防雷技术123456.ppt

2019/10/12,1,湖南普天科比特防雷技术有限公司 罗勇,防雷技术基础,2019/10/12,2,一 概 述,1 雷电是大气中的一种放电现象。积雨云是产生雷电放电前提，目前积雨云形成雷电的原理还无法解释。 2 空气击穿场强为：34105V/m。目前实验室还不能逼真模拟自然雷电放电。至今世界上最大实验室做的雷电冲击波空气间隙放电距离，最长的，也只有10m左右，电压与距离关系是非线性。迄今谁都不知道几十米至几百米这样长的空气间隙击距(R)的放电电压，是个未知数。 3 大多数的雷暴放电都产生在云云之间，只有四分之一左右的雷电会击中地面，同一块云内不可能发生雷电现象。 4 闪电通道温度约为1500020000。,2019/10/12,3,防雷发展简史,1 1750年富南克林发明了第一枝避雷针，提出的防雷原理是：利用尖端导体将雷电流引入地中，并快速泄散，从而保护建（构）筑物免遭直击雷击。 2 1753年罗蒙罗索夫重复了富南克林风筝实验，并编写论文关于因电力而产生的大气现象的发言。 3 目前防雷技术需要突破的难题是：雷电闪击路径无法事先预测-雷电预警,2019/10/12,4,防雷技术发展趋势,理论 电磁场与电磁波理论-法拉第、麦克思韦方程 确定雷电由场和路组成 雷电活动规律：总是在阻抗较低的路径上发生闪击；雷电的活动遵守欧姆定律。 技术发展主攻方向 以大型变电站高压防雷、接地为主,2019/10/12,5,雷电危害方式,直接雷击 雷电直接击在建（构）筑物或其它物体上，产生的电动力、机械效应。 雷电感应 雷电闪击过程中，在金属物体上产生产生的电磁效应。 雷电波侵入 雷电过电压脉冲沿线路进入建筑物内造成设备、系统损坏的现象。,2019/10/12,6,常用技术规范,GB50057-94 建筑物防雷设计规范 电气装置接地母线设计及施工验收规范 GB5016992 GB503432004 GB5017493 GB/T 2887-2000,2019/10/12,7,常用技术规范,防雷类别划分,第一类防雷建筑物 1 凡制造、使用或储存大量爆炸物质，如炸药、火药、起爆药、火工品等的建筑物和具有一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的建筑物。 2 具有O区或10区爆炸危险环境的建筑物。 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。 O区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境 1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 1O区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境,防雷类别划分第二类 （国家级）,1 重点文物、办公建筑、会堂、大型火车站国宾馆、档案馆、大型城市供水泵房。 2 计算中心、国际通信枢纽、有大量电子设备的建筑物， 3 储存爆炸物质，电火花不易引起爆炸、造成巨大破坏和人身伤亡者；（含1区爆炸危险环境） 4 企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。 5 大于0.3次/a的一般性民用建筑物。 6 大于0.06次/a的省、部级办公、人员密集建筑。,防雷类别划分-第三类,1 省级重点文物、档案馆。 2 0.012- 0.06次/a的省、部级及人员密集建筑物。 3 0.06-0.3次/a的一般性民用建筑物。 4 大于0.06次/a的一般性工业建筑。 5 防雷21区、22区、23区火灾危险环境 6 大于15d/a的地区，15米以上建、构筑物，小于15d/a的地区，20米以上建、构筑物。,2019/10/12,11,主要名词解释,防雷装置：接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器 电磁感应：雷电流在迅速变化在其周围空间产生瞬变的电磁场使附近导体上感应出很高的电动势 信息系统：建筑物内计算机、通讯设备、控制装置等电子装置的总称。 