防雷工程培训讲稿

1、 防雷技术培训（讲稿）重点讲解： 1防雷产品2防雷接地主讲：马守山 二00五年十月简介：姓名 马守山 1964.12-1996.12 总参谋部第57研究所高级工程师,从事卫星通信微波设备研制工作。1996.12-2005.8 成都兴业雷安雷电防护工程有限公司工程公司总工程师。2003.7- 全国雷电防护标准技术委员会委员。2005.9- 现任四川兰电防雷有限公司任总工程师。 各位领导、同志们问好！热烈欢迎领导、同志们莅临省气象局！热烈欢迎领导、同志们莅临四川兰电防雷公司指导工作！ 防雷产品和防雷接地一 优化避雷针电磁屏蔽技术是防雷设计时，防雷电感应通常采用的措施之一。当前，对防雷电感应采用电源

2、spd、信号spd和天馈spd已经受到重视，而对雷电辐射电磁场完善屏蔽技术应用不够普遍。只有做到对电场、磁场完善的屏蔽，才能起到完整的电磁屏蔽作用。 电磁兼容技术在防雷领域应用，是在雷电辐射电磁场特殊的自然条件下的一种特殊电磁兼容。 1 电磁理论在防雷技术的应用综合防雷技术包括防直击雷措施、防雷电感应措施和有良好接地措施等环节。根据富兰克林防直击雷原理，将雷电接闪经引下线迅速入地已被广泛应用。防雷电感应采用电源spd、信spd和天馈spd已经受到重视。随着科学的发展，电子设备的微电子器件、集成化程度越来越高，而抵抗雷电感应脉冲（lemp）的强度越来越弱。对雷电的电磁场完善屏蔽技术和电磁兼容技术

3、的应用就显得十分必要。2电磁场的存在根据电磁感应定律应用到电与磁的普遍联系方面，得到变动的磁场产生电场；根据安培环路定律应用推广到时变情况，在引入位移电流后，得到电与磁普遍联系的另一方面，即变动的电场产生磁场，这两者关系数学表达式为麦克斯韦方程： 1 i hdl= ic + iv+s td ds i edl=-s tb ds s bds=0 （1）s dds= q 式中：e电场强度 （v/m） h磁场强度 （a/m）b-磁场密度 （韦伯/m2）d电位移 （ c/m2） l闭合路径长度（m） s-闭合路径内面积（m2） iv穿过面积s的运流电流 (a) ic 传导电流 (a) 其中：第一和第二方

4、程称为麦克斯韦方程第一方程和第二方程。3. 电磁感应现象麦克斯韦方程表明：电场与磁场不仅是空间坐标的函数，还是时间t的函数。电场和磁场之间紧密联系的二个方程，一方面是电磁场统一不可分割的，仅是在不同条件下的不同表现形式。另一方面电场与磁场的直接关系，电场的变化产生磁场；磁场的变化产生电场。电磁感应现象是法拉第发现的，当穿过导体回路所界定的面积中的磁通发生变化时，在回路中将产生感应电动势及感应电流。感应电动势及感应电流总是企图阻止回路中磁通的变化，感应电动势及感应电流的方向总是与时变场的方向相反。4电磁感应定律的应用应用电磁感应定律设计、研制的避雷针（称之限流型避雷针），优化装置使雷电流尖峰抵消

5、，使雷电流波形展宽。即减小直击雷电流强度，同时也减小了雷电感应强度。 4.1限流型避雷针的结构 限流型避雷针结构示意图中: 1 -球体 2- 普通避雷针3-闭合线圈 4-磁环 5限流装置盒体 其结构特点:在富兰克林普通结构避雷针的靠近尖端部位安装一个球体和一个限流装置盒，限流装置盒体内安装数个绕有闭合线圈的磁环，一个球体和一个限流装置盒构成完整限流装置。 图（一）限流型避雷针结构示意图4.2 限流效果的机理限流型避雷针靠近尖端安装不锈钢球体，是根据在时变电磁场中不同媒质分界面上电磁场的折射定律设计的。电磁场的基本方程1： h1t-h2t=s 式中：电荷面密度（c/m2） b1n= b2n 电流

6、密度 （a/m2） e1t= e2t （2） t-时间 （s）d2n-d1n= 介电常数 （f/m）c2n-c1n dtd - 磁导率 （h/m） 由于球体周围媒质为各方同性,则有: b1=1 h1 b2=2 h2 d1=1 e1 d2=2 e2 当分界面上不存在(外加的)面电荷和面电流时,可得到:h1 sin1 = h2 sin2 1 h1 con1=2 h2 con2e1 sin1= e2 sin2 （3）1 e 1 con1 =2 e 2 con2式中: 1、2分别为h1 、h2与分界面法线的夹角1、2分别为 e 1 、 e 2与分界面法线的夹角 从（3）式得到： tg1 1 tg2 2

