坏，在广东省每年因雷电造成直接经济损失达数亿元。7/27/202420四、防雷的几个关键技术四、防雷的几个关键技术四、防雷的几个关键技术四、防雷的几个关键技术 7/27/2024211.1.接地接地 l 一个建筑物有一个良好的接地系统是为了保证设备正常运行和人身的安全。如果接地系统不好，就会引起设备运行不稳定，甚至出现故障，烧坏元件，严重的还危及人员的安全。特别是通讯设备的工作参考地、防雷地等更要求有一个较低地阻的接地系统。l 在现代的建筑物内，往往有许多不同性质的电气设备，因而需要有多个接地装置，如防雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通讯及计算机系统接地等。如果各系统分别单独做一地网，即采用独立接地时，虽然各系统之间不会造成互相干扰，但是当发生雷击时，各系统就会因接地点的不同造成各系统的接地电位差异，这就会使电子设备因这瞬间的高电位差而被击穿。在实际运行中，电源、逻辑、安全保护和防雷各自独立的电子系统被雷击损坏的机率远远比共用接地系统的要高得多。l 其次，一座建筑物内要求分别设置几个相互独立的接地系统是相当困难的。因为要避免雷击时造成高电位反击，各接地网间最小要有几米至20米距离。同时要与各地下金属管道、电缆金属屏蔽层、各大金属构件都要有足够距离。这在实际施工中是很难作到的。所以独立接地系统已不适应现代通讯技术迅猛发展的需要。GB 50057-94建筑物防雷设计规范第6.3.3条规定，每栋建筑物本身应采用共同接地系统，当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时，宜将其接地装置互相连接。7/27/202422l 共用接地系统是把需要接地的各系统统一接到一个地网上来，或者将各系统原来的接地网通过地下或地上用金属联接起来，使他们之间成为电气相通的统一地网，这样更能发挥等电位及屏蔽作用。在实际施工中，我们通常要求地网与大楼主钢筋连接起来，实际上是将我们外做地网与大楼的基础地网连接起来。一般来说，接地电阻越低，防雷得到的改善越多，但不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大，一般要求不大于4欧即可。当然，某种设备对防雷地、交流工作地、直流工作地、安全保护地的具体地阻值要求会有所不同，当采用共地系统时，其地阻应满足其中最小值的要求。接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷或其他形式的过电压冲击，最终都需要把雷电流泄入大地，因此，没有合理而良好的接地系统是不能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。采取共用接地的方法将避雷地，电器安全接地、交流地、直流地统一为一个接地装置，如有特殊要求设置独立地，则应在两地网间用地网保护器连接，这样，两地网之间平时是独立的，防止干扰，当雷电流来到时两地网间通过地极保护器瞬间连通，形成等电位，避免产生反击。7/27/202423 对于避雷技术来说，对于一般建筑物接地电阻不应大于10欧姆GB 5005794 建筑物防雷设计规范即可，对于机房接地电阻须小于4欧姆电子计算机机房设计规范GB 5017493（对于数据局机房来说，接地电阻要求1）。在此举例说明为何必须共地，如图：电力线 设备1设备2信号线 G2 G1BA1 117/27/202424 假设避雷器性能优良，假设避雷器性能优良，10KA10KA雷电流全部泄入地，则雷电流全部泄入地，则G1G1点电位将为点电位将为10KV10KV，这，这10KV10KV电位会加到电源线的输入端电位会加到电源线的输入端A A，而，而G2G2为零电位即机壳为零电为零电位即机壳为零电位，此时电源的输入端与机壳之间的电位差将达到位，此时电源的输入端与机壳之间的电位差将达到10KV10KV，电源端将被过，电源端将被过电压损坏，为了避免这种情况，应将电压损坏，为了避免这种情况，应将G1G1和和G2G2连接起来共地。连接起来共地。l 当然，是否G1、G2共地就解决问题了呢？再来看看。G2与G1连通后，机壳变为10KV，故而会将通信口击坏，所以信号线也必须安装避雷器；从信号端口来分析其结果一样。有人单一注重电源防雷，有人单一注重信号防雷，而没有从系统的角度出法来防雷。7/27/2024252.2.