綜合防雷技術(shù)

1、綜合防雷技術(shù),一、什么是雷電,雷電是因強(qiáng)對(duì)流氣候而形成的雷雨云層間和云層與大地間強(qiáng)烈瞬間放電現(xiàn)象。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)大的雷擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、瞬變的電磁場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射,二、雷電防護(hù)學(xué)屬新興高科技邊緣學(xué)科,自1749年富蘭克林發(fā)明避雷針以來，已經(jīng)253年了。從實(shí)踐中可了解到，它對(duì)保護(hù)建筑物及其內(nèi)部工作人員的防雷安全，起到了積極的保護(hù)作用。 然而250多年前科學(xué)家富蘭克林萬萬沒想到250年后的時(shí)代竟然進(jìn)入了電子時(shí)代、信息時(shí)代和數(shù)字化時(shí)代。對(duì)當(dāng)今信息設(shè)備的防雷特點(diǎn)主要是對(duì)付LEMP這個(gè)問題上，由于歷史及科學(xué)技術(shù)發(fā)展的局限性，我們不能苛求富蘭克林預(yù)見到這一點(diǎn)，從而采取預(yù)防LEMP的

2、措施,計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的嬌嫩性和脆弱性,當(dāng)我們看到它靈通廣大、功能優(yōu)越、效率高超的同時(shí)，我們也應(yīng)看到它的嬌嫩性和脆弱性。 保證信息系統(tǒng)安全、正常運(yùn)行，不僅僅要考慮使用它的環(huán)境因素及如何增強(qiáng)它對(duì)各種病毒的免疫力、抗毒性，更重要的是如何增強(qiáng)它抗御自然災(zāi)害即雷電災(zāi)害的能力,三、自然界的雷擊主要分為兩類,直擊雷 感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖（LEMP,直擊雷的特點(diǎn),直擊雷聲光并發(fā)，電閃雷鳴，老少皆知。 直擊雷是雷雨云對(duì)大地和建筑物的放電現(xiàn)象,感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖的特點(diǎn),感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖是由于雷雨云的靜電感應(yīng)、放電時(shí)的電磁感應(yīng)以及雷電電磁脈沖輻射的作用，使建筑物上的金屬部件，如管道、鋼筋、電源線、信號(hào)傳輸線、

3、天饋線等感應(yīng)出雷電高電壓，通過電源線、信號(hào)線、天饋線以及進(jìn)入室內(nèi)的管道、電纜、走線橋架等引入室內(nèi)造成放電，破壞電子設(shè)備。 感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖的破壞作用悄然發(fā)生，不易察覺，后果遠(yuǎn)比直擊雷嚴(yán)重得多,四、直擊雷和感應(yīng)雷及雷電電磁脈（LEMP）的侵害渠道不同，防護(hù)措施也就不同,直擊雷防護(hù)：主要采用避雷針、避雷帶（網(wǎng)）等傳統(tǒng)避雷裝置，只要設(shè)計(jì)規(guī)范，安裝合理，這些避雷設(shè)施是能夠?qū)χ睋衾走M(jìn)行有效的防御，保護(hù)建筑物及戶外設(shè)備的安全。 但是無論多么完善的防直擊雷裝置，對(duì)感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖的防護(hù)都無能為力,五、電防護(hù)由避雷針防直擊雷發(fā)展到綜合防雷理論的新階段,在治理雷電災(zāi)害方面總結(jié)出了“整體防御、綜合治理、多

4、重保護(hù)、層層設(shè)防”的基本原則。 四川中光公司于1993年在重慶召開的首屆全國雷電防護(hù)工作會(huì)議上率先提出：“綜合防雷理論”。經(jīng)過十年的實(shí)踐現(xiàn)在以被我國和國際防雷界認(rèn)可和指導(dǎo)防雷工程工作。實(shí)踐正明“綜合防雷理論”是中光公司對(duì)雷電防護(hù)學(xué)的最大貢獻(xiàn),六、綜合防雷工程是一個(gè)系統(tǒng)工程,綜合防雷工程包括： 直擊雷防護(hù)措施； 等電位連接措施； 屏蔽措施； 規(guī)范的綜合布線措施； 設(shè)計(jì)安裝SPD； 完善合理的共用接地系統(tǒng),七、綜合防雷的主要方法是,采用隔離、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓與過流保護(hù)、接地等方法將雷電過電壓、過電流及雷電電磁脈沖消除在設(shè)備外圍，從而達(dá)到保護(hù)電子設(shè)備的目的,八、電涌保護(hù)器（SPD）的組成

