防雷基础知识培训...ppt

1、防雷培训,青岛鲁利特科贸有限公司 2008年5月20日,主要内容,雷电的形成及分类 雷电的危害 雷电的防护 防雷产品及选择 接地、屏蔽与等电位连接,第一章 雷电的形成及分类,一、雷电的形成,下行先导,雷电是大气中的放电现象。在大气层中，云层间或云和地之间的电位差增大达到一定程度时，即发生猛烈放电现象（闪电）。可见，雷电的产生首先与大气层中的云有关，如层积云、雨层云、积云、积雨云等，最重要的则是积雨云，气象专业书中讲的积雨云就是指雷雨云。,a. 雷云向下负闪击 (占总雷击90%) b. 大地向上正闪击 c. 雷云向下正闪击 d. 大地向上负闪击,在积雨云的生成与发展的同时，云体会带有大量电荷，一

2、般云体上部带正电荷，中部和下部带负电荷，底部又有一部分带正电荷。当浓积云发展到积雨云阶段，其中有的区域电位梯度大到每厘米几千伏特，甚至上万伏特时，才会有闪电发生。每次放电时的电流强度平均有2万安培左右，放电时间很短，总的持续时间一般为0.2秒；个别的可达1.5秒。,二、闪电的分类,闪电有枝状、球状、片状、条状等多种形状，但经常见到的是枝状闪电，其平均长度是2-3公里，也有可达20-30公里的。在闪电的同时，放电的路径上空气的温度瞬息间可以增高几万度，空气因急剧增热而膨胀就会引起空气的剧烈振动、冲击、爆炸，产生强烈的雷鸣（打雷），亦称雷暴。由于光速比声速快，故先见闪电，后闻雷声。雷暴在气象学里，

3、分锋面雷暴、气团雷暴、对流性雷暴、平流性雷暴。,三、雷暴日等级划分,凡在一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。地区雷暴日等级宜划分为少雷区、多雷区、高雷区、强雷区，并符合下列规定： 1、少雷区：年平均雷暴日在20天及以下的地区： 2、多雷区：年平均雷暴日大于20天，不超过40天的地区； 3、 高雷区：年平均雷暴日大于40天，不超过60天的地区； 4、强雷区：年平均雷暴日超过60天以上的地区。,第二章 雷电的危害,雷电是夏季经常出现的一种天气现象，雷灾对自然资源和人类创造的物质文明构成巨大的威胁。那么雷电是怎样造成灾害的呢？ 雷电的危害主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击四种形式。其中又

4、以感应雷和电压反击对弱电设备破坏能力最强。具体表现为直接雷击、雷电感应、静电感应、电磁感应、雷电波侵入、雷击电磁脉冲。,一、直接雷击： 雷电直接击在建筑物上，产生电效应、热效应和机械力者。在雷暴活动区域内，雷云直接通过人体，建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象。称之为直接雷击。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。雷电击中人体、建筑物或设备时，强大的雷电流转变为热能。该能量可以熔化50-200立方米的钢材。因此雷击电流的高温热效应将灼伤人体、引起建筑物燃烧，使设备部件熔化。在雷电流流过的通道上，物体水分热气化而激烈膨胀，产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000-6

5、000N，因而可使人体组织、建筑物结构、设备不见等断裂破坏，从而导致人员伤亡、建筑物破坏，以及设备毁坏等。,冲击接地电阻上的压降,配电柜被雷击坏,直击雷保护系统下的分雷电流,二、雷电感应： 直接雷击时，在雷击的通路雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变电磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，如感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。,雷电放电的电涌起因,三、静电感应： 带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在架空明线上感生出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或对云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱），那么

6、在线路感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击，从而对电器设备产生不同程度的影响。,雷电传播的途径,四、电磁感应： 雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上产生较大的交变电磁场，此交变磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上，对用电设备造成极大危害。 五、雷电波侵入： 由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。,六、雷击电磁脉冲： 作为干扰源的直接雷击和附近雷击所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及磁辐射干扰。,雷击的例子,据不