雷击电磁脉冲:一种干扰源，主要指闪电击在建筑物防雷装置或建筑物附近所引起的效应。,2019/10/12,12,粮食储备库21号中转仓东南方顶部 遭雷击燃烧，起火点现场测量被烧成 空洞面积为2.46平方米，烧焦碳化面 积为0.33平方米。,直击雷击,2019/10/12,13,直接雷击防护,1 避雷针原名“Lightning Rod”或“Lightning Conductor”并没有避雷这一概念。后来成为消雷器商业运作基础。等离子避雷球。 2 直击雷击预防的的最佳器件仍然是传统的避雷针、避雷带、避雷线。 3 目前，无理论和实践证明，3060米长空气间歇放电电压真实数据，一般按照3KAcm、5KAcm、10KAcm计算，也影响了防雷技术理论突破。,2019/10/12,14,直接雷击防护,2019/10/12,15,雷电波侵入,电源线路、电话线路、闭路电视信号等在雷电电磁场中，感应雷电过电压脉冲而侵入建筑物内信息系统，造成危害。,2019/10/12,16,被击坏的设备,2019/10/12,17,雷电强度区域划分,年平均雷暴日小于20的地区：少雷区 年平均雷暴日大于20的地区：多雷区 年平均雷暴日大于40的地区：高雷区 年平均雷暴日大于60的地区：强雷暴区,2019/10/12,18,建筑物易遭受雷击部位,1 不同屋顶坡度 2 屋角与檐角的雷击机率最高 3 屋面坡度越大雷击机率越大，坡度大于40度时，屋檐一般不会再遭受雷击。 4 坡度小于27度，长度小于30米时，屋脊和屋檐一般不会遭受雷击。 5 屋面遭受雷击的机率甚少。,2019/10/12,19,注意事项,GB50057-94建筑物防雷设计规范第1.0.1条 有人认为，建筑物安装了防雷装置后就万无一失了，从经济观点出发，要达到这点是太浪费了，因此，特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的安全度不是100%,2019/10/12,20,避雷针使用注意事项,（1）油库、加油站尽量不要使用避雷针 针接闪雷电流，一般都在5KA以上，50米范围内的电磁场强度足以引起火灾等重大事故。 （2）有机房的非框架结构式建筑物，不宜设置避雷针 非框架结构式建筑物的防直击雷装置一般是避雷带，引下线采用明敷，接闪雷电机率较少，当增设避雷针后反而增加了防雷装置接闪雷电、出现事故的机率。 （3） 防雷仔细考察当地气象、地形、地貌、地质情况，反复论证方案，才可能达到预期的防雷效果。,GB50057-94，3.2.2，3.3.2,2019/10/12,22,感应雷击预防,2019/10/12,23,雷电防护的三种模式,初级保护 1 电源进线绝缘子铁脚接地，电话线做简易间隙；雷雨时拉开有线电视插头，与电视机隔开2米远。 2 无经济能力时可不设直击雷保护。 中级保护 1 电源进线、信息线路进线设SPD或简易接地间隙）； 2 做直击雷保护（针、带、网） 3 有初级的防雷电磁脉冲措施（装设SPD），敏感电子设备离开防雷导线2-5米，防电磁感应； 4 做统一的接地系统或暂态统一接地系统。 高级保护 1 电缆穿接地铁管（L15米）进线，进线端装避雷器或放电间隙，电缆金属外皮应与防雷相连； 2 利用基础钢筋和金属构架做避雷网，线路集中于楼的中部经金属线槽配线，用铁管配分支线； 3 有多级的雷电电磁脉冲防护系统； 4 有良好的统一接地系统，电源系统用TN-C-S制。,2019/10/12,24,等电位联结,将分开的装置、导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。 功能上分为：总、局部、辅助等电位联结。 