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1、 雷电防护与防雷工程 防雷中心 前言 雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一。全球每年因雷击造成的人员伤亡和财产损失严重。随着社会经济的发展和现代化水平的提高，特别是信息技术的快速发展，雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响越来越大，仅2004年我国就发生雷电灾害8892起，死亡人数达770人。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本市是雷电多发地区，年平均雷暴日30天，最多年份达43天。1998年4月19日我市某局一次雷击损失设备一百多万元，2000年7月市电话局两个分局遭雷击损失设备、通信中断，2004年6月我市静海县大邱庄某变电站遭雷击损失300多万元
2、2004年6、7月本市金融系统110报警系统有十几个站遭雷击损毁，2005年南开城西供电某10KV高压线遭雷击连带电死一少年。2006年6月7日、8月25日天津钢管集团有限公司220KV总降压变电站，33KV SVC系统两次雷击事故造成直接经济损失700多万。2007年7月津沧高速天津收费站遭雷击损毁通讯、监控、收费系统瘫痪，造成重大经济损失。2007年7月9日汉沽区八仙里居民楼遭雷击，13户居民家电、计算机损坏。2008年6月23-29日连续的雷雨天气中发生几十起雷击事故，河东区六纬路万隆大厦6月23日遭雷击，6部电梯损坏5部。6月27日津南区某机关遭雷击，总配电柜安装的电涌保护器烧毁、通
3、讯机房多台设备损坏，造成通讯系统瘫痪。 近三年来据不完全统计，我市每年发生雷击事故都在百起以上。足以证明我市的雷击灾害呈逐年上升趋势，雷电灾害已成为影响本市经济建设和人民生命财产安全的重要因素。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 我市在“中华人民共和国气象法”颁布实施以来，加强了防雷减灾的管理，1999年市政府下发了【99】81号文件“天津市防雷减灾管理办法”。2003年12月颁布了“天津市气象条例”，2006年国务院办公厅和天津市政府分别下发了“关于进一步做好防雷减灾工作的通知”，对进一步加强防雷减灾工作提出了明确要求。2007年5月重庆开县发生12名小学生遭雷击死亡重大事故后，中央十分重视，教育部、
4、中国气象局联合下发文件，要求全国各地作好中、小学雷电防护工作。 上述文件、法规的实施促进了本市防雷减灾事业的大发展，全民防雷减灾意识大为提高。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 从雷电防护技术层面上看，国家加大了制订防雷技术标准的力度，以赶上防雷技术国际先进水平。等同采用国际标准是提高防雷技术水平的重要措施。2007年1月全国雷电防护标准化技术委员会讨论通过了等同采用IEC62305 -2006 雷电防护1-4的送审稿，即IEC62305-1 雷电防护 第1部分： 总则、IEC62305-2 雷电防护 第2部分： 风险管理、雷电防护 第3部分： 建筑物的物理损坏和生命危险、雷电防护 第4部分：建筑
5、物内的电气和电子系统 。这四本防雷技术标准是国际电工委员会各国防雷专家的技术结晶，具有科学、全面的防雷理论、防雷工程设计施工的技术水平，是指导我们做好雷电防护工作的首选依据。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 另外，中国气象局作为防雷主管部门，这几年组织制订了一系列防雷行业标准，如：雷电灾害风险评估技术规范、雷电灾害调查技术规范、易燃易爆场所防雷装置检测技术规范、自动气象站场室防雷技术规范、电涌保护器（SPD）测试方法、防雷工程专业设计图形符号规范等。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 由中国气象局提出， 全国雷电防护标准化技术委员归口编制的国家标准《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T 21431-2008于2
6、008年10月1日正式实施。这将对做好雷电防护工作（包括防雷工程设计、施工）起到很好的指导作用。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 在防雷管理、雷电防护技术服务大发展的同时，我们也意识到我市在雷电监测、预警方面滞后于单体雷电防护技术的发展，与国际先进国家有较大的差距。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 作为防雷减灾的国务院主管机构，中国气象局要求加强雷电监测和预警预报服务。权循刚局长在2008年全市气象工作会议报告中要求“加强雷电监测建设和业务系统雷电防护能力建设，建立全市闪电定位监测网，在重点区域布设电场仪。”茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2008年5月防雷中心按市局的要求建设了天津市奥运足球场大气电场监测网络
