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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,目 录,一、概述（雷电成因、危害及防护措施）,二、综合防雷接地系统工程设计理念,四、防雷接地系统参考规范,三、避雷器相关术语解读,一：概述,1.,雷电的成因,雷电是伴有,闪电,和,雷鸣,的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的,积雨云,中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。,闪电是指一部分带电的云层与另一部分带异电荷的云层，或者是带电的云层与地、物之间迅猛的放电现象。按闪电发生的空间位置可分为云内闪电、云际闪电、云空闪电和云地闪电；闪电的形状可分为线状、带状、片状、连珠状和球状。,2.,雷电的危害,雷电的危害,直击雷,热效应,电效应,机械效应,雷电感应,静电感应,电磁感应,电磁脉冲,雷电反击,雷电的危害包括直接雷击的危害和雷击电磁脉冲的危害。,雷电的热效应：,雷电的电效应：,雷电的机械效应：,扬州文昌中路百年银杏树,图,1,两根平行导体之间的电动力,i,1,i,2,雷电流的内压力,雷电流的冲击波效应,直击雷的危害,接地扁钢的焊接工艺,B,A,i,i,图,2,载有雷电流的弯曲导体受力,P,雷击电磁脉冲的危害,雷电的静电感应及其危害,图,3,架空线上感应过电压的形成,雷电的电磁感应及其危害,雷击电磁脉冲的危害,图,4,地下电缆中耦合过电压,雷电的电磁感应及其危害,雷击电磁脉冲的危害,图,5,回路感应过电压实例,雷击电磁脉冲的危害,雷电的反击及其危害,图,6,邻近未受雷击建筑物内的反击,3.,雷电的防护措施,随着科学技术的迅速发展，微电子技术、计算机通信网络系统，各种先进的信息系统得到了广泛的应用，但它们都工作在低电压和小电流状态下，其电磁兼容能力低，抗雷击电磁脉冲过电压、过电流的能力十分脆弱，在闪电环境下的易损性较高。为了消除这一公害，采用现代综合防雷保护措施是必须的，以求电气、电子系统安全。,综合防雷系统,外部防雷措施,内部防雷措施,接闪器（针、网、带、线）,等电位连接,合理布线,安装浪涌保护器,（,SPD,),共用接地系统,屏蔽（隔离）,屏 蔽,接地装置,引 下 线,图,7,建筑物电子信息系统综合防雷系统,4.,全国地理及气候状况,（,1,）全国平均闪电密度分布图,（,2,）全国平均雷暴日分布图,二：综合防雷接地系统工程设计理念,1,、雷电的入侵途径,电子信息系统对雷电电磁环境的要求较高，防止雷击电磁脉冲（,LEMP,）从各种途径侵入就显得尤为重要。,（,1,）由电力线路入侵,电力系统遭受雷击时产生的电磁脉冲或电力线路附近遭受直接雷击时感应在电源线上的雷电电磁脉冲，经电力馈线传导，将在电气、电子设备上产生过电压和过电流。,（,2,）由信号线路入侵,与电子系统设备相连的信号传输线路等设施上遭受直接雷击时产生的电磁脉冲，或附近遭受直接雷击时，感应在信息传输线上的电磁脉冲，将经线路传导侵入电子信息系统，在电子信息系统设备接口处产生过电压和过电流。,（,3,）地电位反击,雷击避雷针、避雷带或避雷网格时，雷电流沿避雷引下线进入接地装置引起地电位升高，这时在电子系统接地导体和其它导体间会产生反击雷电过电压。,2,、综合防雷接地技术,（,1,）直击雷防护技术；,（,2,）屏蔽技术；,（,3,）等电位连接技术；,（,4,）共用接地系统；,（,5,）合理的综合布线技术；,（,6,）设置、安装线路浪涌保护器（,SPD,）,这六项技术措施，相互配合、相互补充、缺一不可，构成一套完整的防雷体系。,（,1,）直击雷防护技术,一、独立避雷针；,二、架空避雷线或架空避雷网；,三、直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。,避雷针与被保护物之间的安全距离,3,米。,根据滚球法计算公式,计算避雷针的安装高度。,单只避雷针的保护范围,（,2,）屏蔽技术,雷击电磁脉冲是高能量的电磁环境，为了减小雷电效应、减小电磁干扰，屏蔽是基本措施。,建筑物的初级屏蔽、机房屏蔽、线路屏蔽、设备屏蔽是重要方法。,机房内设备一般采用金属外壳，金属壳体本身具有屏蔽功能，需将设备外壳接地。,信号线缆中的不同用途的线缆，应分别用金属槽敷设，避免放在一个线槽内相互干扰。,线缆的屏蔽层和屏蔽金属槽应在穿过各防雷区交界处接地并作等电位连接，金属线槽间应电气连通。,无屏蔽层的电缆在穿墙处，用铜箔将过墙电缆包起来，铜箔管缝以及铜箔与屏蔽体的连接处采用焊锡焊接。,（,3,）等电位连接技术,（,4,）共用接地系统,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。,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,低电阻非金属接地摸块,。