7、tg1 1 （4） tg2 2（4）式在电磁场理论中被称为电磁场的折射定律。根据电磁场的折射定律在优化避雷针靠近尖端安装的球体，遭受雷击时，球体分界面上各处的电磁场折射后，分成径向分量和轴向分量。其径向分量供球体热能损耗，只有轴向分量流动。在遭受雷击时，优化避雷针靠近尖端安装的球体由于改变电磁场的方向能起到减小电流强度的作用。减小电流强度作用的大小，取决于球体的大小。球体越大效果越好。目前，根据不同要求多采用1000mm、500mm、300mm等不绣钢球体。根据电磁感应定律，当雷击瞬变电流通过避雷针时，限流装置内闭合线圈内感生电动势产生的感生电流总是与瞬变雷电流方向相反。抵消相当部分雷电流尖峰

8、，使雷电流波形展宽。抵消雷电流尖峰程度和波形展宽程度取决于构成优化装置材料导磁特性和闭合线圈的电感量。由于限流装置抵消了相当部分雷电流尖峰，使雷电流波形展宽， 起到了减小电流强度的作用。因此，限流型避雷针比普通富兰克林避雷针有更好的避雷效果。5.电磁屏蔽技术的应用利用良导体能阻止高频电磁波透入的特性作成电磁屏蔽装置。51 屏蔽的目的电磁屏蔽是为了控制内部电场、磁场、电磁场不向屏蔽体外发射，不干扰其它电子设备正常工作；同时，控制外部电场、磁场、电磁场不能透入屏蔽体内，不致影象内部电子设备正常工作。52 屏蔽的分类电场屏蔽：静电场屏蔽及低频交变电场屏蔽。磁场屏蔽：直流磁场屏蔽和低频交流磁场屏蔽。电

9、磁场屏蔽：同时存在电场及磁场的高频辐射电磁场的屏蔽。为了实现不同要求的屏蔽作用，屏蔽体可以是屏蔽室或屏蔽箱（盒）等。非完整的屏蔽体可以是金属网或编制结构的屏蔽层，如：避雷网、电缆屏蔽层等。 被屏蔽线缆 线缆屏蔽层 53 屏蔽措施 5.3.1 电场屏蔽措施 金属屏蔽管采用完善的屏蔽结构， 图（二） 电场屏蔽示意图屏蔽体有良好的接地，如图（二）所示。系统。值得注意的是屏蔽结构只对 电场屏蔽，不能屏蔽磁场。5.3.2 磁场屏蔽措施 磁 被屏蔽区利用反向磁通抵消的方法实现磁屏蔽 场如图（三）所示。采用高导磁材料吸收磁场实现磁屏蔽。 图（三）导磁材料屏蔽体利用反向磁通抵消的方法实现磁屏蔽结构 线缆屏蔽层

10、如图（四）所示，雷电闪击瞬间，在磁场屏蔽结构闭合回路中产生的感生电流方向及磁通方向与闪击瞬间磁通方向相反抵消， 金属屏蔽管 起到磁屏蔽作用。 图（四）磁通抵消屏蔽结构 5.3.3 辐射电磁场的屏蔽措施 辐射电磁波亦可利用穿过屏蔽层时，因被导磁材料吸收、反射、及在屏蔽体内多次反射造成能量损失和场强抵消而起到屏蔽作用。 雷电闪击时产生的电磁场，可根据建筑物防雷设计规范gb50057-94（2000版）规定的避雷网实现屏蔽。对第一类防雷建筑物，避雷网的网格尺寸小于5mx5m或小于4mx6m有良好的屏蔽效果。列举实例说明避雷网对雷电电磁场的作用。某海军通信机站曾多次遭受雷击。惟恐遭雷击，遇雷雨天气要关

11、机，严重影响战备通信。2003年在通信机站进行了综合防雷施工，除安装避雷针防直击雷外，在机房顶面安装了网格尺寸小于3mx3m的避雷网，采用4条40x4镀锌扁钢对称分布引下接地，并与“建筑物钢筋绑扎或焊接成闭合回路，每隔18m24m引下接地一次”（gb50057-94 2000版）连成一体构成完整的法拉第笼，接地电阻2. 7，对lemp起到了很好的屏蔽作用。同时，安装了天馈spd、信号spd。经过多个雷雨季节，防雷效果良好， 5.3.4 合理布线是减小lemp感应的有效措施根据建筑物电子信息系统防雷技术规范gb50343-2004规定，信号线缆与电力电缆的距离（见表1） 表1 信号线缆与电力电缆