7、该监测网络在2008年雷雨季节成功预报了15次雷暴过程。今后大气电场监测网络将对雷电发生的监测预警、雷电风险评估、雷电灾害的调查鉴定工作发挥更大的作用。同时也将对防雷工程设计发挥更大的作用。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 一. 雷电防护的主要定义、术语 1. 雷击 lightning stroke 雷云对大地及地面物体、生命体的放电 2. 雷电流 lightning current 流过雷击点的电流 首次雷击的雷电流参数 雷电流参数 建筑物防雷类别
8、 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 I幅值（kA） 200 150 100 T1(波头时间μs) 10 10 10 T2（半值时间μs） 350 350 350 Qs（电荷量库仑） 100 75 50 W/R 单位能量（MJ/Ω） 10 5.6 2
9、5 3. 雷电电磁脉冲 lightning electromagnetic pulse(LEMP) 与雷电放电相联系的电磁辐射。所产生的电场和磁场能够耦合到电气或电子系统中，产生破坏性的浪涌电流或浪涌电压。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 4. 屏蔽 shielding 一个外壳、屏障或其他物体，能够削弱一侧的电、磁场对另一侧的装置或电路的作用。 5. 外部防雷系统 external lightning protection system 由接闪器、引下线和接地装置组成，主要用于防护直击雷的防雷装置。 6. 内部防雷系统 internal lightning
10、protection system 除外部防雷装置外，其他附加设施均为内部防雷装置，主要用于减小和防护在需要防护空间内所产生的电磁效应。 7. 共用接地系统 common earthing system 将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线（PE线）。设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地和信息设备逻辑地等连接在一起的接地装置。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 8.等电位连接 equipotential bonding ，bonding 将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。 9. 电涌保护器 su
11、rge protective device(SPD) 用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器，它至少包含一个非线性的元件。 10.标称放电电流In nominal discharge current 流过SPD，8/20μs电流波的峰值电流。 用于对SPD做Ⅱ级分类试验，也可用于对SPD做Ⅰ级和Ⅱ级分类试验的预处理。 11.冲击电流Iimp impulse current 规定包括幅值电流Ipeak和电荷Q。 12.残压 residual voitage 在放电电流通过时，在SPD端子间呈现的电压峰值。 13．滚球法
12、 ro11ing sphere method 滚球法是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部分滚动，当球体只能触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物），或只能触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不能触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 二.综合防雷工程 雷电的危害是世界公认的十大自然灾害之一，自然界的雷击分为直击雷和雷电感应高电压及雷电电磁脉冲辐射(LEMP)两大类。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。它以强大的冲
13、击电流，炙热的高温，猛烈的冲击波，强烈的电磁辐射损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外设备，击死击伤人畜。造成局部财产和人、畜伤亡。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 雷电感应及雷电电磁脉冲是由于雷云之间和雷云与大地之间，与建筑物之间放电时，在放电周围产生的电磁感应。雷电电磁脉冲辐射以及雷云电场的静电感应，使建筑物上的金属部件，如管道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等感应出雷电高电压，通过这些线路进入室内的管道、电缆、连线、桥梁等引入室内造成放电损坏电子、微电子设备。全国每年雷电造成的损失高达数十亿元。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 富兰克林发明避雷针时以及以后的270多年间，电子设备并不多，雷电电磁脉冲的危