防雷等电位连接防雷等电位连接 7/27/202426 等电位连接是把建筑物内、附近的所有金属物，如混凝土中的钢筋、等金属管道，电缆屏蔽层等用电气连接的方法连接起来，使整座建筑物成为一个良好的等电位体。其目的在于减少需要防雷的空间内各金属部件和系统之间的电位差。当雷击发生时，在这建筑物内部和附近大体上是等电位的，不会产生电位差，因而不会发生高电位反击而危及人身设备的安全，至于象电源线、信号线等一切与外界有联系的金属线路，因不能直接与其他金属导体直接相连，必须安装避雷器，并且避雷器的接地端与建筑物的避雷接地装置直接连接，当雷击产生时，避雷器瞬间连通，形成等电位。雷电保护等电位棒外部的LPS基地接地极UPS设备电话水管防雷等电位连接示图防雷等电位连接示图7/27/2024273.3.屏蔽和分区防雷保护屏蔽和分区防雷保护 l 从雷电的入侵途径可知，雷电会产生强大的电磁波，在周围的导体上产生感应电压，甚至构成对电子设备的直接冲击损坏，据资料统计：2.4高斯的电磁波冲击就能造成电子设备的误动，所以必须做好屏蔽措施，减少雷电磁波的破坏，包括外部的屏蔽措施，适当的布线措施，线路的屏蔽措施等。0A区DC1区2区屏蔽1屏蔽20B区B电缆线+屏蔽37/27/202428建筑物结构屏蔽混凝土结构建筑物混凝土结构建筑物正面正面接地参考点接地参考点接地钢板接地钢板环形接地极环形接地极绝缘支架绝缘支架加强筋加强筋7/27/202429建筑物顶部的防雷连接通过火花隙连接通过火花隙连接CPUEBBRD数据线数据线上部楼层上部楼层房顶房顶地下室地下室直接连接直接连接下部楼层下部楼层7/27/202430如上两图所示，当邻近雷击时，巨大的雷电流产生强大的电磁波，首先受到建筑物外墙中钢筋网的屏蔽作用而有所衰减，当设备所在的机房采取屏蔽措施时，受到第二次屏蔽而减弱，当到达机房内时，还受到机壳的屏蔽而减弱，屏蔽层越多，屏蔽效果就越好。IEC根据雷电磁波的严重程度而将雷电保护区从外到内划分为根据雷电磁波的严重程度而将雷电保护区从外到内划分为0、1、2、3等区，如上图所示。等区，如上图所示。最外面是0区，又分为0A和0B区，0A区在避雷针保护范围之外，易遭直接雷击，为最危险区域，0B在避雷针保护范围之内，不会遭直接雷击，但从0A区来的电磁波并未受到屏蔽而减少，受到建筑物钢筋外墙屏蔽的空间也即建筑物内部为1区，雷电磁波受到了一层屏蔽而衰减，当再受到一层屏蔽后的空间定为2区，直到3区、4区等，越往内部，危险程度就越低。我国的绝大多数机房是无法象上图中所示牌2区位置的，一般是一个大厅，与0区仅一墙之隔，内设各种电子设备，所以必须做好机房的屏蔽措施，这样的效果相当于IEC的2区位置，另外，电子设备的金属外壳也是一层屏蔽，使设备内元器件受电磁波影响机会大大减少。7/27/202431 从上可知，保护区的界面是通过外部的防雷系统，建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等所构成的屏蔽层而形成的，各种电气通道及金属管道则通过这些界面，一股应将各种金属构件在保护区分界面做等电位连接，如非带电金属管道直接连接，带电金属导体必须通过防雷器进行连接，选用防雷器时，应根据所在界面选用不同级别的防雷器。7/27/202432建筑物防雷分类：（GB 5005794）l 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类：7/27/202433一：遇下列情况之一时，应划为第一类建筑物：一：遇下列情况之一时，应划为第一类建筑物：l 1：凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。l 2：具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。l 3：具有1区爆炸危险环境的建筑物。因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。7/27/202434二：遇下列情况之一时，应划为第二类建筑物：二：遇下列情况之一时，应划为第二类建筑物：l 1：国家级重点文物保护的建筑物。l 2：国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国 宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。l 3：国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。