5、原理,主要由：氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態(tài)二極管、晶閘管、高低通濾波器等元件根據(jù)不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求組合成電源線、天饋線、信號(hào)線系列電涌保護(hù)器（SPD）； 安裝在微電子設(shè)備的連接線路中，只要設(shè)計(jì)合理、安裝合格、電涌保護(hù)器就能對(duì)雷電進(jìn)行有效的防護(hù),綜合防雷技術(shù),因此，我們既要防止直擊雷，也要防感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖，二者有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一套完整的防雷體系，就是現(xiàn)代防雷新理論：“綜合防雷技術(shù),九、國內(nèi)外防雷技術(shù)概況,我國防雷理論在世界上處于領(lǐng)先地位。我們提倡綜合防雷理論，采取綜合防治措施，將雷擊損害降低到最低限度，達(dá)到防雷減災(zāi)，保護(hù)建筑

6、物、電子、微電子設(shè)備之目的,十、國內(nèi)外防雷產(chǎn)品主要分為兩大類,防直擊雷產(chǎn)品； 防感應(yīng)雷產(chǎn)品； 電源、天饋、信號(hào)線系列電涌保護(hù)器（SPD） 防雷原理國內(nèi)外產(chǎn)品基本相同,第二節(jié) 電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)原則,雷電防護(hù)必須堅(jiān)持預(yù)防為主、安全第一的指導(dǎo)方針。 應(yīng)根據(jù)設(shè)備所在地區(qū)雷暴等級(jí)、設(shè)備放置在不同的雷電防護(hù)區(qū)、系統(tǒng)對(duì)雷電電磁脈沖的抗擾度等因素采取不同的綜合防治措施。 電子信息系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、多重保護(hù)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、定期檢測(cè)、隨機(jī)維護(hù)的原則進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及維護(hù),第三節(jié) 電子信息系統(tǒng)雷暴等級(jí)的劃分,一、根據(jù)年平均雷暴日數(shù)將雷暴發(fā)生的地區(qū)劃分為：少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)、

7、強(qiáng)雷區(qū)。 年雷暴日平均值： 20天以下的地區(qū)定為：少雷區(qū)。 20天以上40天以下的地區(qū)定為：中雷區(qū)。 40天以上60天以下的地區(qū)定為：多雷區(qū)。 60天以上的地區(qū)定為：強(qiáng)雷區(qū),二、電子信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖防護(hù)等級(jí)劃分原則,電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)，應(yīng)采用雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，將信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)劃分為A、B、C、D四級(jí)，分別采取不同的防護(hù)措施,第四節(jié) 建筑物電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù),第五節(jié) 直擊雷防護(hù),建筑物直擊雷的防護(hù)以避雷針作為主要的防護(hù)方法，保護(hù)范圍按滾球法計(jì)算確定。 避雷針可優(yōu)先選用中光優(yōu)化避雷針，優(yōu)化避雷針有降低雷電流幅值和陡度、減小感應(yīng)雷擊的作用。幅值衰減可達(dá)80%，陡度衰減可達(dá)33,中光

8、優(yōu)化避雷針,ZGU系列優(yōu)化避雷針是一種新穎的避雷針，是中光公司具有發(fā)明專利權(quán)的產(chǎn)品 它采用氣隙放電、阻抗限流等綜合技術(shù)，既保留了傳統(tǒng)避雷針的吸引雷電和疏導(dǎo)入地的作用，又明顯地改變了雷電流的放電過程 使波形展寬，幅度降低80%以上，波頭陡度衰減大于33倍，從而有效的抑制和削弱地電位反擊和感應(yīng)雷擊效應(yīng),第六節(jié) 等電位連接與共用接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì),一、等電位連接 二、共用接地系統(tǒng),一、等電位連接,為保證設(shè)備和操作人員的安全，各類電氣、電子信息設(shè)備均應(yīng)采取等電位連接與接地措施。 進(jìn)入建筑物的所有金屬導(dǎo)體、管道、電纜的外屏蔽層，應(yīng)在LPZ0B 區(qū)與LPZ1區(qū)交界處作等電位連接與接地，在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)