14、害现象也不明显，人们自然就想不到对它进行防御，只要防护直击雷就足够了。然而，当今社会电子设备大量应用，特别是电子计算机技术、通信技术的高速发展和日益普及，雷电感应高电压以及雷电电磁脉冲的危害明显增加，为了确保电子信息设备的正常工作，近年来雷电防护也由富兰克林避雷针防直击雷发展到综合防护的新阶段。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 综合防雷的六大措施就是接闪、接地、泄流、等电位连接、屏蔽、安装电涌保护器(SPD)。 接闪、接地、泄流是直击雷防护的主要方法，也是雷电防护的基础。 雷电综合防护的另一个重要的原则就是等电位连接和电磁屏蔽。 等电位连接的目的在于减小防雷空间内各金属部件及各系统之间的电位差，
15、并减小建筑物内的磁场强度。通过将建筑物上及建筑物内所有金属部件多重连接，从而建立一个三维的网络形的等电位网络。所称金属部件含：金属装置、设备机柜、电缆金属槽、公用设施金属管道，混凝土中的钢筋，活动地板及其他结构部件等金属部件。这些互连的金属部件形成了等电位网络。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 电气装置的保护地PE应并入等电位连接网络中，并入等电位网络的还有金属屋顶、金属门窗等。 为了将电气和电子设备的机柜外壳和机架并入等电位连接网络，同时为在LPZ的界面处、公共设施、电力和信号导线和电缆作等电位连接的需要，应该安装一些等电位连接排。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 屏蔽是减小电磁干扰的基本措施。可采取外部
16、屏蔽措施，适当的布线措施，线路屏蔽措施 ，上述措施可组合使用。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 屏蔽的机理是利用低阻金属材料制成容器，使其内部的电力线不传到外部，而外部的电力线也不影响内部，把电场经过在屏蔽壳体接地来实现。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 低频磁场屏蔽(雷电波能量集中于低频段)是指甚低频(VLF)和极低频(ELF)的磁场屏蔽。它是利用高导磁材料具有低磁阻的特性，使磁场尽可能通过磁阻很小的屏蔽壳体，而尽量不扩散到外部空间。屏蔽壳体对磁场起磁分路作用。其屏蔽应能主要取决于屏蔽材料的磁导率μ。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 在防雷工程设计中应采用铁质金属管、金属槽，对信号线实施电磁屏蔽。特别是对于年平均雷
17、暴日超过60天的强雷区尤为重要。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 综合防雷工程设计的第6项措施是安装电涌保护器(SPD)，主要在低压配电线路、信号线路、控制线路、高频馈线端口处安装。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 要特别提出的是低压配电线路，据GB50057-94 (建筑物防雷设计规范)解释条文第3.4.9条第2款论述：根据以前的调查，沿低压架空线路侵入高电位而造成的事故占总雷害事故的70％以上。对于设置有变压器的气象台应在其低压侧总空开下端安装开关型（10/350μs）电涌保护器，该项要求在GB50057-94第3.3.8条第五款 规定“在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下 ：当电源线路用全长
18、电缆或架空换电缆引入时，宜在电源引入的总配电箱处装设过电压保护器；当Yyno型或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物或附设于外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，宜在变压器高、低压侧各相上装设避雷器；在高压侧采用架空进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧各相上装设避雷器。”輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 在GB50057-94条文说明中，在第3.2.4条第八款有如下说明：“考虑到雷闪直接击于本建筑物的防雷装置时，共用接地装置的电位将升高，可能击穿低压装置或用电设备的绝缘，并参考IEC61024-1防雷标准第3.1.5款，本款补充规定”在电源引入的总配电箱处