12、的距离电力电缆380v2kva5kva平行净距离 （mm）130300600平行净距离 （mm）（一方穿管）20150300平行净距离 （mm）（双方穿管）1080150这就是建筑物电子信息系统安装信号线缆与电力电缆的合理布线标准，合理布线可避免或减小电磁耦合。除了保证平行净距离外，若达到完整的屏蔽效果，必须将信号线缆屏蔽层和金属穿管两端同时接地构成闭合回路，才能达到电屏蔽和磁屏蔽的完整屏蔽的效果。6电磁兼容（emc）设计6.1.电磁屏蔽技术的涵义2电子设备或电子系统内部的各个部件乃至多个系统，在它们自己产生的电磁环境及在它们所处的外界电磁环境中能按原设计要求正常运行。也就是它们应具有一定的电

13、磁敏感度，以保证它们对电磁干扰具有一定的抗扰度。6.2 电磁兼容在防雷技术的应用电磁兼容设计的任务是根据干扰源和电磁耦合途径，提出有针对性的emc设计方案削弱干扰源的能量，隔离或减弱电磁场耦合途径，提高设备对电磁干扰的抵抗能力。电磁兼容设计更多的是考虑电磁干扰源的特性，雷电闪击时产生的电磁干扰源是与通信系统所指的电磁躁声干扰源极不相同的特殊干扰源。在lpz0a区雷电脉冲波形为10/350 s,有几十ka到几百ka脉冲峰值幅度。对雷电脉冲产生的瞬间电磁场emc设计，除采用合理布线、完善的屏蔽措施外，需对在电力电缆、天线馈线、信号传输线上安装spd。使lemp在传输线上产生的雷电感应电流迅速入地。

14、维护设备在所处的外界电磁环境中能按原设计要求正常运行，实现了设备在雷电脉冲干扰的情况下的电磁兼容。 运用电磁场理论的电磁感应定律、电磁场的折射定律、电磁屏蔽技术和电磁屏蔽技术，结合多年防雷设计、施工的总结对优化避雷针优化性能作了一些定性的分析，希望对理解此种避雷针的设计原理有所帮助。参考文献： 1 冯慈璋 电磁场原理 2 钱照明 emc工程实践（） 二电源馈线的防护21 供电电源线路的要求 电子信息系统机房内电源的进、出线不应采用架空线路。电子信息系统设备交流配电应采用tns系统接地方式。当交流电源应采tn系统时，从建筑物内总配电柜（箱）开始引出的配电线路和分支线路必

15、采用tns系统。 电系统耐冲击电压类别及耐冲击电压额定值和浪涌保护器spd 分级设计安装位置见图2。6kv总配电柜l3l2l1npe耐冲击过电压类别耐冲击电压额定值spd 安 装 位 置1.5kv特殊需要保护的信息设备 2.5kv信息机房配电箱4kv分配电柜l1n1234pe退藕器件；图 2-1 耐冲击电压类别及浪涌保护器分级（tns）示例图图例： 空气断路器； 隔离开关； 熔断器； 浪涌保护器； 等电位接地端子板； 1：总等电位接地端子板； 2：辅助（楼层）等电位接地端子板； 3、4：局部等电位接地端子板 2.2 电源线路spd的选择要求(1) 保护系统中安装spd的数量，依据雷电防护区概念

16、的要求，被保护设备的抗扰度和雷电防护分级而定。(2) 在lpz0区与lpz1区交界处应安装级分类实验的spd或限压型spd作为第一级保护；在lpz1区与lpz2区交界处应安装限压型spd作为第二级保护；在电子信息设备机房配电箱输出端应安装限压型spd作为第三级保护；在特殊需要保护的电子信息设备电源输入端宜安装限压型spd作为细保护。使用直流电源的信息设备，视其工作电压，宜分别选用适配的直流电源spd。 (3) 在电源总配电柜输出端应安装标称放电电流in20ka（10/350s波形）的开关型浪涌保护器；也可安装标称放电电流in80ka（8/20s波形）的限压型浪涌保护器，响应时间100ns的浪涌

17、保护器作为一级防护。(4) 在分配电柜输出端应安装标称放电电流in40ka（8/20s波形），响应时间50ns的限压型浪涌保护器作为二级防护。(5) 在电子信息设备机房配电箱输出端应安装标称放电电流in20ka（8/20s波形），响应时间50ns的限压型浪涌保护器作为三级防护。(6) 在特别重要的电子信息设备电源输入端应安装标称放电电流in10ka（8/20s波形），响应时间50ns限压型浪涌保护器spd作为精细保护。(7) 在电子信息设备配电柜或配电箱输出端也可安装混合型或串联型spd，其技术指标应满足设备要求。(8) 在直流电源（二次电源）的设备前宜安装直流电源spd，其标称放电电流in1