l 4：制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。l 5：具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。l 6：具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。l 7：工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。l 8：预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。7/27/202435三：遇下列情况之一时，应划为第三类建筑物：三：遇下列情况之一时，应划为第三类建筑物：l 1：省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。l 2：预计雷击次数大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。l 3：预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。l 4：预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。l 5：根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。l 6：在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日大于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。7/27/202436五五五五.防雷器的原理与分类防雷器的原理与分类防雷器的原理与分类防雷器的原理与分类 l 防雷防雷器器的作用就是在最短时间内将线路因雷产生的大量浪涌电流释放入地网，使线路与地网间形成瞬态等电位连接，从而保护设备不被损毁，当防雷器两端电压降到一定值时，又恢复到断路状态，保证线路的正常使用。l 根据雷电流大、防雷器存在残压及设备耐冲击水平低的特性，应遵循多级保护，层层泻能的原则，来选择安装避雷器。7/27/202437 1：电压开关型：无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。通常采用放无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管、闸流管和三端双向可控硅元件作这类电间隙、充气放电管、闸流管和三端双向可控硅元件作这类SPDSPD的组件。有的组件。有时称这类时称这类SPDSPD为为“短路开关型短路开关型”或或“克罗巴型克罗巴型”SPD”SPD。l 2：限压型：无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗跟着连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极管作这类SPD的组件。有时称这类SPD为“钳压型”SPD。l 3：组合型：由电压开关型组件和限压型组件组合而成，可以显示为电压开关型或限压型或这两者都有的特性，这决定于所加电压的特性。7/27/202438根据其用途可分为：根据其用途可分为：l.电源防雷器：电源防雷器：l .第一级电涌保护器，即避雷器，如BVB-SALTEK的FLP-A60系列，测试波形为10/350S波形；由于压敏型过压保护器的优点，其通流量也可以做得很大，很多情况下用大通流量的压敏型SPD做第一级防雷器，如FLP-V系列、防雷箱等；l .电源第二级防雷器，如BVB-SALTEK的SLP-V系列。l .电源第三级保护电涌保护器，即精细浪涌保护器，如DA-275 BFGPSS-D6P-10防雷插座系列。l.信号防雷器：信号防雷器：l A.电话拨号线防雷器RJ45/11-TELE/4；l B.网络线路防雷器RJ45-E100/4，集中式防雷单元（可对24条网线提供保护，型号DL-100 RACK PANEL 24 PORTS）；l C.DDN专线防雷器RJ45-DDN/4；l D.控制线防雷器BLD、BRD、QRD等等；l E.天馈线防雷器HX、ZX系列等。