19、宜装设过电压保护器。”尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 根据IEC标准，室内低压装置的耐冲击电压最高为6kv。由于本条是将防雷装置直接安装在建筑物上和采用共用接地装置。所以，当防雷装置遭直接雷击时，假设流经靠近低压电气装置处接地装置的雷电流为20kkA，以及接地装置的冲击接地电阻甚至低至1Ω，这时接地装置上电位升高为20kv。也就是说低压电气装置接地的金属外壳的电位比带电体（相导体）也高20kV。它比前述的6kV耐压高的多。如果相导体与地之间不装过电压保护器，则在这种情况下，在低压电气装置绝缘较弱处可能被击穿而造成短路，发生火花损坏设备，这是有危险的。若短路电流小（即长期有较大的漏电流，但又不能使保
20、护设备及时动作切断线路），时间一长则可能引起外壳升温而发生事故或火灾。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 当变压器附近的建筑物防雷装置接受雷闪时，接地装置电位升高，变压器外壳电位也升高。由于变压器高压侧各相绕组是相连的，对外壳的雷击高电位说来，可看作处于同一低电位，外壳的高电位可能击穿高压绕组的绝缘，因此，应在高压侧装设避雷器。当避雷器反击穿时，高压绕组处于与外壳相近的电位，高压绕组得到保护。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 另一方面，由于变压器低压绕组的中心点与外壳在电气上是连接在一起的，当外壳电位升高时，该电位加到低压绕组上，低压绕组有电流流过，并通过变压器绕组的电磁感应使高压侧可能产生危险的高电位。若
21、在低压侧装设避雷器，当外壳出现危险的高电位时低压避雷器动作放电，大部分雷电流经避雷器流过，因此，保护了高压绕组。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 上面的论述表明，设有独立供电变压器的气象台 ，在设计低压配电系统防雷保护时，一定要在变压器低压侧装设I级分类试验的电涌保护器。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 对于未设独立变压器的单位则应在网络机房所在建筑物低压供电总配电柜装设一、二级合一电涌保护器，在机房所在层配 电箱（盘）装设二级电涌保护器，在重要设备供电前端装设第三级电涌保护器。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 对于信息机房根据机房的面积大小采取布设M型或S型等电位网络的措施，在构建M型等电位网络时应不少于两点（对
22、角）与机房所在层建筑物内结构柱主钢筋作等电位连接，其过渡电阻应不大于0.03Ω。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 如果是老式建筑物应在建筑物四周作环形闭合地网，由地网两侧引不小于两条接地线与机房M型等电位网络相连接，氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 对于小型网络机房可构建S型等电位网。两种等电位网见图2、图3。 。 对信息机房信号线路电涌保护器的选择，应根据工作电压、传输速率、传输带宽、插入损耗、接口方式等参数选型。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 网络SPD的选型问题非常重要，2004年以前的计算机网络大都是10M到桌面，近年来计算机网络大多升级到千兆以太网，局域网的中心机房与本
23、网外的公用网或是上一级的计算机网络通过光纤传输媒介相连接，本地网升级到100M到桌面，这就对网络SPD的技术参数有了新的要求，例如：某金融单位2001年实施主交换机防雷工程时安装的RJ45SPD 参数如下：标称电压UN =5V，额定电压（最大持续运行电压）UC=6V，标称放电电流（8/20μs）ISN=5KA，标称放电电流ISN时的保护级别UP≤35V（线/地）带宽fg=165MHZ 。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 当时网络运行正常，到2003年由于业务的繁忙，网络交换速率达到设计的速率时发现网络出现故障，误码率明显上升。某防雷工程公司为该单位更换了SPD后网络运行正常。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。
24、 我们看到更换的SPD UC值提高到65V，这就是施工单位不了解前述故障的原因，盲目更换后其防雷的效果就会下降嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 我们的分析是： 网络交换机或服务器等硬件设备安装的信号SPD本身存在着寄生电容，在网络以10M速度运行时其寄生电容影响不明显，当安装的SPD在100M运行时，寄生电容上的电压可能超过6V，此时安装的UC值为6V的信号SPD启动，相当于将数字信号对地短路，从而使误码率升高，破坏了网络的正常运行。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 寄生电容的影响来自两个方面，一是所选用SPD的核心器件瞬态二极管结电容的影响，二是信号SPD设计产生的电路板排版布线，器件位置的影响。两者都是
