防雷概念及设备应用zyx

1、1 雷电概念1，直击雷关于直击雷的防护问题，在很多的专业教科书中已有所描述。唯一的方法就是构建防雷措施，在高大的建筑物上设立金属避雷入地导线，可将巨大的雷雨云层电荷释放掉。或者在人类居住的小区四周装有大型的避雷塔，以防止人类的生命财产不受到任何的伤害和损失。在雷雨天气，要尽量的远离那些高大的树木林区和没有避雷措施的建筑物，还有就是架空的高低压输电网络和通讯网络。在雷雨来临之际，最好的防雷击方法就是尽快的躲进屋里，并关好门窗以防球形雷进入。假如你是在野外遇到雷雨天时，首先你要观看一下你所处的地理位置，千万不要往高处去，尽快的进入到低洼地带，找一处能够避雨的地方躲藏起来以防雷击。2，感应雷对于感应

2、雷来说，一般人了解的还不算太清楚，只有专业人士才知道感应雷电的潜在危害。什么是感应雷电呢？就是带电的雷雨云层在放电时产生瞬间强大的高脉冲电磁场，这种强磁场会在我们周围的金属导线中产生感应电荷。由于感应电荷的聚集，会在金属导线上形成较高的对地电位差，也就是我们平时所说的高压电。大家可能知道高压输电网络的电位是多少吗？其大概的范围是在10千伏至数百千伏电位之间。雷电流可以通过电缆线，电话线，网线等线路传播，雷电波可以通过空间传播。雷电波的侵入是无孔不入的。2公里内的一个落雷就有可能击坏你的计算机等电子信息系统。所以说，雷电防护只做外部防护是远远不够的。1.1 描述雷电的主要参数除了波形图中提到的参

3、数外，用以描述雷电的参数还有防雷区、雷暴日、雷电活动区和地面落雷密度。防雷区：将一个易遭雷击的区域，按照通信局（站）建筑物内外、通信机房及被保护设备所处环境的不同，进行被保护区域划分，这些被保护区域称为防雷区（LightningProtectionZones，LPZ）。雷暴日：用以表征雷电活动的频率，一天内只要听到雷声，就将其记为一个雷暴日。雷电活动区：根据年平均雷暴日的多少，雷电活动区分为少雷区、中雷区、多雷区和强雷区：少雷区为年平均雷暴日数不超过25天的地区；中雷区为年平均雷暴日数在2540天以内的地区；多雷区为年平均雷暴日数在4090天以内的地区；强雷区为年平均雷暴日数超过90天的地区。

4、地面落雷密度：每平方公里每年对地落雷次数。（3）防雷区的划分将一个易遭雷击的区域，按照局站建筑物内外，通信机房及被保护设备所处环境的不同，由外到内把被保护区域划分为不同的防雷区（LPZ）。防雷区宜按以下规定分区：1）LPZOA区暴露区，建筑物外部，本区内的各物体都可能遭受直接雷击和导走全部雷电流，本区的雷电电磁场没有衰减。2）LPZOB区本区内的各物体不可能遭受直接雷击，但本区内的雷电电磁场的量级与LPZOA区一样。3）LPZ1区本区内的各物体不可能遭受直接雷击，流经各导体的电流比LPZOB区更小，本区内的雷电电磁场可能衰减，这取决于屏蔽措施。4）后续防雷区（LPZ2等）当需要进一步减小雷电流

5、和电磁场时，应引入后续防雷区，并按照需要保护的系统所要求的环境选择后续防雷区的要求条件。在两个防雷区的界面上，应将所有通过界面的金属物做等电位连接，并宜采用屏蔽措施。防雷区划分的一般原则。所有电力线和信号线从同一处进入被保护空间LPZ1区，并在设于LPZOA区与LPZ1区等电位连接带1上做等电位连接（一般在进线室接地），这些线路在LPZ1区与LPZ2区界面处等电位连接带2上再做等电位连接。将建筑物外的屏蔽1连接到等电位连接带1上，内屏蔽2连接到等电位连接带2上。这样构成的LPZ2，使雷电流不能导入此空间，也不能穿过此空间。2 防雷概念防雷是指通过组成拦截、疏导最后泄放入地的一体化系统方式以防止