18、0ka（8/20s波形），标称导通电压un1.5uz（uz：直流工作电压）、响应时间50ns的限压型浪涌保护器作为直流电源防护。(9) spd连接导线应短而直，其长度不宜大于0.5m。按照能量配合的原则，在一般情况下，当开关型spd1至限压型spd2的线路长度小于10m时，限压型spd2 至spd3的线路长度小于5m时，在spd之间应加装退耦装置。当spd具有能量自动配合功能时，线路长度不受上述规定限制。为防止spd老化造成短路，spd安装线路上应有过电流保护装置，宜选用有劣化显示功能的spd。(10) 电源spd标称放电电流技术参数选择推荐值见下表。 电源spd标称放电电流技术参数选择推荐表

19、保护分级第一级 (b)标称放电电流（ka） 第二级 (c)标 标称放电电流 （ka） 第三级 (d) 标称放电电流（ka） 第四级 (e)标 标称放电电流（ka）直流电源标称放电电流（ka）10/350s8/20s 8/20s8/20s8/20s8/20sa级208040201010直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流10ka适配的spd。b级15604020c级12.55020d级12.55010可选产品三相串联lay380-100gj-100 (b+c) 两级组合lay380-100gj-50 (b+c) 两级组合并联lay380-100gj lay380-100gjlay

20、380-60 lay380-60lay380-40 单相串联lay220-100gj-100 (b+c) 两级组合lay220-100gj-50 (b+c) 两级组合并联lay220-100lay220-60 lay220-100 lay220-60lay220-60lay220-40lay220-40lay220-20lay220-10注； 1、spd应有劣化显示和故障自动切除功能。2、spd的外封装材料应为阻燃型材料。tt制供电系统浪涌保护器分级安装示例图 npespd1spd2防雷电源插座总配电盘楼层配电盘60100ka40ka1020kaspd33设备间(11) spd标称放电电流并不

21、是选得愈大愈好，若选得太大，这无疑会增大用户的工程费用，同时也是一种资源的浪费，但是也不能选得太低，否则，较大的雷电流对设备起不到保护作用，在设计供电线路spd的标称放电电流时，应选得科学、合理。(12) 安装spd接线要求: (a)一级（b级）电源spd安装时，三根火线应用16mm2的铜线；零、地线应用25mm2的铜线。(b)二级（c级）电源spd安装时，三根火线应用10mm2的铜线；零、地线应用16mm2的铜线。（c）三级（d级）电源spd安装时，三根火线应用6mm2的铜线；零、地线应用10mm2的铜线。（d）四级（e级）电源spd安装时，三根火线应用4mm2的铜线；零、地线应用6mm2的

22、铜线。2.3 电源线路spd标称放电电流选择分析(1) spd标称放电电流值应根据雷电威胁的强度和出现的概率来定，国际电工委员会标准iec61312“雷电电磁脉冲防护”将第i级防护的雷电威胁值定为200ka，波形为10/350s。出现该值的概率为1%，就是说，99%的雷电闪击都包括了。(2) iec61312-1：雷电流分配的有关条文中介绍，雷电威胁设备安全主要是能量。(3) 假定：三相五相制供电线路被雷击中,全部雷电流i的50%流入用电设备，i的另一个50%流入变电所变压器低压侧的三相五相制供电线路为tn-s接地方式。则有： 若第i级防护雷电威胁值规定为200ka（10/350s），则在供电

23、线路中，每线荷载的雷电流为imis/n(i/2)/n(200/2)/520ka（10/350s）。当用8/20s波形时，每一线路荷载的雷电流值，如下面推算：计算单位能量的公式是：w/r（1/2）（1/0.7）i2t2 （焦耳/欧姆） （来源于iec61312）式中：w/r为单位能量；i为雷电威胁值，单位为ka；t2为雷电波的半值时间，单位为s在单位能量相同的条件下，则有i2（20）t2（20）i2（350）t2（350）将上面公式整理得到：i（20）i（350）t2（350）/t2（20）1/2则：i（20）20ka350/201/283.7ka ；根据以上分析计算，第一级防护spd，若选用1