9、交界處作等電位連接與接地。 配置有信息系統(tǒng)設(shè)備的機(jī)房內(nèi)應(yīng)設(shè)等電位連接端子板、端子板應(yīng)可靠接地。 機(jī)房內(nèi)的電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、屏蔽線外層、及各種SPD接地端均應(yīng)以最短的距離就近與等電位連接端子板連接。 等電位連接網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)型式有：S型星形結(jié)構(gòu)和M型網(wǎng)形結(jié)構(gòu),二、共用接地系統(tǒng),共用接地系統(tǒng)是將交流工作地、直流工作地、安全保護(hù)地、防靜電接地、防雷接地等共用一組接地裝置。 共用接地系統(tǒng)是自然接地體與人工接地體的組合。 自然接地體利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋做接地裝置； 人工接地體宜在建筑物四周散水坡一米外，埋設(shè)人工垂直接地體和水平環(huán)形接地體。 自然接地體與人工接地體應(yīng)多處并連，組成共用接

10、地系統(tǒng),二、共用接地系統(tǒng),共用接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)以接入設(shè)備中最小值確定。 接地裝置材料的選擇，要充分考慮其導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、耐腐性和承受電流的能力。 信息系統(tǒng)的接地電阻不宜大于4。當(dāng)機(jī)房所在地土壤率大于1000m時(shí)，宜在建筑物外不大于5m處埋設(shè)環(huán)形人工輔助接地網(wǎng)，此時(shí)共用接地系統(tǒng)的接地電阻值可適當(dāng)放寬。 在高土壤電阻率地區(qū)，降低接地裝置接地電阻，宜采用多支線外延接地裝置，外延長 度不應(yīng)大于60m；選擇潮濕肥沃的土壤,中光非金屬接地模塊,ZGD系列低電阻接地模塊是一種以非金屬導(dǎo)電材料為主體的接地體，是中光公司獲得發(fā)明專利權(quán)的產(chǎn)品。 它具有吸濕、保濕和改善周圍土壤導(dǎo)電特性的作用，能耐高溫和低溫，

11、能經(jīng)受工頻電流沖擊和雷電流沖擊。 與普通金屬接地體建造地網(wǎng)相比，用低電阻接地模塊建造地網(wǎng)，用料少、造價(jià)低、穩(wěn)定性好、壽命長，是特別適宜于解決高土壤電阻率地區(qū)建造地網(wǎng)難題的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品,第七節(jié) 屏蔽及綜合布線的設(shè)計(jì),一、減少電磁感應(yīng)的屏蔽措施 二、綜合布線設(shè)計(jì),一、減少電磁感應(yīng)的屏蔽措施,信息系統(tǒng)設(shè)備放置在的防雷區(qū)的位置空間宜進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果采取相應(yīng)的屏蔽措施. 信息系統(tǒng)的機(jī)房宜選擇在大樓的低層中心部位，信息設(shè)備應(yīng)盡量遠(yuǎn)離建筑物的外墻結(jié)構(gòu)柱，設(shè)置在雷電防護(hù)的最高級(jí)別（LPZ2或LPZ3）區(qū)域內(nèi)。應(yīng)根據(jù)信息設(shè)備的要求，采取相應(yīng)的屏蔽措施，使雷擊產(chǎn)生的電磁場(chǎng)由外向內(nèi)層層衰減。 信息系

