防雷技术基础讲义

湖南普天科比特防雷技术有限公司罗勇防雷技术基础5/17/20231

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：3—4×105V/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15000—20000℃。5/17/20232防雷发展简史11750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。21753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5/17/20233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5/17/20234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。5/17/20235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》GB50169—92GB50343—2004GB50174—93GB/T2887-20005/17/20236常用技术规范5/17/20237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

5/17/20238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。5/17/20239防雷类别划分---第三类1省级重点文物、档案馆。20.012-0.06次/a的省、部级及人员密集建筑物。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。5/17/202310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。5/17/202311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5/17/202312直接雷击防护1避雷针原名“LightningRod”或“LightningConductor”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，30－60米长空气间歇放电电压真实数据，一般按照3KA／cm、5KA／cm、10KA／cm计算，也影响了防雷技术理论突破。5/17/202313直接雷击防护5/17/202314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。5/17/202315被击坏的设备5/17/202316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5/17/202317

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。0度15度30度45度5/17/202318注意事项GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第条有人认为，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%5/17/202319避雷三针使三用注三意事三项（1）三油库三、加三油站三尽量三不要三使用三避雷三针针接三闪雷三电流三，一三般都三在5三KA三以上三，5三0米三范围三内的三电磁三场强三度足三以引三起火三灾等三重大三事故三。（2三）有三机房三的非三框架三结构三式建三筑物三，不三宜设三置避三雷针非框三架结三构式三建筑三物的三防直三击雷三装置三一般三是避三雷带三，引三下线三采用三明敷三，接三闪雷三电机三率较三少，三当增三设避三雷针三后反三而增三加了三防雷三装置三接闪三雷电三、出三现事三故的三机率三。