7、完全统计，全国35个自治区、直辖市、计划单列市、700多个市县，共发生典型雷电灾害1902例。造成人员伤亡事件808起，直接经济损失上千万元以上的事例百起，百万元以上的事例为19起。（1） 2000年9月21日 中国北京首都机场三处遭雷击,击坏部分设备。（2） 2000年9月2021日，北京大范围遭雷击，击坏延庆、顺义、房山等多个单位的计算机、通信等设备。（3） 2000年8月8日四川人和镇重庆华新国际城市发展有限公司遭雷击，击坏两个卫星天线，直接经济损失102万元，间接经济损失15万元。（4） 2000年7月17日天津大港区浮板玻璃有限公司遭雷击，自动化生产线因雷击发生故障，称重传感器被损坏

8、，直接经济损失3万元，停产三天，间接经济损失约80万元。（5） 2000年7月16日天津西青开发区今晚报社造纸有限公司遭雷击，生产供电线路被雷击瘫痪，设备损坏，经济损失约3.8万元。（6） 2000年7月16日天津市市内电话局下属烟台道局和王顶堤局遭雷击，经济损失约6万元。（7） 2000年7月16日，天津西青开发区苏波洛克水损失60万元。（8） 2000年7月11日韶关市西郊收费站遭雷击击坏收费监控系统，大泥有限公司遭雷击，击坏程控交换机、内部计算机网络等设备，经济损失约1.2万元。（9） 2000年6月16日襄汾市老东关街遭雷电，原料库的棉垛和尼龙垛被雷击 鸫蠡穑 缶谰绕嗣穑 苯泳 盟鹗?

9、1万元。（10） 2000年5月25日内蒙古包头铝业集团电解一、二分公司电解自控系统遭雷击损失100万元。（11） 2000年5月17日天津外贸纸箱厂遭雷击，致使生产控制线损坏，经济损失约24万元。以上统计仅仅是对雷击造成的直接损失进行评估，由此造成的间接损失并未计算入内。,操作过电压超过15V的起因,切除空载电力线路（或电容器）。 切除空载变压器。 不接地电网中的接地故障。 操作过电压产生的浪涌比雷电干扰更频繁。,第三章 雷电的防护,雷电以其巨大的破坏力给人类社会带来了惨重的灾难，尤其是近几年来，雷电灾害频繁发生，对国民经济造成的危害日趋严重。我们应当加强防雷意识，与气象部门积极合作，做好预

10、防工作，将雷害损失降到最低限度。,一、现代防雷的特点,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： （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。（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，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。,（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

11、的间接经济损失和影响就难以估计。（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。雷电的本身并没有变，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。,二、防雷规范,建筑物防雷设计规范(GB50057-94) 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB 50343-2004） 计算机信息系统防雷保安器（GA173-1998） 计算机房防雷设计规范( GB50174） 计算站场地技术文件（ GB2887-89） 计算站场地安全

12、要求（ GB9361-88）,三、防雷的知识,（一）建筑物的防雷分类 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。 遇下列情况之一时，应划为第一类防雷建筑物： 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。 2、具有0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。,遇下列情况之一，应划为第二类防雷建筑物： 1、国家级重点文物保护的建筑物。 2、国家别的会堂、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

13、档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。 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。 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。,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。 6、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。 7、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。 8、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物极其它重要或人员密集的公共建筑物。 9、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 注：预计雷击次数应按本规范附录一计

14、算。,遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物： 1、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。 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。 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。 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。 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。 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