24、0/350s波形时，每线标称放电电流应选用20ka；若选用8/20s波形时，每一线路标称放电电流应选用80ka就能满足要求。(4)第二级标称放电电流的计算：按照spd能量配合原理，通过选择spd2使i2降到合理的值（可接受的值），应考虑到两个spd之间的阻抗进行较好的协调（供电线路一般选用电感器作为两个spd之间的退耦元件或由传输线导体自身的电感来代替）。这种方法自然将使spd2的残压值降低到小于或等于其被保护设备的耐冲击电压额定值。一般情况下，当两个spd之间的线路长度大于10m时，就不需要安装实体的电感器，而由传输线导体自身的电感来代替。导体自身电感量以最低为每米1h计，10m长导体的电感

25、量为10h。第二级被保护设备的耐冲击电压为up4kv，在spd2未导通前，电感两端的压降即为第二级被保护设备的耐冲击电压，即upul4kv。电感压降的公式为：ull（di2/dt2）式中：i2为流过spd2的雷电电流，即spd2承受的标称放电电流。 t2为对应的雷电流波形前沿时间。将电感压降公式整理得：i2ul（t2/l）4103（20106）/（10106）8ka从安全和可靠角度考虑，应增大spd2的耐雷电冲击电流的裕度，若系数取5，即spd2的标称放电电流应不小于40ka。(5) 第三级spd标称放电电流的确定，按第二级标称放电电流计算的方法确定为不小于20ka。残压比一般在3-3.5之间

26、，对于380v的工作电压，spd2的导通电压约为700v，于是spd2的残压低于2100v3450v之间，小于第二级被保护设备的耐冲击电压值(4kv)，这样，便取得了良好的能量配合。 根据以上分析计算，用作第一级防护的spd，若选用10/350s波形时、每线标称放电电流值取20ka；若选用8/20s波形时、spd的每一线路标称放电电流值取80ka。用作第二级防护的spd，标称放电电流值40ka，波形为8/20s。用作第三级防护的spd，标称放电电流值20ka，波形为8/20s。 鉴于以上的分析，各级spd不同波形的标称放电电流值的选择是具有科学性、合理性的。 对于在lpz0区与lpz1区交界处

27、的第一级（b级）防护选用标称放电电流波形问题，目前国际国内都有不同的意见，对于这样一个重大问题最好是通过实践，在研制成功雷电幅度记录仪和波形记录仪后，由实际测得的真实波形,实事求是的作出科学正确结论。根据目前的技术条件只能建立在人为确定的模式基础上进行分析。2.4 电源spd的能量配合(1) 配合总的目的在需要保护系统中安装spd的数量取决于防雷区的概念以及被保护设备的抗扰度和易损性。 能量配合应当避免系统内的spd承受过分压力。各个spd的压力取决于它们的安装位置及性能。只要顺序安装了两个及其以上的spd，就需要研究spd及被保护设备的配合。如果对于所有的电涌电流流经由任何spd耗散的部分能

28、量低于或等于它承受的能量的话，能量配合就实现了。 能量配合的总的目的就是利用spd将总威胁设备安全值减到被保设备能耐受的范围内。各个spd承担泄放的电涌电流量不得超过额定值；为了确保spd充分配合好，必须满足以下要求：如果电涌电流经过任何spd耗散的部分能量低于或等于该spd能承受的能量（对退耦元件也是如此）则实现了能量配合。这个最大耐受能量定义为spd所能耐受不致引起性能恶化的最大能量。（一般为imax或ipaak） 为了确保spd的使用寿命，最好设计为spd的雷电流不超过spd标称导通电流（in）。(2) 基本配合原则 目前的技术是通过选择以下两个原则之一来实现两个spd之间的能量配合：

29、不使用退耦元件的配合。这种方法是以静态伏安特性进行配合，这种方法不需要退耦元件。退耦是由线路的自然阻抗供给的。这一原则最适合于限压性spd(如mov或抑制二极管). 使用退耦元件进行配合。为配合目的，使用具有足够电涌承受能力的阻抗作为退耦元件。电感主要用于电力系统，电感的配合能力，电流陡度di/dt是起决定性的参数。电阻主要用于电信系统。退耦元件既可采用分立元件也可采用各防雷区界面及设备之间电缆的固有电阻及电感实现。 退耦元件可以用分开的装置或经由后续spd之间的电缆的自然阻抗来实现的。 使用触发型spd的配合（没有退耦元件）： 能量配合也可以使用触发型spd来实现。它们的电子触发电路可保证后