6、由直击雷或雷电电磁脉冲对建筑物本身或其内部设备造成损害的防护技术。防雷工程是一个系统工程，分为直击雷防护，雷电感应防护，电磁脉冲防护，接地及等电位连接。完整的防雷装置包括直击雷防护和感应雷防护。直击雷部分：接闪、引下、接地装置。感应雷部分：屏蔽、接地、等电位、加装电涌保护器防雷设备从类型上看大体可以分为：电源防雷器、电源保护插座、天馈线保护器、信号防雷器、防雷测试工具、测量和控制系统防雷器、地极保护器。防雷接地分为两个概念，一是防雷，防止因雷击而造成损害；二是接地，保证用电设备的正常工作和人身安全而采取的一种用电措施。接地装置是接地体和接地线的总称，其作用是将闪电电流导入地下，防雷系统的保护在

7、很大程度上与此有关。电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,过去常称为避雷器或过电压保护器英文简写为SPD.电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏.电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同,但它至少应包含一个非线性电压限制元件.用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等.一、SPD的分类：1、按工作原理分：1开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时

8、过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过.用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等.2限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小,其电流电压特性为强烈非线性.用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等.3分流型或扼流型分流型：与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗.扼流型：与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗.用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等.按用途分：(1)电源保护器：交流电源保护器、直流电源

9、保护器、开关电源保护器等.(2)信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等.3 分类外部防雷装置(即传统的常规避雷装置)由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器(也叫接闪装置)有三种形式：避雷针、避雷带和避雷网，它位于建筑物的顶部，其作用是引雷或叫截获闪电，即把雷电流引下。引下线，上与接闪器连接，下与接地装置连接，它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度之处，它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。 内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装置外，所有为达到此目的所采用的设施、手

10、段和措施均为内部防雷装置，它包括等电位连接设施(物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。参见GB 50057及D 501 国家标准，防雷装置主要包括内部防雷及外部防雷装置。外部防雷装置包括接闪器（接闪杆、网、带、线），引下线，接地装置；内部防雷比较复杂，包含等电位、屏蔽、防静电感应、防浪涌、防跨步电压、防接触电压等等。1、外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了幕确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。2、内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。通过在需要保护设备的前端安装合

11、适的防雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。3、两都相辅相成，缺一不可。避雷带、引下线(建筑物钢筋)和接地等构成的外部防雷系统，主要是为了保护建筑物本体免受雷击引起的火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。防雷产品应当符合国务院气象主管机构规定的使用要求。防雷产品应当由国务院气象主管机构授权的检测机构测试，测试合格并符合相关要求后方可投入使用。申请国务院气象主管机构授权的防雷产品检测机构,应当按照国家有关规

12、定通过计量认证、获得资格认可。根据中华人民共和国国家标准建筑物防雷设计规范GB50057-2010和国标建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004。防雷系统大体分为外部和内部，而内部又分为屏蔽隔离、等电位连接、合理布线、安装浪涌保护器SPD。安装浪涌保护器分为电源防雷器、信号防雷器、防雷接地装置。要防止雷电危害，就必须严格防雷装置。防雷接地：为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫做防雷接地。一个完整的防雷装置由三部分组成：接闪器（避雷针）、引下线和接地体。1.电源防雷；有一级（B类）；二级（C类）；三级（D类）之分。2.信号防雷：防止雷电和其他内部过电压侵入设备造成损坏，

13、对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护的设备，专门适用于信号线路的雷电防护标准。电话信号防雷（RJ1口）；网络信号防雷（RJ45）；视频信号防雷（同轴电缆）；数字信号防雷：RS485，RS422，RS232，数字通信端口的防雷，采用（DB-9）标准接口或端子接线，串接在通信设备输入端。模拟信号防雷：交流采样、A/D转换、变送输出、室外传感等场合。4 行业标准和规范GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范通过了国家气象局测试中心的检测。通过了国军标要求的温度、震动、冲击、和电磁兼容的测试。5 防雷接地装置5.1 接闪器Air-termination system（防雷装置）是