7/27/202439 防雷器的分级（根据德国防雷器的分级（根据德国 DIN VDE DIN VDE 0675-60675-6标准）：标准）：l B级：能转移直接雷击雷电流的防雷器；lC级：能转移雷击点附近和更远点及开关操作浪涌的防雷器；l D级：能保护单个仪器或仪器组合过电压的防雷器，连接在插座上。7/27/202440防雷器参数解释：防雷器参数解释：l 1 1：最大持续工作电压：最大持续工作电压U Uc c：可以持续加在防雷保安器上的交流电压有效值和直流电压最大值。该值即额定电压值。l 2：标称导通电压Un：含串联间隙的防雷保安器，在增加直流电压时若发生放电，将直流电压调整到1mA时防雷保安器的端电压。l 3：标称放电电流In：防雷保安器不发生实质性破坏而能通过规定次数、规定波形的最大限度的冲击电流峰值。又称冲击通流容量。本标准电流波形为8/20S。l 4：最大放电电流Imax：防雷保安器不发生实质性破坏而能通过电流波形为8/20S的电流波1次冲击的电流极限值。有称极限冲击通流容量。l 5：雷电冲击电流Iimp：类似于自然雷电特性（峰值、电荷量和比能）10/350S波形的模拟雷电电流；雷电流电涌保护器必须能泄放这样的雷电流次数而不致损坏。7/27/202441 6：限制电压UL（电压保护等级）：施加规定幅值、规定波形的冲击波时，在防雷保安器规定端子间测得的电压峰值。限制电压是残压的特例。l 7：残压Ures（电压保护等级）：放电电流通过电源防雷保安器时，防雷保安器规定端子间出现的电压峰值。l 8：漏泻电流IL：并联型电源防雷保安器在施加75%的标称导通电压Un时，流过电源防雷保安器的电流。l 9：操作温度范围：保证防雷器可以正常发挥作用的温度范围。l 10：保护等级（IP20）：表示外壳强度的术语。如耐火能力等。l 11：响应时间：从过电压产生时到防雷保安器响应的时间，由过电压的上升速度和线路电阻决定。l 12:纵向电压UL：加在单个导线对地的电压。纵向电压向输入端子与接地壳之间的绝缘部分加载电荷。7/27/202442l 13:横向电压Uq：即由感应引起的在电路两导线之间产生的电压，它将通过连接装置向设备输入电流。l 14:传输频率：通信线防雷器的插入损耗3dB时的频率。l 15:插入损耗Ae：在规定的频率在系统接入防雷器，带来的损耗为插入损耗。结果用分贝表示。l 16:能比W/R：在脉冲电流(Iimp)的冲击下，1单位电阻损耗的能量。它等于电流平方的时间积分(W/R=i2dt)。7/27/2024437/27/202444附：防雷器图片7/27/2024457/27/2024467/27/2024477/27/2024487/27/2024497/27/2024507/27/2024517/27/2024527/27/2024537/27/2024547/27/2024557/27/202456六、总体防雷设计原则六、总体防雷设计原则六、总体防雷设计原则六、总体防雷设计原则 l 现代建筑物防雷是一项涉及多种学科的综合性科学，是由多方面因素构成的一项系统工程，因此必须作深入细致的调查研究，以综合防雷的观点来考虑，并在工程施工中得到有效的贯彻实施。l 综合防雷工程包括外部防雷，内部防雷和过压保护，三者之间密切相关，缺一不可。7/27/202457外部保护内部保护过压保护引下线接地线法拉第笼均压等电位防闪络措施避雷针网带 综综 合合 防防 雷雷 框框 图图安装防雷器 雷电防护雷电防护 GB50057-94IEC1024-1GB50174-937/27/2024581.1.外部防雷系统外部防雷系统 l 1：外部防雷系统是整个防雷中最重要的部分，是保护整个建筑物安全的最重要措施。IEC102中指出，直击雷的能量强度98%在200kA以下，巨大能量须由外部防雷系统释放，必须尽可能选用可靠有效的避雷针，才能有效接闪，并且必须认真按GB50057-94规范来设计，根据建筑物的防雷类别，选择滚球半径，确定其保护范围。l 2：在工程施工中，还应考虑增加引下线的数量和使用屏蔽电缆，以达到分流和减少磁场强度的目的。l 3：接地系统包括防雷接地，保护接地，工作接地，信号接地，防静电接地等，这几类接地系统彼此的意义，作用和要求是有区别的，常常分设独立接地体，但在遇到雷击时就会出现事故，最常见的是防雷接地系统对其他接地系统因存在电位差而产生反击，从而击坏各类电子设备。根据建筑物防雷设计规范，应把所有的接地系统连接起来形成等电位网，国际电工委员会整体防雷理论中，尤其强调了联合接地的要求。