30、续spd的能量承受能力不会超过最大值（imax）。这一种方法不需要退耦元件，也不需要线路的自然阻抗。 两个电压开关型spd间的配合：spd1usg1i sg1usg2i sg2spd2电涌退耦元件ude 对放电间隙之间的配合，必需使用动态工作特性。借助于退耦元件来实现配合。为了使放电间隙spd1着火放电，在放电间隙spd2着火放电后，退耦元件两端的动态电压降必需高于放电间隙spd1的着火动作电压。为确定去耦元件所需量值，可用短路来代替放电间隙spd2。当使用电感作为退耦元件时，所需求的ude主要取决于电涌电流的陡度。因此应考虑电涌电流的波形及陡度确定退耦元件的量值。 当使用电阻器作为退耦元件时

31、, 所要求的ude主要取决于电涌电流的峰值。再选用退耦元件的脉冲波形参数时,也应考虑这个量值。在着usgi火之后，总能量将按照单个元件的静态电压/电流特性来细分。 spd的特性的制造容差通常都是要考虑的。再火花隙或气体放电管实例中，冲击陡度是至关重要的。spd1usg1i sg1u2i2spd2电涌退耦元件ude ide(3) 电压开关型和限压性spd间的配合： 放电间隙（spd1）的着火放电取决于mov（spd2）两端的残压（ures）以及退耦元件两端（包括连接导线）的动态压降（ude）之和。在触发放电之前，spd间的电压分配如下式+=uresudeusg= 一旦usg（放电间隙两端的电压）

32、超过放电间隙的动态放电电压时，spd1着火放电，即：usgures+ude ，就实现了配合。这只取决于：(a)mov的特性；(b)入侵的电涌的上升速率及幅值；(c)退耦元件的性质（如电感或电阻）。当用电感作退耦元件时，必需考虑电涌电流的上升时间及峰值（如10/350s，8/20s）。陡度di/dt越大，退耦所需的电感就越小。 必需考虑两种基本情况：(d)放电间隙spd1不出现火花放电（“盲点”）：此时全部的电涌电流流过mov（spd2），mov（spd2）必需按这一电涌电流的能量来确定其规格容量，配合才能实现，否则配合就没有实现。如果用一个电感作退耦元件，那么0.1ka/s最小电流陡度时，最恶

33、劣（最差）的情况能量配合能实现，此时退耦元件的选择就尤为重要。(e)放电间隙出现火花放电：放电间隙的放电改变了施加于下游mov（spd2）的电涌波形。mov中流过的电流的持续时间大大减小了。当spd1在mov（spd2）达到其承受最大能量之前着火放电，恰当的配合就实现。(4) 退耦元件电感的确定：(a)spd1的着火放电取决于它的着火电压usg及mov（spd2）两端的电压u2与退耦元件两端的电压ude之和。电压u2取决于电流i（见mov的电压/电流特性），然而电压ude=idedi/dt取决于电流陡度。(b)对10/350s电涌，电流陡度di/dtimax/10s取决于mov（由它的承受能量

34、wmax确定）可允许的幅值电流imax。因为电压ude和u2是imax的函数，spd1两端的电压也取决于imax，imax越大，spd1两端的电压usg的陡度也就越大。因而对于这个标准，spd1的火花过电压uspark通常是用在“在1kv/s陡度处的冲击火花过电压”来描述的。(c)为了确定低电压电源系统中的退耦元件，最恶劣的情况是出现在spd2短路（u2=0），因此要求退耦元件两端的电压ude尽可能增加到最大值，udeusg时 spd1着火放电；(d)spd2是一个残压u20的限压型spd，它将会在相当大的程度降低所要求的电压ude。这个残压大大高于电源的峰值电压（例如：ac额定电压230v，

35、峰值2230=325v）。在获得spd2的这个残压的解释中便可指导恰当的确定出退耦元件的大小。用其它方法确定的值将会超出上述值。(5) 两个限压型spd间的配合：spd1u1i2uresi2spd2电涌退耦元件ude不用退耦元件情况下，两个spd间的能量配合可根据它们在相关电流范围内的静态伏安特性来实现配合。利用两spd间的线路阻抗实现能量配合是最简单的方法，系统内的总能量随冲击电流的增大而增大。只要两个mov之中的每一个消耗的能量没有超过自身能承受的能量，能量配合就实现了。iamov1和mov2的v/i特性曲线图10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 101 102 103 104

36、 105 106 mov1的v/i特性曲线mov2的v/i特性曲线uref(1ma)mov1的最大电涌电流mov2的最大电涌电流uv1.51031.01036.71024.51023.01022.0102(6) 末级spd与被保护设备间的配合:直接安装在被保护设备输入处的spd对设备本身任何一个相关参数，都不得超过被保护设备的耐受能力。spd的电压保护水平必需低于被保护设备的耐冲击电压能力。spd1u1i2uresi2spd2电涌退耦元件ude被保护设备(7) 保护系统的基本配合方案: 所有spd都具有连续的电压/电流特性,spd间以及spd与被保护设备间的配合，通常是用它们之间的线路阻抗来实