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。,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,4mm40mm,的镀锌扁钢或,12,的镀锌圆钢与建筑物的基础钢筋网焊接，此时共用接地系统的接地电阻值可适当放宽。,在高土壤电阻率地区，降低接地装置接地电阻，可采用多支线外延增加接地装置，外延长度不应大于,60m,；选择潮湿肥沃的土壤；为了保持接地电阻长年稳定，地网应浇灌降阻剂或采用换土法。,接地装置可优先选择,非金属低电阻接地摸块,，,非金属低电阻接地摸块,非常适合高土壤电阻率的土壤、腐蚀性较强的土壤、高寒冻土地区使用。,根据拟建接地装置埋设地层的电阻率，采用下式计算低电阻接地模块的用量。,单个模块的接地电阻：,Rj=/2LLn4L(L+2h)/d(L+4h)M0,或,Rj=0.22/(ab)1/2M0,并联后总接地电阻：,Rnj=Rj/n,式中：,-,埋置地层的电阻率（,m,）；,L-I,型模块的长（,m,）；,d-I,型模块的直径（,m,）；,h-,接地模块的埋置深度（,m,）；,a,b-II,型模块的长、宽（,m,）；,M0-,模块调整系数,0.35,或,0.33,n-,接地模块个数；,-,模块利用系数，可采取,0.55-0.85,（,5,）合理的综合布线技术,建筑物内敷设信息系统线缆的主干线，宜装设在电气竖井内，应避开作为防雷引下线的结构柱子。,建筑物内敷设的综合布线电缆、光缆与其它管线的间距应符合,GB/T50311,规范的规定。,综合布线电缆与电力电缆的间距应符合下表,1,的规定。,表,1,：综合布线电缆、光缆与其它管线的间距,综合布线电缆与附近可能产生电磁干扰的电力电缆等电气设备之间应保持必要的间距。其要求应符合下表,2,的规定。,综合布线与附近可能产生电磁干扰的电力电缆等电气设备之间应保持必要的距离。其要求见下表,3,。,（,6,）设置、安装线路浪涌保护器（,SPD,）,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,TN-S,系统接地方式。当交流电源应采用,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须采用,TN-S,系统。,配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,。,信号线路,SPD,技术参数选择。,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,。,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,性能参数见下表。,1,、避雷器,surge arrester,通过分流冲击电流来限制出现在设备上的冲击电压、且能返回到初始性能的保护装置，该装置的功能具有可重复性。,2,、浪涌保护器,surge protection device(SPD),用于限制暂态过电压和分流浪涌电流的装置，它至少应包含一个非线性电压限制元件。也称电涌保护器。,3,、电压开关型浪涌保护器,voltage switching type SPD,在无浪涌时呈现高阻抗，当出现电压浪涌时其突变为极低的阻抗。通常采用放电间隙，气体放电管，晶闸管和三端双向可控硅元件作这类,SPD,的组件。有时称这类,SPD,为“短路开关型”,SPD,。,4,、限压型浪涌保护器,voltage-clamping-type SPD,这种浪涌保护器在无浪涌时呈现高阻抗，但随浪涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小。用作这类非线性装置的常见器件有压敏电阻和钳位二极管。这类浪涌保护器有时也称为“钳位型”。,三：避雷器相关术语解读,5,、标称放电电流,nominal discharge current,8/20,s,冲击电流波流过,SPD,的电流峰值。用于对,SPD,做,II,级分类试验，也用于对,SPD,做,I,级和,II,级分类试验的预试验。,6,、电压保护水平,voltage protection level,表征一个,SPD,限制其两端电压的特性参数。这个电压数值不小于浪涌电压限制的最大实测值，是由生产商确定的。,7,、劣化,degradation,SPD,由于浪涌或不利环境引起的原始性能参数的变坏。,8,、信号浪涌保护器,signal surge protecting device,用于模拟信号、数字信号、控制信号等信息网络通道的防雷装置。,9,、插入损耗,insertion loss,由于在传输系统中插入一个,SPD,所引起的损耗。它是在,SPD,插入前后面的系统部分的功率与,SPD,插入后传递到同一部分的功率之比。这个插入损耗通常用分贝表示。