15、耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于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 。,（二）防雷区的划分及意义 依据GB50343建筑物电子信息系统防雷技术规范，雷电防护区的划分是将需要保护和控制雷电电磁脉冲环境的建筑物，从外部到内部划分为不同的雷电防护区（LPZ）：直击雷非防护区（LPZ0A）、直击雷防护区（LPZ0B）、第一防护区（LPZ1）、第二防护区（LPZ2）、后续防护区（LPZn）。 如下图所以：,雷电防护分区实际意义： 可以计算处各LPZ内空间雷击电磁脉冲的强度，以确认是否需采取进一步的屏蔽措施。 可以确定等电位连接的位置（一般是各LPZ区交界处）。 可以确定

16、在不同LPZ交界处选用电涌保护器的具体指标。 可以选定敏感电子设备的安全放置位置。 可以确定在不同LPZ交界处等电位连接导体的最小芯线截面。,（三）综合防雷系统 现代防雷技术是一项综合系统工程，系统结构愈合理，系统的各个组成部分（或要素）之间的有机结合就越合理，相互之间的作用越协调。从而使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。 建筑物综合防雷装置分为两大部分：外部防雷装置和内部防雷装置，在进行防雷设计时必须将外部防雷装置和内部防雷装置作为整体统一考虑。,共用接地系统：将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线（PE）、等电位连接带、屏蔽体接地、防静电接地及接地装置等连接在一起的接地系统。,

17、第四章 防雷产品及选择,现在的防雷产品琳琅满目，但概况起来防雷装置包括接闪器、引下线、接地装 置、电涌保护器及其他连接导体的总和。 其中接闪器包括避雷针、避雷带、避雷网；引下线一般采用圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢；接地装置一般采用角钢、钢管或圆钢；电涌保护器主要包括电源电涌保护器和信号保护器。,一、电涌保护器的主要指标,（1）最大持续运行电压Uc：可能持续加于电涌保护器的最大方均根电压或直流电源，等于电涌保护器的额定电压。 （2）标称放电电流In：流过SPD，8/20s 电流波的峰值电流。用于对SPD做 级分类试验，也用于对SPD做 级和 级分类试验的预处理。 （3）冲击电流Iimp：类似于自然

18、类电特性（峰值，电荷量和比能）的10/350s波形的模拟雷电电流；雷电流避雷器必须能泄放这样的雷电流数次而不损坏。,（4）最大放电电流Imax：流过SPD 8/20s 电流波的峰值电流。用于 级分类试验。 Imax大于In。 （5）电源保护级别Up：雷电流流过SPD后SPD两端的电压值。,电源防雷器工作原理 当电网由于雷击出现瞬时脉冲电压时，防雷器在纳秒内导通，将脉冲电压短路于地泄放，后又恢复为高阻状态，从而不影响用户设备的供电。,SPD分类,防雷器主要有电压开关型SPD和限压型SPD及组合型SPD。 电压开关型SPD: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

19、放电管、闸流管和三端双向可控硅元件做这类SPD的组件。 限压型SPD：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、抑制二极管做这类SPD的组件。 组合型SPD：由电压开关型组件和限压型组件而成。,二、电涌保护器的选择,建筑物电子信息系统雷电防护等级的选择表,建筑物电子信息系统雷电防护等级的选择表,电子信息系统设备配电线路浪涌保护器安装位置,电子信息系统电源设备分类示意图,第五章 接地、屏蔽与等电位连接,一、接地种类 接地主要包括防雷接地 、交流工作接地 、安全保护接地 、直流接地 、屏蔽接地与防静电接地 、功率接地系统。,1、防雷接地： 为把雷电迅速引入

20、大地，以防止雷害为目的的接地。 防雷装置如与电报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。,2、交流工作接地 将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备与大地作金属连接。 工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（N线）接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能外露；不能与其它接地系统，如直流接地、屏蔽接地、防静电接地等混接；也不能与PE线连接。,3、安全保护接地 安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，有PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。,4、直流接地 为了使各个电子设备的准确性好、稳定性高，除了需要一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面积的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。,5、屏蔽接地与防静电接地 为防