37、现的。最后一级spd的电压保护水平必需低于被保护设备的耐冲击电压能力。 所有spd都具有一种连续的电压/电流特性(如mov或瞬态抑制二极管)。从spd1至spd4其残压ures都按阶梯式上升。 spd1具有非连续的电压/电流特性(如火花隙)。后续的spd具有连续的电压/ 电流特性(如mov或瞬态抑制二极管) 所有spd都有相同的残压。 用串联阻抗或滤波器作内部配合的多个级联的spd组合在一起，可构成一个双端口spd（四端spd）。其内部实施了成功的配合意味着将向下游的spd或设备传送最小的能量。(8) 根据“容通能量（lte）”进行配合的方法：本配合方法的目标是使spd2的输入值（如放电电流）

38、与spd1的输出值相匹配，（如i1出 i2入）。在多级保护中，应考虑到能够由后级spd2泄放而不致损坏spd2的等效输入混合脉冲，等于或大于前级spd1的等效输出混合脉冲。(9)安装地点的配合 尽管有了正确的能量配合，如果spd不是安装在防雷区界面和被保护设备上或其附近，则设备的端子上仍可能出现损害。其原因在于spd与被保护设备间的线路之间可能出现引起振荡，这种振荡可能导致超过spd残压两倍的高电压而损坏设备。另外还有安装工艺的配合:材料选测的配合等等。注：额外多安装spd将产生更多的防雷界面，这是在设 计中应避免的。电源spd能量配合原理分析示意图spd1开关型spd2movspd3movs

39、pd4movlpz0lpz1lpz2lpz3abcdhgfeu11u13u12r1r2r3u21u23u22u31u33u32设备u41u43u42 (a)浪涌电压小于spd4标称导通电压时，spd1至spd4都不导通，较小的电涌电压能量由负载消耗掉。spd4的动态导通电压必须小于负载设备电源端口的冲击耐压安全水平。 (b)浪涌电压大于spd4标称导通电压时（两端的动态），spd4启动，将电涌钳位在负载设备可耐受安全冲击电压范围内。 (c)电涌电压再升高到ucde两端动态电压大于spd3的启动电压（ucf）时，spd3启动。ucde= ucd+u41 +u42 +u43 ； ucf= u31+

40、u32 +u33应满足ucde ucf 此时spd3导通泄放电涌电流。(d)电涌电压再升高到ubcf两端动态电压大于spd2的启动电压（ubg）时，spd2启动。ubcf= ubc+u31 +u32 +u33 ；ubg= u21+u22 +u23应满足u bcfubg 此时spd2导通泄放电涌电流。(e) 电涌电压再升高到uabg两端动态电压大于spd1的着火电压（uah）时，spd1着火放电。u abg= uab +u21 +u22 +u23 ；uab = u11+u12 +u13应满足u abg uah。此时spd1着火泄放电涌电流。各级泄流的电流应满足不超过每级spd标称导通电流in的值

41、；同时末级spd两端的动态电压必须小于负载设备电源端口的冲击耐压安全水平。安装在一个系统中的所有电源spd，包括与被保护设备，它们之间能量配合的实现，是决定保护效率的决定性因数。3. 信号线路的防护3.1 信息传输线路设置spd的原则(a) 雷击风险评估为a、b等级的电子信息系统，应安装三级信号信号线spd进行防护；(b) 风险评估为c、d等级的电子信息系统，应安装两级信号信号线spd进行防护。(c) 程控数字用户交换机信号线路,应根据总配线架所连接的中继线性质选用适配的spd。(d) 其它类型信息传输线路spd的选择，应根据信息设备的工作频率、电压、阻抗特性、传输速率、频带宽度、接口类型选用

42、电压驻波比和插入损耗小的适配的spd。(e) 在信号线路、程控电话线路、x.25、ddn、专线等与外界通信的物理链路和计算机网线、双绞线（屏蔽与非屏蔽）、粗缆、细缆，宜选用信号线spd进行保护。(1) 一级安装在总配线架上,其标称放电电流in5ka（8/20s波形）,标称导通电压un1.5uc：最大工作电压）,响应时间10ns的浪涌保护器作为信号线路防护。(2) 二级安装在modem前，其标称放电电流in3ka（8/20s波形）,标称导通电压un1.4uc（uc：最大工作电压）,响应时间10ns的浪涌保护器作为信号线路防护。(3)三级安装在modem后,其标称放电电流in0.5ka（8/20s