,10,、最大放电电流,maximal discharge current,允许通过,SPD,的电流峰值，该电流具有根据,II,类工作状态试验的测试程序所规定的波形（,8/20,s,）及幅值。,11,、,8/20,电流脉冲,8/20 current wave,视在波前时间为,8,s,半峰值时间为,20,s,的电流脉冲。,12,、冲击电流,impulse current,规定了幅值电流,Ipeak,和电荷,Q,的持续时间很短的非周期瞬时电流。,13,、最大持续运行电压,maximum continuous operating voltage,可连续施加在,SPD,端子上，且不致引起,SPD,传输性能降低的最大电压（直流或均方根值）。,例如：,TPS B50-CTRL/4P,型电源防雷器技术参数：,最大持续工作电压,UcAC 255V,冲击电流,Iimp(10/350)us,峰值,50KA,保护电平,Up1.0KV,响应时间：,100ns,防护等级：,IP20,具有工作指示灯。,TPS C40/3P+N,型电源避雷器技术参数：,额定工作电压,UnAC 230V,最大持续工作电压,Uc,：,385V(L-N)/255V(N-PE),最大放电电流,Imax(8/20)us,：,40KA,保护电平,Up,：,L-N/N-PE 1.8KV/1.2KV,响应时间,Ta,：,25ns,防护等级：,IP20,电源避雷器,信号避雷器,四：防雷接地系统规范及相关规定,1,、防雷接地系统工程参考规范规范,（,1,）国际标准,:,建筑物防雷,IEC61024-1-2,（,2,）国际标准,:,接至低压配电系统的浪涌保护器,IEC61643-1,（,3,）国家标准,:,建筑物电子信息系统防雷技术规范,GB50343-2004,（,4,）国家标准,:,建筑物防雷设计规范,(2000,年版,)GB50057-94,（,5,）国家标准,:,电子计算机房设计规范,GB50174-93,（,6,）国家标准,:,雷电电磁脉冲的防护,IEC61312-2/1.0,（,7,）国家标准,:,建筑物防雷设施安装图集,99D562,（,8,）国家标准,:,供配电系统设计规范,GB50052-95,（,9,）行业标准,:,安全防范系统防雷电浪涌防护技术要求,GA-T 670-2006,（,10,）行业标准,:,通信局（站）接地设计暂行技术规定,YDJ26-89,（,11,）行业标准,:,计算机信息系统实体安全技术要求,GA371-2001,建筑物电子信息系统防雷技术规范,（,GB50343-2004,）,中规定,：,雷电保护分级,LPZO,区与,LPZ1,区交界处,LPZ1,与,LPZ2,、,LPZ2,与,LPZ3,区交界处,直流电源标称放电电流（,KA,）,第一级标称放电电流,第二级标称放电电流,第三级标称放电电流,第四级标称放电电流,10/350s,8/20s,8/20s,8/20s,8/20s,8/20s,A,级,20KA,80KA,40KA,20KA,10KA,10KA,B,级,15KA,60KA,40KA,20KA,视具体情况,C,级,12.5KA,50KA,20KA,D,级,12.5KA,50KA,10KA,2,、,防雷技术规范中的相关规定,：,名 词,解 释,接闪器,直接截受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等,接地装置,包含接地体（水平接地体、垂直接地体）和接地线,接地体,埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体,接地线,从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体；或从接地端子、等电位连接带至接地装置的连接导体,防雷装置,接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体的总合,直击雷,闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者,雷电感应,闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花,静电感应,由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，在导体上的感应电荷得到释放，如不就近泄入地中就会产生很高的电位,电磁感应,由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势,雷击电磁脉冲,（,LEMP,）,是一种干扰源。本规范指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。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电磁辐射干扰,3,、,防雷技术规范的名词解释,END!,