7/27/202459 4：另一方面，考虑到不同的接地线连接一体，会造成不同接地系统互相干扰，为了解决这个问题，在地线的建造中应使用地电位均衡器，将不同地网连接在一起，平时均衡器是断开的，防止干扰，雷击瞬间则导通，使不同地网处在相同的电位上，从而保障了设备的安全。l 5：良好的接地系统是防雷的基本要求，根据建筑物防雷设计规范要求，一般机房接地地阻4即可。ll2.2.内部防雷系统内部防雷系统l我们要求所有的金属物体均应可靠就近接地做等电位均压联结，特别是设备机房内的金属构件、机箱、门窗均应可靠接地。各种金属管道、线路的屏蔽层应该在进入建筑物时做好接地，使整个系统形成一个大的等电位体，避免设备之间在雷击的瞬间形成电位差而产生二次闪击、闪络，从而造成损坏设备现象。7/27/2024603.3.过压保护过压保护 l 雷电发生时会产生强大的电磁波，在架空导体上感应出过电压。计算机网络系统由耐压能力较低的弱电设备组成，通过各种传输线路与外界相连。长距离的传输线路极易被雷电感应而产生过电压，轻者造成数据传输错误或信号中断，重者击坏设备，造成网络瘫痪。为此，在电源和信号线上安装防雷器，才能有效防止雷电从这些线路入侵从而损坏设备。在选用防雷器时，应遵循多级保护，层层泄能的原则，有效防止感应雷侵害。l4.4.防雷设备选型和配置防雷设备选型和配置l 据IEC统计，雷击损害电子设备的事故中，70是由低压电力线路引入的过电压造成的。因此，电源系统的防雷是过压保护的重要部分。依据IEC1312-1中公布的雷电流参数和雷电流波形图，超过98%的首次雷击的最大放电电流为200kA（10350s波形），由于外部防雷系统接闪入地和电磁损耗，余下50%的雷电能量由通过建筑物的各管道和线路平均分配。一类防雷200KA，二类防雷150KA，三类防雷100KA。7/27/202461l 如一栋建筑物为三类防雷建筑物，有水管、三相四线电源线入户，则电源线流过的雷电流为100KA2246.25KA。为安全起见，在设计低压电力系统的第一级防雷器时，要求其耐受强度符合通流量100kA的标准。其余可按照防雷分区理论进行最合理的分级选配，对通流量的要求逐级降低。在选型时，需注意供电制式，目前国内供电制式有：TNS制、TNC制、TNSC制、TT制、IT制，大多数是TT或TN-C-S。当为TT制式时，必须采用N-PE形式的防雷器，如FLP-V/3+NPE、FLP-V/1+NPE等。l 考虑到计算机网络系统都是由耐压能力较低的弱电设备组成，这些设备的信号电平、传输速率、带宽等都有不同的要求，符合防雷要求的同时，也要考虑到对这些设备的正常工作不能产生任何形式的干扰或中断，必须针对具体设备和线路、接口选用防雷器。依据IEC防雷分区理论，将信号线路经过的区域分为0-3区，应在两区的交界处安装防雷器。我们选用的信号防雷器已将两级保护集中在同一个防雷器内。7/27/2024625.5.防雷保护基本原则防雷保护基本原则 l 欲使设备得到很好的保护，首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度作出客观的估计，因它与出现过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电压能力、保护水平和接地等有关。防雷工作应作为一项系统工程来考虑，强调全面防护（包括建筑物、传输线路、设备和接地等），综合治理，且要做到科学、可靠、实用和经济。l 针对感应雷瞬时能量较大的特点，根据IEC国际标准对能量逐级吸收的理论，及防护区间量级分类的原则，需要做多级防护。但是考虑到经济、有效的目的，我们只在必须进行防护的机房设备的进出端口（通常包括电源输出端和通信线路入口端）安装合适防雷器；另外对两个连接电缆距离较远的设备,还需在其联接电缆两端分别安装合适防雷器；再者就是重要、贵重设备的电源和信号端口必须加以保护；以上即为防雷方案设计中不可或缺的三个基本原则。当其他基础做好后，应从三个方面考虑安装防雷器：l ）.需要防护空间所有进出线路；l ）.相距太长的线路；l ）.特殊贵重的设备重点防护。7/27/2024636.6.防雷安装注意事项防雷安装注意事项 l 1）安装位置:电源防雷器必须在空气开关出线端（负载侧）并联连接，最理想位置是靠近空气开关左或右任何一边，避免电源防雷器之下方有其他设备装置。（除接地汇流排外）l 2）导线连接:防雷器与被保护电路之间的连接线应小于50cm,其线径尽量与配电电源线的线径相同。