（3三）三防雷三仔细三考察三当地三气象三、地三形、三地貌三、地三质情三况，三反复三论证三方案三，才三可能三达到三预期三的防三雷效三果。5/三4/三20三2320V雷击等效电路R1R1:天线等效电阻R2:避雷针引下线等效电阻R2室内等电位排5/三4/三20三2321感应三雷击三预防5/三4/三20三2322雷电三防护三的三三种模三式初级三保护1三电三源进三线绝三缘子三铁脚三接地三，电三话线三做简三易间三隙；三雷雨三时拉三开有三线电三视插三头，三与电三视机三隔开三2米三远。2三无经三济能三力时三可不三设直三击雷三保护三。中级三保护1电源三进线三、信三息线三路进三线设三SP三D或三简易三接地三间隙三）；2三做三直击三雷保三护（三针、三带、三网）3有初三级的三防雷三电磁三脉冲三措施三（装三设S三PD三），三敏感三电子三设备三离开三防雷三导线三2-三5米三，防三电磁三感应三；4三做三统一三的接三地系三统或三暂态三统一三接地三系统三。高级三保护1三电缆三穿接三地铁三管（三L>三15三米）三进线三，进三线端三装避三雷器三或放三电间三隙，三电缆三金属三外皮三应与三防雷三相连三；2利用三基础三钢筋三和金三属构三架做三避雷三网，三线路三集中三于楼三的中三部经三金属三线槽三配线三，用三铁管三配分三支线三；3三有多三级的三雷电三电磁三脉冲三防护三系统三；4三有良三好的三统一三接地三系统三，电三源系三统用三TN三-C三-S三制。5/三4/三20三2323等电三位联三结将分三开的三装置三、导三电物三体用等电三位连三接导三体或电涌三保护三器连接三起来三以减三小雷电三流在它三们之三间产三生的电位三差。功能三上分三为：总、三局部三、辅三助等三电位三联结。形式三上：S三、M三型等电三位联三结国家三建筑三标准三设计三图集三《等三电位三联结三安装三》(9三7S三D5三67三)5/三4/三20三2324S型等电三位连三接示意三图UPS123SPDMODEMSPD5/三4/三20三2325M型等三电位三连接三示三意三图hostSPDMODEMSPDUPShostSPDMODEMSPDUPS5/三4/三20三2326等电三位连三接实际三形式①三机房三配电三箱内三接地三螺栓三；②三机房三交换三机、三配线三架柜三内接三地螺三栓；三③三机房三内内三墙柱三筋焊三接出三的接三地扁三钢；三④三机房三内专三门设三置的三接地三扁钢三或扁三铜；⑤三总配三电柜三内接三地螺三栓。5/三4/三20三2327等电三位连接注意三事项1三材质三不同三电化三电位三不一三致，三形成三原电三池造三成电三化学三反应三，腐三蚀铜三或铁三。2三铜电三化电三位+0三.3三5v，铁三电化三电位-0三.4三4v。3三不允三许金属三水管三、输三送爆三炸气三体或三液体三的金三属管三道、三易弯三曲的三金属三部分三、钢三索配三线的三钢索三、正三常情三况下三承受三机械三压力三的结三构部三分作联三结线三使用三。4关于三利用三柱筋三问题5/三4/三20三2328(1三)三电缆三、接三地干三线应三尽量三布置三在建三筑物三中部三，强三、弱三电线三路分三开屏三蔽布三置。(2三)电三缆线三槽、三接地三干线三的设三计应三尽可三能位三于距三离建三筑物三立柱三较远三的位三置。(3三)PE三线除三在地三网处三、或三总汇三集点三处相三连接三外，三应尽三量避三免在三第二三点与三柱筋三或防三雷引三下线三相连三，特三别是三不能三用防三雷引三下线三作为三机房三PE三线。(4三)机房三电源三、信三号线三路尽三量避三免沿三墙面三（特三别是三沿外三墙柱三筋平三行）三布置三，最三好布三置在三静电三地板三下分三别布三放。三电源三线路三在U三PS三输出三端最三好设三置专三门接三线柱三，统三一由三此处三通过三电缆三引至三设备三插座三。(5三)线三路架三空进三入机三房时三，入三户第三一杆三铁横三担应三接地三，接三地电三阻不三大于三4欧三。(6三)计算三机系三统的三各设三备走三线不三得与三空调三、电三源设三备的三无电三磁屏三蔽的三走线三平行三，交三叉时三，应三尽量三以垂三直的三角度三交叉三，并三采取三防延三燃措三施。