25、影响信号SPD性能的主要因素。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。 一个在高速网上使用的信号SPD，设计生产定型前往往要经过多次反复排版试验才能保证其优质的技术性能。 表1给出了国外产品与国内产品网络SPD的主要技术参数对照表。国外产品在UC值选择上适应了计算机网络的发展，在传输速率、插入损耗等技术指标上也优于国内产品，他们保护双绞线的八条线，使用器件多一倍，线路板排列上也有很大难度，上述意见供实施计算机网络防雷保护时参考。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。 表1 计算机网络信号SPD国内外产品对照表 型 号 参 数 项 目 国内RJ45 单口 国外RJ45 单口 国内
26、RJ45 24口 国外RJ45 24口 标称电压UN 5V 5V 24V 额定电压UC 6V 11V 6V 30V 标称放电电流 Isn(8/20μs) 5 KA/每线 300A(线/地) 2.5KA(线/地) 5 KA/每线 400A(线/地) Isn时电压 保护级别UP ≤40V ≤30V(线/地) ≤500V(线/地) ≤40V ≤60V(线/地) 响应时间 ta ≤100μs(线/地) ≤1μs 插入损耗 aE <0.6dBat100MHz <2.5dBat155MHz <1dBat10
27、0MHz <0.6dBat100MHz <2.5dBat155MHz ≤0.6dBat80MHz ≤1dBat160MHz 保护脚位 1/2 3/6 1/2 3/6 4/5 7/8 1/2 3/6 1/2 3/6 4/5 7/8 防雷区域的划分 雷电防护区的划分应根据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（Lightning Protection Zone）。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 雷电防护区（LPZ）应划分为：直击雷非防护区、直击雷防护区、第一
28、防护区、第二防护区、后续防护区。（图3.2.2），应符合下列规定：濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。 1） 直击雷非防护区（LPZOA）：电磁场没有衰减，各类物体都可能遭到直接雷击，属完全暴露的不设防区。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。 2） 直击雷防护区（LPZOB）：电磁场没有衰减，各类物体很少遭受直接雷击，属充分暴露的直击雷防护区。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。 3） 第一防护区（LPZ1）：由于建筑物的屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比直击雷防护区（LPZOB）区进一步减小，电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。 4） 第二防护区（LPZ2）：进一步减小所导引的雷电流或电磁
29、场而引入的后续防护区。 5） 后续防护区（LPZn）：需要进一步减小雷电电磁脉冲，以保护敏感度水平高的设备的后续防护区。 LPZn LPZ0A LPZ0B LPZ1 LPZ2 LPZ0B LPZ0B 接地装置 LPZ0A LPZ0B LPZ0A LPZ0A 接闪器 埋地线缆、管道 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。
30、 注： ：表示在不同雷电防护区界面上的等电位接地端子板 ：表示起屏蔽作用的建筑物外墙、房间或其它屏蔽体 虚 线 ：表示按滚球法计算LPS的保护范围 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。 建筑物雷电防护区（LPZ）划分 接闪 接闪器-避雷针、避雷线、避雷带、避雷网 关于滚球法确定保护范围，《建筑物防雷设计规范》(2000版) GB50057-94 规定一、二、三类防雷建筑物滚球半径hr分别为30米、45米、60米，在这里顺便给大家介绍一下，IEC62305-
31、3 雷电防护 第3部分： 建筑物的物理损坏和生命危险 规定防雷建筑物滚球半径hr分别为20、30、45、60米。可见这只是概率问题。在设计防直击雷计算保护范围时应按国标设计，国家标准、IEC标准均不支持ESE接闪器。（可以讨论！）在此介绍GB50057-94附录一建筑物年预计雷击次数的计算，K、Ng、 Ae 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。 K-校正系数 ，一般情况下取1，位于旷野孤立的建筑物取2，金属屋面的砖木结构建筑物取1.7，位于河边、湖边、山坡下… 以及特别潮湿的建筑物取1.5.绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。 Ng- 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度 （次/km2·a） Ae-与建筑物截收相同