如主配电线径大于35mm2,则连接线选取35mm2.l 3）地线连接:根据VDE-0185 Part1安装准则，防雷器的地线长度应越短越好。防雷器的地线线径约为总接地母线的线径的1/2，其上限为25mm2,下限为10mm2,具体选择见下表：l配电电源线径355070防雷器连接线线径162535接地连接线径1016257/27/202464l 4）其它安装注意要点l （1)不可将已被保护的线路与未保护的线路并行敷设.l （2）始终做到防雷器的地与负载系统的地相连接.l （3）如果防雷器安装于漏电保护器（或空开）的下方,所选择的浪涌漏电保护器在浪涌保护器 因瞬态浪涌而发生动作时,不应出现跳闸现象。一般而言，应选用满足3kA(8/20us)耐流水平的测试的RCD。l (4）IEC60364-4-534标准，在防雷器附加保险丝或空开应电路上断路器及地阻抗的大小来计算选取安装.7/27/202465附：电源及信号防雷器安装示意图附：电源及信号防雷器安装示意图附：电源及信号防雷器安装示意图附：电源及信号防雷器安装示意图l三相四线电源系统防雷保护示意图L1L2L3NPE开关UPS负载一级FLP-V/4二级SLP-V/4电源总配电箱机房总电源空气开关7/27/202466l单相电源系统防雷保护示意图：LNPE开关UPS负载总电源 FLP-V/2SLP-V/2空气开关7/27/202467三相四线（TNCS制式电源避雷器接线图）：FLP-V/4交流配电箱L1L2L3NL1L2L3NPE空气开关7/27/202468交流配电箱L1L2L3NFLP-V/3+NPE三相四线（TT制式电源避雷器接线图）：PE或SLP-V/3+NPE空气开关7/27/202469数据机房防雷示意图总配电柜市电SLP系列UPS交换机开关服务器光端机光缆公用电话网MODEMFLP系列MODEM网线DDN线RJ45/11-TELE/4RJ45-E100/4RJ45-DDN/47/27/202470银行网点防雷示意图银行网点防雷示意图 RJ45/11-TELE/4MODEMUPS市电ATMSLP-V/2（单相）SLP-V/4（三相）RJ45-DDN/4邮局DDN网公用电话网DTU开关RJ45-E100/47/27/202471监控系统防雷器安装示意图监控系统防雷器安装示意图 解码盒摄象机摄象机电源线19寸录象机键盘CoaxBNC/E2SLP-V/2UPS大楼总配电箱电源线硬 盘 录 象机解码盒适配器CoaxBNC/E2FLP-V/4BLD24（两芯）SLP-V/2DLRS/DD9V247/27/202472七、维护常识七、维护常识七、维护常识七、维护常识 l 我公司对出售的防雷器实行五年保用，一般情况下是不会出现问题的，但如果由于受到过大的雷电流冲击或使用期过长或人为因素，均可能出现损坏的情况，从而影响其应有的保护作用。因此，我们要求作日常维护。l 电源防雷器有状态指示窗口，若防雷模块已损坏，窗口会由正常时的绿色变为红色，须及时更换损坏的防雷模块，否则后端设备不再受到保护。l 通信信号防雷器正常使用时不影响通信，若防雷器损坏，则会出现线路不通的现象，需要及时更换新的防雷器。l 地网系统需要定期检测，确定其地阻值是否满足不大于4欧的要求，以及有无锈蚀情况。l 要求对安装的防雷器定期检查，特别是雷雨过后必须检查。l 若无特殊情况，不要拆除防雷器。7/27/202473八、参八、参 考考 标标 准准 l（一）、（一）、国际标准国际标准 l1 1IEC61312IEC61312雷电电磁脉冲的防护雷电电磁脉冲的防护 l 本标准提供了在直接雷击及邻近雷击情况下，装有信息系统诸如电子系统的建筑物的LEMP屏蔽措施有效性的评估方法，并且给出与雷电电磁脉冲防护有关的建筑物内的各种等电位连接措施及各种接地方法的规则。l 2 2 IEC 61643 IEC 61643 SPDSPD电源防雷器电源防雷器l 本标准对用于额定电压在1000a.c.或1500d.c范围内交直流电源电路和设备上的电源防雷器分级分类测试和应用提出规范要求。l3.IEC 61024 3.IEC 61024 建筑物防雷建筑物防雷l 本标准适用于60米及60米以下一般建筑物防雷装置的设计和安装。本标准不适用于以下方面的防雷装置：铁路系统；建筑物外的输电、配电及发电系统；车辆、船舶、飞机及离案装置。7/27/202474（二）、国内标准（二）、国内标准 l1 1 GB50057-94 GB50057-94建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范l 为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理，制定本规范。