形式上：S、M型等电位联结 国家建筑标准设计图集等电位联结安装 (97SD567),2019/10/12,25,S型等电位连接示意图,2019/10/12,26,M型等电位连接 示 意 图,2019/10/12,27,等电位连接实际形式, 机房配电箱内接地螺栓； 机房交换机、配线架柜内接地螺栓； 机房内内墙柱筋焊接出的接地扁钢； 机房内专门设置的接地扁钢或扁铜； 总配电柜内接地螺栓。,2019/10/12,28,等电位连接注意事项,1 材质不同电化电位不一致，形成原电池造成电化学反应，腐蚀铜或铁。 2 铜电化电位+0.35v，铁电化电位-0.44v。 3 不允许金属水管、输送爆炸气体或液体的金属管道、易弯曲的金属部分、钢索配线的钢索、正常情况下承受机械压力的结构部分作联结线使用。 4 关于利用柱筋问题,2019/10/12,29,(1) 电缆、接地干线应尽量布置在建筑物中部，强、弱电线路分开屏蔽布置。 (2)电缆线槽、接地干线的设计应尽可能位于距离建筑物立柱较远的位置。 (3) PE线除在地网处、或总汇集点处相连接外，应尽量避免在第二点与柱筋或防雷引下线相连，特别是不能用防雷引下线作为机房PE线。 (4) 机房电源、信号线路尽量避免沿墙面（特别是沿外墙柱筋平行）布置，最好布置在静电地板下分别布放。电源线路在UPS输出端最好设置专门接线柱，统一由此处通过电缆引至设备插座。 (5)线路架空进入机房时，入户第一杆铁横担应接地，接地电阻不大于4欧。 (6) 计算机系统的各设备走线不得与空调、电源设备的无电磁屏蔽的走线平行，交叉时，应尽量以垂直的角度交叉，并采取防延燃措施。,线 路 布 置,2019/10/12,30,接 地,就是为保证设备或系统的正常运行，以大地为基准，为设备或系统提供一个等电位面或基准电位点。它是一个系统性考虑的问题，既有安全性功能，又有功能性功能。从功能上有以下几个功能： （1） 对故障电流提供入地的低阻抗通道； （2）防止“中性点悬浮”； （3）为静电电荷提供对地泄放的通路； （4）为感应雷电电流提供 低阻抗泄放的通路。,2019/10/12,31,保护性接地 绝缘保护地：防止设备电气绝缘损坏造成电击事故； 防雷接地：防止雷电流使人身受到电击或财产受到破坏。 防静电接地：防止由于静电的大量堆积造成对人体或设备危 害，在计算机等信息系统机房特别注意。 功能性接地： 工作接地：交流（中性点）、直流工作地； 逻辑地：稳定信号参考电位的接地，一般为金属底板作为逻辑地，常将逻辑地与其它模拟信号接地称为直流地。 屏蔽地：为屏蔽设备外来干扰的接地。 信号地：为稳定信号基准的接地。,接地种类,2019/10/12,32,(1）线型 (2）辐射型 (3）方型（网型） (4）环型接地体,接地装置常见形式,2019/10/12,33,屏 蔽,就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。 具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。,2019/10/12,34,屏 蔽,许多人认为只要用金属做一个箱子，然后将箱子接地，就能够起到电磁屏蔽的作用。在这种概念指导下结果是失败。 因为，电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素：一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。,2019/10/12,35,关于零地电压,产生原因 N-PE线电压 （1） 三相交流电源用电不平衡，视负载情况，不平衡度越大，零地电压越高； （2）有大功率感性负载，负载越大，零地电压越高； （3）专用线路架设过长，感应了低频杂波； （4）使用的UPS质量不佳，输出电源杂波多； （5）使用UPS后造成供电线路零线“断开”； （6）零地电压最高可在90V-130V之间。,2019/10/12,36,零 地 电 压,对信息系统影响 造成信息线路通信误码增高，甚至网络不通。如零电压DDN专线网络。 解决办法 (GB50303-2002-9.1.4) 1 将UPS电源输出N线与机房地线相联； 2 与接地装置接地电阻大小基本无关。 