32、雷击次数的等效面积（km2） 雷击大地的年平均密度应按下式确定： Ng＝0.024Td1.3 式中Td－年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d/a） 引下线与泄流 *新建建筑物引下线设计 Ⅰ类不大于12米、 Ⅱ类不大于18米、Ⅲ类不大于25米 。 *避雷塔、独立避雷针的引下线 避雷塔特别是通讯塔顶端安装接闪器后，建议自接闪器底 焊40X4mm热镀锌扁钢到塔底与接地装置焊接。原因是塔节法兰盘易锈蝕而影响泄流，二是设独立引下线后除塔柱泄流外增加了一个泄流通道。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 一般以金属管支撑接闪器的独立避雷针，以金属管作为泄流通道是可以的，如果金属管内
33、穿有被保护设备信号线缆，则必须将接闪器支撑杆以绝缘支出金属管1米，单独设泄流引下线。例如，气象风向、风速杆、高速公路电视监控杆。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。 *关于防直击雷、防雷电电磁脉冲引下线的设置。 建筑物一旦接闪绝大部分雷电流从外墙结构柱泄放，防雷电电磁脉冲应使用建筑物内结构柱。例如，泰达图书馆防雷引下线设计十分规范。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 *关于PE线的使用，保护地与防雷地的区别，工程中的特别观注。 PE线是低压配电系统的保护地，测量接地电阻值可能是合乎要求但是，电源SPD的接地端子不应只接PE线端子。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 《建筑物电子信息系统防雷技术规范
34、》GB50343-2004第5.2.1有明确规定“电子信息系统的机房应设等电位网络。电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器（SPD）接地端等均应以最短的距离与等电位网络的接地端子连接。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 （ 某机关遭雷击事故，就是二.三级SPD接地端只接到了PEu线而未起到防雷作用所致。） 接地 *A型接地装置 A型接地装置适合于有避雷针或避雷线的防雷装置或独立的防雷装置。 在这种结构类型的接地装置是由连接至每根引下线的多根水平或垂直接地体组成。在A型结构中，接地体至少为两根。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。 *B型
35、接地装置 对网格型接闪装置及有多条引下线的防雷装置最好采用B型接地装置。 这种结构类型的接地装置不是由建筑物外部的环形接地体（与土壤接触部分至少占总长度的80%），就是由基础接地体组成。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。 *旧式砖混建筑物接地装置实施防雷工程时宜采用B型接地装置 （介绍《自动气象站场室防雷技术规范》 QX30-2005 接地施工难度与实施后的很好的效果） *接地电阻值 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004第5.2.5条规定“防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的
36、最小值确定。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。 防直击雷接地电阻要求小于10Ω 低压配电接地电阻要求小于4Ω 计算机房接地电阻要求小于1Ω，有困难时可放宽，但一定要做好等电位连接。 *等电位连接 等电位连接的目的在于减小防雷空间内各金属部件及各（信息）系统之间的电位差。 不仅对LPZ内部的金属部件及（信息）系统，而且对穿越各界面的金属部件及（信息）系统均应在是各界面处作等电位连接。应采用连接导线和线夹在等电位连接带做等电位连接，在需要的地方采用电涌保护器 （SPD）做等电位连接。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。 防雷界面处的等电位连接 在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LP
37、Z0B）第一防护区（LPZ01）交界处应设总等电位接地端子板，每层搂宜设置楼层等电位接地端子板，电子信息系统设备机房应设置局部等电位接地端子板。各接地端子板应设置在便于安装和检查的位置，不得设置在潮湿或有腐蚀性气体及易受机械损伤的地方。等电位接地端子板的连接点应满足机械强度和电气连续性的要求。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。 电子信息系统等电位连接 等电位连接网络的结构形式有：S型和M型或两种结构形式的组合 5.2.1条电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管（槽）、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地和安全保护接地及浪涌保护器接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。其要求“以最