线三路三布三置5/三4/三20三2329接三地就是三为保三证设三备或三系统三的正三常运三行，三以大三地为三基准三，为三设备三或系三统提三供一三个等电三位面或基准三电位三点。它是三一个系统三性考虑三的问三题，三既有安全三性功三能，又有功能三性功能三。从三功能三上有三以下三几个三功能：（1三）对故三障电三流提三供入三地的三低阻三抗通三道；（2三）防止三“中性三点悬三浮”；（3三）为静三电电三荷提三供对三地泄三放的三通路；（4三）为感三应雷三电电三流提三供三低阻三抗泄三放的三通路。5/三4/三20三2330保护三性接三地绝缘三保护三地：防止三设备三电气三绝缘三损坏三造成三电击三事故三；防雷三接地：防止三雷电三流使三人身三受到三电击三或财三产受三到破三坏。防静三电接三地：防止三由于三静电三的大三量堆三积造三成对三人体三或设三备危三害，三在计三算机三等信三息系三统机三房特三别注三意。功能三性接三地：工作三接地：交三流（三中性三点）三、直三流工三作地三；逻辑三地：稳三定信三号参三考电三位的三接地三，一三般为三金属三底板三作为三逻辑三地，三常将三逻辑三地与三其它三模拟三信号三接地三称为三直流三地。屏蔽三地：为屏三蔽设三备外三来干三扰的三接地三。信号三地：为稳三定信三号基三准的三接地三。接地三种类5/三4/三20三2331(1三）线型(2三）辐射三型(3三）方型三（网三型）(4三）环型三接地三体接地三装置三常见三形式5/三4/三20三2332屏三蔽就是三对两三个空三间区三域之三间进三行金三属的三隔离三，以三控制三电场三、磁三场和三电磁三波由三一个三区域三对另三一个三区域三的感三应和三辐射三。具体三讲，三就是三用屏三蔽体三将元三部件三、电三路、三组合三件、三电缆三或整三个系三统的三干扰三源包三围起三来，三防止三干扰三电磁三场向三外扩三散；三用屏三蔽体三将接三收电三路、三设备三或系三统包三围起三来，三防止三它们三受到三外界三电磁三场的三影响三。5/三4/三20三2333屏三蔽许多三人认三为只三要用三金属三做一三个箱三子，三然后三将箱三子接三地，三就能三够起三到电三磁屏三蔽的三作用三。在三这种三概念三指导三下结三果是三失败三。因为三，电三磁屏三蔽与三屏蔽三体接三地与三否并三没有三关系三。真三正影三响屏三蔽体三屏蔽三效能三的只三有两三个因三素：三一个三是整三个屏三蔽体三表面三必须三是导三电连三续的三，另三一个三是不三能有三直接三穿透三屏蔽三体的三导体三。5/三4/三20三2334关于三零地三电压产生三原因N-三--三PE三线电三压（1三）三三相三交流三电源三用电三不平三衡，三视负三载情三况，三不平三衡度三越大三，零三地电三压越三高；（2三）有三大功三率感三性负三载，三负载三越大三，零三地电三压越三高；（3三）专三用线三路架三设过三长，三感应三了低三频杂三波；（4三）使三用的三UP三S质三量不三佳，三输出三电源三杂波三多；（5三）使三用U三PS三后造三成供三电线三路零三线“三断开三”；（6三）零三地电三压最三高可三在9三0V三-1三30三V之三间。5/三4/三20三2335零三地三电三压对信三息系三统影三响造成三信息三线路三通信三误码三增高三，甚三至网三络不三通。三如零三电压三DD三N专三线网三络。解决三办法三(三GB三50三30三3-三20三02三-9三.1三.4三)1三将三UP三S电三源输三出N三线与三机房三地线三相联三；2三与三接地三装置三接地三电阻三大小三基本三无关三。3三进三入机三房N三线接三地。5/三4/三20三2336防雷三器常三用接三口BN三C三接头三：三Q-三9三Q三-1三0三Q三-1三1L1三6三系列三接头三：由三螺纹三外径三分有三L三16三、L三27三、L三36三、L三52TC三-1三0三接头三：电三视机三RF三插头FL三10三接头三：传三输线三到分三支器三接头三。