3 进入机房N线接地。,2019/10/12,37,防雷器常用接口,BNC 接头： Q-9 Q-10 Q-11 L16 系列接头：由螺纹外径分有 L16、L27、L36、L52 TC-10 接头：电视机RF插头 FL10 接头：传输线到分支器接头。 RJ45 双绞线连接器： RJ11 8P8C (1、2、4、6头)电话插座对外插头 4P4C 电话听筒插头 DB-25 25针接口（也称RS23C-25）,2019/10/12,38,防雷器常用接口,2019/10/12,39,避雷器安装注意事项,(1）SPD应能承受所在位置的工频暂态过电压。 （2）应按照多级分流逐级衰减原理设置避雷器，上下级之间应能协调配合，避免发生前级SPD不动作，后级SPD泄放过量雷电流而损坏的事故。 （3）为避免其自然失效，对地短路引起建筑物总电源开关跳闸，应带有失效指示器，以便及时察觉，予以更换。 （4）安装SPD时，应先接地线，再接零线，最后接火线。 （5） SPD接线应尽量短，地线长度不宜大于0.5米，截面不应小于6mm2(铜材，对线路导入建筑物的雷电脉冲而言)。,2019/10/12,40,电源避雷器安装注意事项,解决办法： 组合式避雷器,2019/10/12,41,避雷器连接图1,2019/10/12,42,避雷器连接图2,2019/10/12,43,电气原理图,从原理图看符合规范规定，但实际过程中应注意隐患。,2019/10/12,44,实际事例,2019/10/12,45,避雷器安装常见问题,（1）电源避雷器技术参数选取不当，启动电压过高，电源避雷器根本不动作，造成后续设备击坏。 （2）避雷器与防直击雷装置共用引下线，造成地电位反击，避雷器反向动作，设备同样被雷电过电压击穿。 （3）电源避雷器接地线截面积不够，小于6mm2。 （4）信号避雷器连接后，网络不通，常见原因是：避雷器输入电容过大，将信号高频部分短路，使得网络数据信号波形变形，误码率增高，网络不通；RJ-45接头线序号与UTP线路序号不同。,2019/10/12,46,防雷技术方案设计步骤,(1) 调查当地年平均雷暴日数量、年最大雷暴日数，估算年预计雷击大地平均密度，估算出当地曾经出现的最大雷击电流幅度。 （2）勘查电源线路、信号线路布置情况，查看电源、信号线路插座位置是否存在雷击事故隐患。 （3）勘察建筑物内接地干线布置情况，接地装置情况，电井设置情况，总配电室、楼层配电柜、机房避雷器设置情况； （4）检查等电位连接情况，检查是否存在非等电位情况； （5）根据勘查的情况，绘制电源、信号线路避雷器安装电原理图。选取适合该系统的电源、信号避雷器。 （6）制作技术整体方案。,2019/10/12,47,防雷技术方案格式,1、雷电概述 2、雷电防护原理 3、项目概述 A、项目勘察的具体情况 说明：依据工程勘察记录表各项内容对项目进行描述。 首先，确定保护对象（是做整个建筑整体的外部、内部防护，还是只做建筑内的一部分，如：一个机房或者仅仅配电系统的防护）。 其次，确定项目周围的环境和需做防护的项目目前的状况； 最后，标明甲方的具体要求（关于：接闪器、引下线、接地装置、等电位连接、均压装置、屏蔽措施、电源系统、信号传输系统、天线馈线系统九项具体的要求）。,2019/10/12,48,防雷技术方案格式,B、雷暴区及危险等级 说明：依据GB 50057-94的要求，该地区年平均雷暴日，评估其所属雷暴区域，然后计算起危险等级。 C、设计需达到的保护等级 说明：此项为全面评估其雷电灾害、危险程度后提出的设计方案中所应该达到的保护等级。属全面系统的防护要求。 D、甲方需要达到的保护等级 说明：为客户方的要求，如其只要求对其部分区域进行防护，那公司仅对所防护的区域设计，区域外未防护的线路、通道、引下线、地线等引入的雷电对其线路、设备等产生的损坏，公司不予负责。,2019/10/12,49,4、设计方案 A、引用标准凡被引用的标准必须在方案中出现。 