38、短距离”系指连接导线应最短，过长的连接导线将构成较大的环路面积会增大对防雷空间内LEMP的耦合机率，从而增大LEMP的干扰度。连接导线过长，将增大线路感抗，造成泄放雷电流不畅，从而降低了可靠性。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。 电子信息系统等电位连接网络结构如图2、图3所示： S Ss M M m S型星形结构 M型网状结构 ERP 组合1 组合2 ERP 接至共用接地系统的等电位连接 基本的等电位连接网 接至共用接地系统的等电位连接 ERP 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。 S 图3 电子信息系统等电位连接方法的组合 图2 电子信息系统
39、等电位连接的基本方法 ：建筑物的共用接地系统； ： 等电位连接网； ：设备 ERP： 接地基准点； ：等电位连接网与共用接地系统的连接。 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。 1 S型结构一般宜用于电子信息设备相对较少或局部的系统中，如消防、建筑设备监控系统、扩声等系统。当采用S型结构等电位连接网时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点ERP外，均应与共用接地系统的各部件之间有足够的绝缘（大于10kV，1.2/50μs）。在这类电子
40、信息系统中的所有信息设施的电缆管线屏蔽层，均必须经该点（ERP）进入该信息系统内。S型等电位连接网只允许单点接地，接地线可就近接至本机房或本楼层的等电位接地端子板，不必设专用接地线引下至总等电位接地端子板。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。 2 对于较大的电子信息系统宜采用M型网形结构，如计算机房、通信基站、各种网络系统。当采用M型网形结构的等电位连接网时，该电子信息系统的所有各金属组件，不应与共用接地系统的各组件之间绝缘。M型网形等电位连接网应通过多点组合到共用接地系统中去，并形成Mm型等电位连接网络。而且在电子信息系统的各分项设备（或分组设备）之间敷设有多条线路和电缆，这些分项设备和电缆，可以在M
41、m型结构中由各个点进入该系统内。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。 3 对于更复杂的电子信息系统，宜采用S型和M型两种结构形式的组合式，如图3所示的组合方式。这种等电位连接方法更为方便灵活，接线简便，安全、可靠性高。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。 4 电子信息系统的等电位连接网采用S型还是M型，除考虑系统设备多少和机房面积大小外，还应根据电子信息设备的工作频率来选择等电位连接网络型式及接地型式，从而有效地消除杂讯干扰。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。 屏蔽 屏蔽的理论依据为“法拉第电磁感应定律”，封闭导体内部电场强度为零。法拉第曾亲自做了试验，向世人做出了证明。现以生活中人们遇到的实际，高层建筑物内听中波广
42、播、电梯内打手机、微波炉的使用做解释。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。 1. 屏蔽原理 (1) 传输线理论：将屏蔽壳体比作传输线，并认为辐射场通过金属时，在外表面被反射一部分，部分在金属内传播被吸收而受到衰减。这一理论与行波在传线上传播的理论类似，而且计算方便，精度也高，是当前广泛采用的一种分析方法。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。 (2) 涡流效应：电磁波在金属壳上产生感应涡流，而这些涡流又产生了与原磁场反向的磁场，抵消消弱了原磁场，达到屏蔽作用。这种方法忽略磁导率μ的因子，误差大，应用受到局限。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。 磁屏蔽-主要防止低频磁场的干扰。 电磁屏蔽-主要防止高频场的干扰。 屏蔽的机理是
43、利用低阻金属材料制成容器，使其内部的电力线不传到外部，而外部的电力线也不影响内部，把电场终止在屏蔽壳体接地来实现。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。 低频磁场屏蔽：是指甚低频（VLF）和极低频（ELF）的磁场屏蔽。 主要屏蔽机理是利用高导磁材料具有低磁阻的特性，使磁场尽可能通过磁阻很小的屏蔽壳体，而尽量不扩散到外部空间。屏蔽壳体对磁场起磁分路作用。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。 其屏蔽效能主要取决于屏蔽材料的磁导率μ。 材料选择原则如下： （1） 屏蔽层的开口或缝隙处不能切断磁力线； （2） 屏蔽材料的磁导率要足够高； （3） 屏蔽体直径要小； （4） 屏蔽层数要满足要求； （5） 屏蔽层厚度要