RJ三45三双绞三线连三接器三：RJ三11三8三P8三C三(三1、三2、三4、三6头三)电三话插三座对三外插三头4P三4C三电三话听三筒插三头DB三-2三5三25三针接三口（三也称三RS三23三C-三25三）5/三4/三20三2337防雷三器常三用接三口5/三4/三20三2338避雷三器安三装注三意事三项(1三）S三PD三应能三承受三所在三位置三的工三频暂三态过三电压三。（2三）应三按照多级三分流三逐级三衰减原理三设置三避雷三器，三上下三级之三间应三能协三调配三合，三避免三发生三前级三SP三D不三动作三，后三级S三PD三泄放三过量三雷电三流而三损坏三的事三故。（3三）为三避免三其自三然失三效，三对地三短路三引起三建筑三物总三电源三开关三跳闸三，应三带有三失效三指示三器，三以便三及时三察觉三，予三以更三换。（4三）安装三SP三D时三，应三先接三地线三，再三接零三线，三最后三接火三线。（5三）三SP三D接三线应三尽量三短，三地线三长度三不宜三大于三0.三5米三，截三面不三应小三于6三mm2(铜三材，三对线三路导三入建三筑物三的雷三电脉三冲而三言)三。5/三4/三20三2339SPD设备220V电源三避雷三器安三装注意三事项解决三办法三：组合三式避三雷器5/三4/三20三2340避雷三器连三接图三15/三4/三20三2341避雷三器连三接图三25/三4/三20三2342电气三原理三图从原三理图三看符三合规三范规三定，三但实三际过三程中三应注三意隐三患。电源SPD电视机闭路电视SPD220V闭路电视线防雷装置原理图5/三4/三20三2343实际三事例5/三4/三20三2344避雷三器安三装常三见问三题（1三）电三源避三雷器三技术三参数三选取三不当三，启三动电三压过三高，三电源三避雷三器根三本不三动作三，造三成后三续设三备击三坏。（2三）避三雷器三与防三直击三雷装三置共三用引三下线三，造三成地三电位三反击三，避三雷器三反向三动作三，设三备同三样被三雷电三过电三压击三穿。（3三）电三源避三雷器三接地三线截三面积三不够三，小三于6三mm2。（4三）信三号避三雷器三连接三后，三网络三不通三，常见三原因是：三避雷三器输三入电三容过三大，三将信三号高三频部三分短三路，三使得三网络三数据三信号三波形三变形三，误三码率三增高三，网三络不三通；三RJ三-4三5接三头线三序号三与U三TP三线路三序号三不同三。5/三4/三20三2345防雷三技术三方案三设计三步骤(1三)三调三查当三地年三平均三雷暴三日数三量、三年最三大雷三暴日三数，三估算三年预三计雷三击大三地平三均密三度，三估算三出当三地曾三经出三现的三最大三雷击三电流三幅度三。（2三）勘三查电三源线三路、三信号三线路三布置三情况三，查三看电三源、三信号三线路三插座三位置三是否三存在三雷击三事故三隐患三。（3三）勘三察建三筑物三内接三地干三线布三置情三况，三接地三装置三情况三，电三井设三置情三况，三总配三电室三、楼三层配三电柜三、机三房避三雷器三设置三情况三；（4三）检三查等三电位三连接三情况三，检三查是三否存三在非三等电三位情三况；（5三）根三据勘三查的三情况三，绘三制电三源、三信号三线路三避雷三器安三装电三原理三图。三选取三适合三该系三统的三电源三、信三号避三雷器三。（6三）制三作技三术整三体方三案。5/三4/三20三2346防雷三技术三方案三格式1、三雷电三概述三2三、雷三电防三护原三理三3、三项目三概述三A三、项三目勘三察的三具体三情况三[三说明三]：三依据三工程三勘察三记录三表各三项内三容对三项目三进行三描述三。首先，确三定保三护对三象（三是做三整个三建筑三整体三的外三部、三内部三防护三，还三是只三做建三筑内三的一三部分三，如三：一三个机三房或三者仅三仅配三电系三统的三防护三）。其次，确三定项三目周三围的三环境三和需三做防三护的三项目三目前三的状三况；三最三后，三标明三甲方三的具三体要三求（三关于三：接三闪器三、引三下线三、接三地装三置、三等电三位连三接、三均压三装置三、屏三蔽措三施、三电源三系统三、信三号传三输系三统、三天线三馈线三系统三九项三具体三的要三求）。5/三4/三20三2347防雷三技术三方案三格式B、三雷暴三区及危险三等级[说三明]三：依三据G三B三50三05三7-三94三的要三求，三该地三区年三平均三雷暴三日，三评估三其所三属雷三暴区三域，三然后三计算三起危三险等三级。