B、设计方案 1）、将其分为：（外部）接闪器、引下线、接地装置、等电位连接，（内部）均压装置、屏蔽措施、电源系统、信号传输系统、天线馈线系统九个部分（项目不涉及的部分可以不写入）。 2）、标明每个部分中a、标准的设计要求（注出标准的条文），b、甲方的要求，c、设计方案所能达到的要求，d、所选产品所能达到的技术指标（注出产品说明书中所列该型号产品的技术参数）。 3）、在每个部分中简要的叙述完成该工程各部分的具体施工措施（包括：避雷针品牌、型号、依据标准；避雷带用什么材料、什么规格、依据什么标准安装；接地装置用什么材料、什么规格、依据什么标准施工，地槽开挖多宽、多深，用什么品牌降阻剂等；等电位连接、均压装置、屏蔽措施用什么材料、什么规格、依据什么标准施工；电源系统用线径多少、布线、依据安装标准、安装位置等；信号传输系统、天线馈线系统SPD、依据安装标准、安装位置等）。,防雷技术方案格式,2019/10/12,50,防雷技术方案格式,5、验收方法 说明：标出是单方验收、双方验收还是第三方验收；验收的具体方式、时间及测试方法；验收依据的文件和标准；需要由谁出具验收报告；验收费用由谁承担等。 6、工程设计进度表 说明：用图表简略说明每个项目预计需要的天数；因天气、能源等因素所可能延期的天数。最后用文字标注需要甲方配合的项目（包括：人员、动力、食宿、交通、通讯、运输、监理等等） 7、材料、设备汇总表 说明：标明各个项目的名称和此项目所选用的材料、设备的规格、型号、数量、产地，并备注其用途。,2019/10/12,51,防雷技术方案格式,8、工程预算 说明：此表为所有设备、材料、施工、服务、财务的总报价。其中设备报价：依据公司定价原则；材料报价：参考市场定价原则；施工报价：套用当地定额（参照施工明细表）；服务包括：项目管理费、资质使用费、工程验收费、产品保险费等（可酌情删减）；财务包括：设备税和工程税两部分。 9、施工明细表 说明：此表套用当地国家定额，项目包括：材料费、加工费、运费、安装费等。 10、提供的服务 说明：包括保修、保换期限，保险单，定期的检测和维护服务等。,2019/10/12,52,防雷技术方案格式,11、企业简介 说明：企业简介。 12、参考工程 说明：提供与本项目有关的同类型的工程名称（最好有简介和用户意见）供甲方参考。,2019/10/12,53,技术方案实例,加油站防雷工程设计方案 1 雷电防护概述 2 雷电防护的基本理论 ：雷击侵入设备的途径 、雷击防护的基本原理 3 雷电的选择性 4 加油站防雷设计方案 4.1 环境特点 4.2 设计依据及相关标准：防雷等级的确认 5 工程预算 6 工程质量保证,2019/10/12,54,ETS机站防雷,基站的防直接雷击系统符合建筑物防雷设计规范的要求，但基站的 电源进线没有采取屏蔽保护措施，特别是架空于两个坡峰之间的低压电力线易遭直接雷击，给基站的配电系统带来很大的感应雷击隐患。,2019/10/12,55,ETS机站防雷,ETS机房内已设有均压带，机站各系统的联合接地电阻为1.2，符合小于4的标准,2019/10/12,56,现场调查表,2019/10/12,57,电源线路防雷图,2019/10/12,58,电源线路防雷图,2019/10/12,59,网络防雷拓扑图 1,2019/10/12,60,网络防雷拓扑图 2,2019/10/12,61,卫星系统防雷示意图,信号线路避雷器实际意义不大。,2019/10/12,62,网络实际例子,常规型 弱电系统连接图,2019/10/12,63,安防系统防雷示意图,12V直流 24V直流 220V 1 屏蔽,2019/10/12,64,移动基站防雷示意图,移动通信基站防雷与接地设计规范,YD5068-98,2019/10/12,65,监控系统防雷示意图,GB50343-2004 12V直流 24V直流 220V 1 屏蔽,2019/10/12,66,小区智能化系统1,对讲系统,2019/10/12,67,小区智能化系统2,抄表系统,2019/10/12,68,小区智能化系统3,监控主机房,2019/10/12,69,谢谢,