本规范不适用于天线塔，共用天线电视接收系统，化工厂户外装置的防雷设计。l2 2 GB50174-93 GB50174-93电子计算机机房设计规范电子计算机机房设计规范l 本规范适用于陆地上新建、改建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算机机房的设计。本规范不适用于工业控制用计算机房和微型计算机机房。为了使电子计算机机房确保电脑网络系统稳定可靠运行和保障机房安全使用，应符合现行有关标准规范的规定。l3 32887-89 2887-89 计算站场地技术文件计算站场地技术文件l 本标准规定了计算场地技术要求与测试方法，适用于各类地面计算站。依据计算站的性质、任务、工作量的大小，计算机类型的7/27/202475l不同，计算机对供电、空调等的要求不同而确定不同的场地技术规范。测试方式依环境因素的不同采用合适测试仪表，这包括磁场干扰环境场强的测试和接地电阻测试。l4 4、JGJ/T 16-92JGJ/T 16-92民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范l 本规范适用于城镇新建、改建和扩建的单体及群体民用建筑的电气设计。l5 5、JGJ 67-89JGJ 67-89办公建筑设计规范办公建筑设计规范l本规范适用于全国的机关、团体、企事业单位的新建、改建和扩建的办公设计。其它建筑中的办公用房部分可参照本规范执行。l6 6、GB 50058-92GB 50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范规范l本规范适用于在生产、加工、处理、转运或贮运过程中出现或可能出现爆炸和火灾危险环境的新建、扩建和改建工程的电力设计。本规范不适用于下列环境：矿井井下；制造、使用或贮存火药、炸药和起爆药等的环境；利用电能进行生产并与生产工艺过程直接关联的电解、电镀等电气装置区域；蓄电池室；使用强氧化剂以及不用外来点火源就能自行起火的物质的环境；水、陆、空交通运输工具及海上油井平台。7/27/202476l7 7、GB 50174-93GB 50174-93电子计算机机房设计规范电子计算机机房设计规范l本规范适用于陆地上新建、改建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140MM2的电子计算机机房的设计。本规范不适用于工业控制用计算机机房和微型计算机机房。l8 8、GB 9361-88GB 9361-88计算机场地安全要求计算机场地安全要求l本标准规定了计算站场地的安全要求；本标准适用于各类地面计算站；不建站的地面计算机机房，按本标准对计算机机房的有关要求执行；改建的计算机机房参照本标准执行；非地面计算机机房参照本标准执行。l9 9、YD 2019-93YD 2019-93微波站防雷与接地设计规范微波站防雷与接地设计规范l本规范适用于新建微波站的防雷与接地设计；对于改建、扩建微波站的防雷与接地设计亦可参照执行；含微波站的综合通信楼防雷与接地设计应按通信局（站）接地设计暂行技术规范YDJ26-89执行。l1010、TB/T 2311-2019TB/T 2311-2019铁路电子设备用防雷保安器铁路电子设备用防雷保安器l本标准规定了铁路电子设备用防雷器的定义、分类、技术要求、试验方法、检测规则、标志、包装、运输和贮存。本标准适用于含有电子及微电子器件的铁道通信设备、信号设备、计算机信息系统设备为防止雷电电磁脉冲感应过电压损害的防雷保安器的制造、维修和检验。7/27/202477(三）设计参考标准三）设计参考标准l1、YDJ 2689 通信局（站）接地设计暂行技术规定l2、GB 5020094 有线电视系统工程技术规范l3、GBJ 6483 工业与民用电力装置的过电压保护设计规范l4、DL/T 54794 电力系统光纤通信运行管理规程l5、YD 506898 移动通信基站防雷与接地设计规范l6、DL 54894 电力系统通信站防雷运行管理规程l7、GB 1215890 防止静电事故通用导则l8、97X700 智能建筑弱电工程设计施工图集防雷与接地l9、GB 745087 电子设备雷击保护导则l10、GB 348383 电子设备雷击试验导则7/27/2024787/27/202479