14、直接接受雷击的金属导体，用于直接接受或承受雷击的金属物体和金属结构，如：避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等。安装在被保护物顶端或独立避雷器上。在雷电通道的初始发展阶段，因雷云离地面比较高，故通道发展的方向不受地面物体的影响，但当雷电通道发展到一定高度时，地面上的突出物将会影响通道的发展方向。因此，易燃易爆化学物品的储存区，如仓库、油罐等，必须装有接闪器（避雷针），通道就会向避雷针方向发展，这是因为接闪器高出易燃易爆化学物品储存突出物体并且有良好的接地。所以，接闪器的本质作用，就是把雷电引到自身上来，并安全地将雷电流引入大地。5.2 引下线Down conductor system引下线是连接接闪

15、器和接地装置的金属导体，它的作用是把接闪器上的雷电流传递到接地体上，引下线一般采用圆钢或扁钢组成，如有腐蚀性场所应当适当增大截面积，引下线一般沿建筑物的外墙敷设，敷设路线应尽量短而直，应固定牢固，固定支点不应大于1.5至2米。在地面连接处应用钢管穿管的办法，以防止外物对引下线的机械损伤和防腐蚀。为了检查测量的方便，在离地面1.5-1.8米处须设置断接卡。5.3 接地体Earth electrode（接地装置Earth termination system）接地体Earth electrode：埋入地中直接与大地接触的金属导体。也称接地极。直接与大地接触的各种金属构件、金属设施、金属管道、金属设

16、备等可以兼作接地体，称为自然接地体。接地体连接导体 Earth conductor：从电气设备接地端子接到接地装置的连接导线或导体，或从需要等电位连接的金属物体、总接地端子、接地汇总板、总接地排、等电位连接排至接地装置的连接导线或导体。接地一 种有意或非有意的导电连接，由于这种连接，可使电路或电气设备接到大地或接到代替大地的、某种较大的导电体。注 ：接地的目的是：(a)使连接到地的导体具有等于或近似于大地（或代替大地的导电体）的电位；(b)引导人地电流流入和流出大地（或代替大地的导电体）。从定义上可以将接地分为：人工接地、自然界地；从工作性质上可分为保护接地(如防雷接地、防静电接地、设备接地、

17、配点接地等)、工作接地（如电力设施的发、送、配电接地等工作接地还有不需要实际物理连接的电子线路逻辑地）两大类。包括接地装置和装置周围的土壤或混凝土，它的作用是把雷击电流有效地泄入大地，现在常用的接地装置有水平接地极、垂直接地极、延长接地极和基础接地极。易燃易爆化学物品的接地装置一般采用垂直接地极，即用一根2.5米以上的角钢、圆钢、钢管或铜质柱型材制成垂直打入土壤中，当接地不能满足要求时，可采用环形接地极组和放射形接地极组的办法，为了防止被腐蚀，可在埋前先涂上防腐剂。有些地区土壤电阻较高，一般接地方式达不到接地设计要求的，可采用人工办法来减少接地土壤的电阻率，即用换土法或化学处理法。目前，通用的

18、防雷接地系统主要包括铜包钢接地系统、长效高导活性离子接地系统等，而在接地单元与帝王链接工艺上通用热熔焊接施工工艺。6 防雷接地的接地要求建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用254（mm）镀锌扁钢在屋顶组成1010（m）的网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，与大楼柱头钢筋作电气连接，引下线利用柱头中钢筋，圈梁钢筋，楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接，柱头钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏楼内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。各类防雷接地装置的工频接地电阻，一般应根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置如与电气设备的工作接地合用一个总的接地网时，接地电阻应符合其最小值要求。6.1 交流工作接地：将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备（如阻抗，电阻等）与大地作金属连接，称为工作接地。 工作接地主