43、波形）,标称导通电压un1.2uc（uc：最大工作电压）,响应时间10ns的浪涌保护器作为 信号线路防护。3.2 信号线路spd技术参数选择推荐见表3.2-1、表3.2-2：表3,2-1 信号线路spd标称放电电流参数选择推荐表 保护级数防护等级一级二级三级a级3ka1ka0.5kab级3ka1ka0.5kac级3ka1kad级3ka0.5ka表3.2-2 信号线路spd技术性能参数选择推荐表参数防护等级标称放电电流in（8/20s波形）标称导通电压un（v）响应时间10ns（ns）一级3ka1.5uc10二级1ka1.4uc10三级0.5ka1.2uc 10uc：最大工作电压3.3 信号线路

44、的防护安装信号线路spd应根据被保护设备的工作电压、接口类型、 特性阻抗、插损、功率、信号传输速率、频带宽度及传输介质参数选用插损小、限制电压不超过设备端口耐压的spd。 图3 信号线路的防护安装示意图终端接线盒modemspd2spd3spd1注：spd1zgb235j-110 接线柱； spd2zgh235h-110 rj11； spd3zgb235f-12 rj45钢绞绳电缆墙体计算机4. 天馈线的防护(1) 凡带有室外架空天线的电子设备都应采取防雷保护措施。架空天线必须置于接闪器的保护范围lpz0b区域内。(2) 天馈线路上选用的spd最大传输功率应平均功率1.5倍。其它参数，应根据被

45、保护设备的工作频率、插入损耗、驻波、带宽、阻抗特性、接口选用适配的天馈线路spd。(3) 天馈传输系统中宜在收/发通信设备的射频出、入端口处安装天馈线路spd进行保护。使用多付天线的天馈传输系统，每付天线应设置一个spd。(4) 使用波导管作为天馈传输系统时，波导传输系统的金属外壁、波导支撑架及天线反射器应做电气连通，波导管弯头处及波导的段与段之间连接的法兰盘，在其对角的连接螺栓处应用截面积为4mm2的镀银铜导线将两个连接法兰盘予以连通。(5) 天馈线路spd的接地端应接到室外馈线入口处的接地线上。同轴电缆的金属外护层，应在其上部、下部及经走线架进入机房入口处就近接地，并与地网引出的接地线连通

46、。(6) 天馈线路spd其标称导通电压un1.5u（umax：最大连续工作脉冲峰电压）,标称放电电流in5ka（8/20s波形）,响应时间10ns的浪涌保护器作为天馈线路防护。(7) 天馈线路spd插入损耗对甚高频系统（30-300mhz）应0.2db，对高频系统（0.3-10ghz）应0.3db。spd的响应时间一般应低于10ns。天馈线上选用的spd最大传输功率应为平均功率的1.52.0倍。其它参数，如工作频率、驻波、插损、特性阻抗、接口等均应符合系统的要求。天馈线路spd性能参数见表4-1。表4-1 天馈线路spd spd性能参数名称插入损耗（db）电压驻波比响应时间（ns）用于收发通信

47、系统的spd平均功率（kw）特性阻抗（）传输速率（bps）工作频率（mhz）接口形式数值0.201. 3101.5倍系统平均功率应满足系统要求应满足系统要求应满足系统要求应满足系统要求接收机室外单元30mspd2spd1室内单元注：馈线长度超过30米宜两端安装spd。图4-1 卫星站天馈线spd的设计安装示意图发射机spd1 spd230m图4-2 天馈线spd的设计安装示意图5. 接地系统5.1 接地装置设计原则 （1） 共用接地系统的接地电阻应按信息系统设备中要求的最小值确定。（2） 接地装置材料的选择，要充分考虑其导电性、热稳定性、耐腐性和承受雷电流的能力。宜选用热镀锌钢材、铜材及其它新

48、型接地材料。埋于土壤中的人工垂直接和水平接地体宜采用角钢、钢管、圆钢或接地摸块。圆钢直径不应小于10mm；扁钢截面不应小100mm2，其厚度不应小于4mm；角钢不应小于40404mm；钢管壁厚不应小于3.5mm。人工垂直接地体的长度宜为2m2.5m。人工垂直接地体间的距离应大于长度的2倍，人工水平接地体间的距离宜5m。 当受条件限制时可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.8m。在冻土区人工接地体应埋设在冻土层以下。接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响土壤电阻率升高的地方。（3） 信息系统机房所在地土壤电阻率大于1000m时，宜在建筑物散水坡外埋设环形人工辅助接地网，并在不同方向用四根以上4mm40m