44、厚。 2. 屏蔽效能用下述方式来定义 （1） 用相应的磁场比 （2） 用相应的电场比 （3） 用场内所讨论的点在屏蔽插入前、后的功率密度比 （4） 屏蔽前表面入射波场强与这表面辐射出场强之比，于是屏蔽效能为： S=20lgE1/E2; S=20lgH1/H2; S=10lgP1/P2 式中：E1-入射波电场强度（V/m） E2-屏蔽另一面辐射出电场强度（V/m） 由以上分析：雷电电磁脉冲大多在10kHZ以下，屏蔽材料以铁磁材料为好。如：钢筋网、钢板，特别是新建建筑物以钢筋网作防雷屏蔽是即经济，效果又好的办法。 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。
45、 屏蔽措施 1. 建筑物的屏蔽 （1） 笼网屏蔽 现代高层建筑物多采用钢筋混凝土结构，其板、柱、梁和基础内有大量的钢筋，将它们连接起来，在整体上构成一个法拉第笼式避雷网。同时，对采用钢结构的建筑物，将建筑结构中各钢件相互连接起来，也可以形成这种笼式避雷网。这些避雷网除了具有其他的防雷用途外，还可以用于屏蔽目的。虽然它们在网格结构上是稀疏的，但可以对建筑物外部入射的雷电电磁脉冲进行初次抑制，使电磁场在透过它们后受到一定程度的衰减，这将有利于减轻对建筑物内电子信息系统屏蔽措施的压力。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。 避雷网对外部雷电电磁脉冲所能发挥的有限屏蔽作用与其自身网孔尺寸有很大关系
46、也与雷电脉冲电磁场的频率分量有关。在雷电脉冲电磁场频率范围100kHZ-1MHZ，避雷网网孔尺寸与磁屏蔽效能的关系见下图：趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。 在该图中，避雷网的网孔被认为是方型的，其边长为W，钢筋直径为d。 (3) 磁屏蔽效能的估算 当建筑物以外的某一位置落雷时，为了工程估算的简易性，可采用安培环路定律来估算雷击点附近磁场强度。 H0=I/2πr 式中，I-雷电流幅值，r –计算点到雷击点距离。 电涌保护器（SPD）重点介绍应用最广泛的低压配电系统安装SPD设计与
47、施工 我国的低压配电是指380V/220V的供电部分，一般是变压器次级所构成的供电系统。变压器输入端一般多为10KV、3.5KV、0.6KV，高压部分的雷电防护由电力部门设计、施工。我们所涉及到的是各行各业用户的防雷安全问题。 夹覡闾辁駁档驀迁锬減。 ，雷电电磁脉冲沿供电线路如侵设备占雷击灾害的60%-70%，因此，这部分的防雷安全应该是我们最为观注的环节，它直接影响到国家财产和人们的生命安全。近四、五年来可以看到各行各业的防雷工程中，大量是低压配电系统安装SPD是设计、施工。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。 基本概念 1. 交流电 我们通常讲的交流电是指正弦交流电，也就是按正弦规律变化的
48、交变电压、电流。我国的低压配电是指380V/220V、50Hz,三相供电的线电压380V、相电压220V,其数学表达式为：偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。 i =ImSin(ωt+Ψ) ω为角频率 ω=2Πf f为50Hz T=20mS 正弦交流电波形如下： 交流电苻号为AC Alternating Current 交流电压 V∽ 交流电产生交变电磁场，这是变压器、电动机、发电机的基础。 （介绍磁铁、磁钢 俗称吸铁石是怎样生成的） 2. 低压配电系统分类 低压配电系统分为TN、 TT、 IT三大系统，IT系统材
49、用较少在此不作介绍。 T-第一个字母是说明电源与大地的关系，电源的一点（中性点）与大地直接连接。 T-第二个字母是说明电气装置外露导电部分与大地的关系，外露导电部直接接大地，它与电源的接地无联系。 N-第二个字母N 外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。 第三个字母 C、S是说明N线与PE线的关系 C：N线与PE线共用一根导线（PEN） S：N线与PE线分别设置 TT系统原理图如下： L1 L2 L3 N 设备外露导电部分 TN-C系统原理图如下： L1
50、 L2 L3 PEX 设备外露导电部分 TN-S系统原理图如下： L1 L1 L2 L2 L3 L3 N N PE PE 设备外露导电部分 TN-C-S系统原理图如下： L1 L2 L3 PEN PE N 设备外露导电部分 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004第5.4.1条第2款规定“电子信息系统设备由TN交流配电系统
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