三C三、设三计需三达到三的保护三等级[说三明]三：此三项为三全面三评估三其雷三电灾三害、三危险三程度三后提三出的三设计三方案三中所三应该三达到三的保三护等三级。三属全三面系三统的三防护三要求三。三D、三甲方三需要三达到三的保护三等级[说三明]三：为三客户三方的三要求三，如三其只三要求三对其三部分三区域三进行三防护三，那三公司三仅对三所防三护的三区域三设计三，区三域外三未防三护的三线路三、通三道、三引下三线、三地线三等引三入的三雷电三对其三线路三、设三备等三产生三的损三坏，三公司三不予三负责三。5/三4/三20三23484、三设计三方案三A三、引三用标三准凡三被引三用的三标准三必须三在方三案中三出现三。三B、三设计三方案三1三）、三将其三分为三：（三外部三）接三闪器三、引三下线三、接三地装三置、三等电三位连三接，三（内三部）三均压三装置三、屏三蔽措三施、三电源三系统三、信三号传三输系三统、三天线三馈线三系统三九个三部分三（项三目不三涉及三的部三分可三以不三写入三）。2）三、标三明每三个部三分中三a、三标准三的设三计要三求（三注出三标准三的条三文）三，b三、甲三方的三要求三，c三、设三计方三案所三能达三到的三要求三，d三、所三选产三品所三能达三到的三技术三指标三（注三出产三品说三明书三中所三列该三型号三产品三的技三术参三数）三。三3）三、在三每个三部分三中简三要的三叙述三完成三该工三程各三部分三的具三体施三工措三施（三包括三：避雷三针品牌三、型三号、三依据三标准三；避雷三带用什三么材三料、三什么三规格三、依三据什三么标三准安三装；接地三装置用什三么材三料、三什么三规格三、依三据什三么标三准施三工，三地槽三开挖三多宽三、多三深，三用什三么品三牌降三阻剂三等；三等电三位连三接、三均压三装置三、屏三蔽措三施用三什么三材料三、什三么规三格、三依据三什么三标准三施工三；电源三系统用线三径多三少、三布线三、依三据安三装标三准、三安装三位置三等；三信号三传输三系统三、天三线馈三线系三统S三PD三、依三据安三装标三准、三安装三位置三等）。防雷三技术三方案三格式5/三4/三20三2349防雷三技术三方案三格式5、三验收三方法三[三说明三]：三标出三是单三方验三收、三双方三验收三还是三第三三方验三收；三验收三的具三体方三式、三时间三及测三试方三法；三验收三依据三的文三件和三标准三；需三要由三谁出三具验三收报三告；三验收三费用三由谁三承担三等。三6三、工三程设三计进三度表三[三说明三]：三用图三表简三略说三明每三个项三目预三计需三要的三天数三；因三天气三、能三源等三因素三所可三能延三期的三天数三。最三后用三文字三标注三需要三甲方三配合三的项三目（三包括三：人三员、三动力三、食三宿、三交通三、通三讯、三运输三、监三理等三等）三7三、材三料、三设备三汇总三表三[说三明]三：标三明各三个项三目的三名称三和此三项目三所选三用的三材料三、设三备的三规格三、型三号、三数量三、产三地，三并备三注其三用途。5/三4/三20三2350防雷三技术三方案三格式8、三工程三预算三[三说明三]：三此表三为所三有设三备、三材料三、施三工、三服务三、财三务的三总报三价。三其中三设备三报价三：依三据公三司定三价原三则；三材料三报价三：参三考市三场定三价原三则；三施工三报价三：套三用当三地定三额（三参照三施工三明细三表）三；服三务包三括：三项目三管理三费、三资质三使用三费、三工程三验收三费、三产品三保险三费等三（可三酌情三删减三）；三财务三包括三：设三备税三和工三程税三两部三分。三9三、施三工明三细表三[三说明三]：三此表三套用三当地三国家三定额三，项三目包三括：三材料三费、三加工三费、三运费三、安三装费三等。三1三0、三提供三的服三务三[说三明]三：包三括保三修、三保换三期限三，保三险单三，定三期的三检测三和维三护服三务等三。5/三4/三20三2351防雷三技术三方案三格式11三、企三业简三介三[说三明]三：企三业简三介。三1三2、三参考