雷电防护基础知识

1、,雷电防护基础知识,10/3/2020,一. 雷电流、雷电压的波形,10/3/2020,二. 雷电波的频谱分析,典型雷电波计算得到的数据可知，90%以上雷电能量分布在频率为10多kHz以下 。 雷电流峰值（从数kA到数百kA）； 波前衰减系数； 波尾衰减系数；,10/3/2020,(1)、直接与建筑发生闪击,三.雷电过电压的形成,10/3/2020,(2)、雷电的静电感应与电磁感应,iimp,RE1,RE2,10/3/2020,iimp,RE1,RE2,E,10/3/2020,(3)、地电位抬高,RE1,RE2,10/3/2020,(4)、雷电流形成的变化磁场 0.07GS计算机出现误动作 1

2、.96GS计算机出现假性损坏 2.4GS计算机永久性损坏,10/3/2020,四、防雷技术 1、接闪 2、分流 3、屏蔽 4、接地 5、均压 6、合理布线,10/3/2020,1、接闪 避雷针、避雷带、避雷网格、避雷线 避雷针本质上是引雷装置,10/3/2020,接闪也称为拦截，就是将雷电按照设计的路径把能量释放到大地。避雷针、避雷带、避雷网格以及避雷线作为接闪器就是利用这一原理。有了这些接闪装置之后，雷击接闪装置的概率要比雷击其附近的建筑物上的概率要大的多。这样就相对地保护了建筑，减少了雷电大电流对建筑物的破坏。直击雷的防护主要取决于有效地利用接闪装置，把一定范围内的闪击捕获到，纳入预先设计

3、的放电通道中把能量释放。避雷针是最基本的接闪装置。,10/3/2020,2、分流 （1）电源系统 多级保护 前级保护的目的是释放电流，后级的目的是箝位 （2）信息系统 解决信号损耗（介质损耗和辐射损耗）,10/3/2020,分流使用的非线性器件在IEC中称为浪涌保护器（简称SPD）。SPD是防雷工程中对电子设备保护的关键器件。SPD内部的器件主要有气体放电管、氧化锌压敏电阻、半导体器件。,10/3/2020,多级保护示意图,10/3/2020,多级保护示意图（一） -系统,10/3/2020,多级保护示意图（二） TN-C-S系统,10/3/2020,多级分流示意图(三) TT系统(1),10

4、/3/2020,多级保护示意图(四) TT系统(2),10/3/2020,3、屏蔽 （1）电场屏蔽 （2）磁场屏蔽 （3）电磁场屏蔽,10/3/2020,（1）辐射屏蔽 雷击发生时，雷电流周围产生幅值较大的电磁波。根据国外进行的模拟实验表明：在非屏蔽的条件下，磁感应强度B=0.07GS时,计算机出现误动作。磁感应强度B=1.96GS时，计算机出现假性损坏。磁感应强度B=2.4GS时，计算机出现永久性损坏。 为了降低雷击时计算机失效和内部元器件损坏的概率，通常将计算机的金属外壳可靠地接地。对于其它精密电子设备也应采取同样的措施。另外，为了防止电源线、通讯信号线感应的过电压对设备造成损坏，应采用屏

5、蔽线缆，屏蔽层应有效地接地。,10/3/2020,（2）建筑物屏蔽 将建筑物墙壁中的结构钢筋在相交处电气连接，并与金属门窗连接，形成一个屏蔽笼。屋面部分利用建筑物的板筋连接成屏蔽网格，网格尺寸要小，并且可靠地接地。主要用来屏蔽穿过屋面的雷电电磁波。,10/3/2020,4、接地 （1）一点接地 （2）多点接地 （3）建筑基础接地 注：信号接地方式,10/3/2020,雷电防护中的接地是指防雷装置及其电子设备的金属外壳通过引下线与大地相接。在发生雷击时，强大的雷电流流过建筑物的接地系统将引起暂态电位抬高，这样电子设备的外壳上瞬间产生较高的电位，对设备的工作稳定性造成影响。如果在一个建筑内设有几个

6、接地，由于地电位的不同，在地之间也会形成地电流或地之间的反击。防雷工程设计中接地主要从以下几点考虑：,10/3/2020,建筑物内的电子设备单独接地，即电子设备的接地连线引到建筑物外的单独地网上。当建筑物遭受雷击时，建筑物的地电位抬高。电子设备的地处于低电位，这样易对设备造成击穿放电，对设备造成损坏。通常在电子设备的接地引入户处用一个低压电涌保护器或放电间隙与建筑物的总接地网连接，当建筑物遭受雷击时，其地电位抬高导致电涌保护器或放电间隙放电，从而使电子设备的接地与建筑物接地达到大致相同的电位水平，称之为暂态共地。,10/3/2020,5、均压 高层建筑均压环设计 雷电流的分流系数,10/3/2

7、020,均压也称为均衡连接或等电位连接。接闪装置遭受雷击时，接地引下线上有较大的雷电流流过，由于引下线的分布电感和内阻，结果导致引下线上产生很高的电位。这个很高的电位会对周围未接地的金属导体或其它物体发生二次闪击，使其电位升高，对附近的人员或设备造成危害。,10/3/2020,防雷工程设计中为了减少二次闪击造成的危害，采用均压环，将建筑物内的金属导体（含建筑物的金属门窗）相互连接起来，并且与接地装置相连接，构成一个等电位体。均压带应尽可能的短，截面大主要用来保证内阻小和通流容量大，并保持直线连接状态，避免出现弯曲，弯曲后会增加分布电感值。保证各导体之间存在的电位差尽可能的小。,10/3/202

8、0,6、合理布线 标准：EIA/TLA568B ISO/IEC11801 GBT/T50311-2000,10/3/2020,合理布线一方面指现代化智能建筑内的通信系统、办公自动化系统、建筑设备自动化系统的综合布线技术。另一方面指在雷电防护中，合理的布线减少雷电波对建筑内的设备或物体造成的影响。雷电防护中，导线产生的影响主要体现在导线的分布电感。当导线中有暂态雷电流流过时，将产生感应电势，它的大小为分布电感值与电流变化率的乘积。如果导线是一个开口或闭合环路，在雷电磁波的作用下，也会产生感应电势或感应电流。减少导线分布电感的方法主要有以下几种： (1)连接导线的长度要短，截面要大。 (2)减少连接导线形成回路的面积。 (3)采用多条并联泄放暂态雷电流的路径。,10/3/2020,四、防雷