12、統(tǒng)設(shè)備為非金屬外殼，且建筑物屏蔽又未達(dá)到要求時(shí)，根據(jù)信息系統(tǒng)設(shè)備的重要性，可對(duì)機(jī)房或設(shè)備加裝金屬屏蔽網(wǎng)或金屬屏蔽室，金屬屏蔽網(wǎng)或屏蔽室應(yīng)與等電位連接帶連接。 需要保護(hù)的重要設(shè)備，應(yīng)采用屏蔽電纜，其屏蔽層宜再兩端及雷電防護(hù)區(qū)交界處做等電位連接。 使用含有金屬部件的光纜，在入戶處應(yīng)接通所有金屬插頭、金屬擋潮層、金屬加強(qiáng)芯等進(jìn)行等電位連接接地。 建筑物之間的互連電纜，應(yīng)敷設(shè)在金屬管道內(nèi)。管道的兩端應(yīng)電氣連通，建筑物之間的接地裝置應(yīng)互相連接組成共用接地系統(tǒng),第八節(jié) 電涌保護(hù)器SPD的設(shè)計(jì),一、供電電源線路的要求： 電子信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)電源的進(jìn)、出線不應(yīng)采用架空線路。 電子信息系統(tǒng)設(shè)備交流配電系統(tǒng)的接地應(yīng)

13、采用TNS系統(tǒng)。 配電系統(tǒng)耐沖擊電壓的類別及電涌保護(hù)器分級(jí)見下圖,耐沖擊電壓類別及電源SPD設(shè)計(jì)位置,圖例,空氣斷路器； 隔離開關(guān)； 熔斷器； 電涌保護(hù)器,等電位連接端子,6KV 總配電柜,耐沖擊過電壓類別 耐沖擊電壓額定值 SPD 設(shè) 計(jì) 位 置,1.5KV 信息設(shè)備,2.5KV 信息機(jī)房配電柜,4KV 分配電柜,二、電源線路SPD的選擇要求1,1、低壓架空線路引入宜安裝三相電壓開關(guān)型SPD或限壓型SPD作為一級(jí)保護(hù)；埋地電纜引入的宜安裝限壓型SPD作為一級(jí)保護(hù)； 可選擇中光ZGB153B-100或ZGB153B-60。 2、分配電柜輸出端宜安裝限壓型SPD作為二級(jí)保護(hù)； 可選擇中光ZGB1

14、49A-40 3、電子信息設(shè)備機(jī)房配電柜宜安裝限壓型SPD或可安裝串聯(lián)式限壓型SPD作為三級(jí)保護(hù)； 可選擇中光ZGB149B-20,二、電源線路SPD的選擇要求 2,4、使用直流電源的信息設(shè)備，視其工作需要，宜分別選用適配的直流電源SPD，作為末級(jí)保護(hù)。 可選擇中光ZGB系列直流電源SPD。 5、SPD連接導(dǎo)線應(yīng)短而直，SPD連接導(dǎo)線長度不宜大于0.5m。 當(dāng)開關(guān)型SPD1至限壓型SPD2的線距長度小于10m時(shí)、SPD2 至SPD3的線距長度小于5m時(shí)，應(yīng)在兩SPD之間加裝退耦裝置。 6、為防止SPD老化造成短路，SPD安裝線路上應(yīng)有過電流保護(hù)裝置，應(yīng)選用有劣化顯示功能的SPD,供電線路的SP

15、D 技術(shù)性能參數(shù)表,注；1、SPD應(yīng)有劣化顯示和故障自動(dòng)切除功能。 2、SPD的外封裝材料應(yīng)為阻燃型材料,三、信號(hào)線路的防護(hù),雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為A、B等級(jí)的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝二至三級(jí)信號(hào)線SPD進(jìn)行防護(hù)； 雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為C、D等級(jí)的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝一至兩級(jí)信號(hào)線SPD進(jìn)行防護(hù),信號(hào)線SPD保護(hù),一級(jí)安裝在總配線架上 二級(jí)安裝在MODEM前 三級(jí)安裝在MODEM后與主設(shè)備間,信號(hào)線應(yīng)選擇中光系列產(chǎn)品： SPD1ZGB235j110 接線柱 ； SPD2ZGH235H110 Rj11； SPD3ZGB235F12 Rj45,計(jì)算機(jī)信號(hào)避雷器,中光公司應(yīng)用氣放管、瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管、固體放電管和降

16、容設(shè)計(jì)及組合設(shè)計(jì)等多種技術(shù)設(shè)計(jì)的各種計(jì)算機(jī)信號(hào)避雷器 具有標(biāo)稱放電電流大（10KA），限制電壓低（20V），傳輸速率高（155Mbit/s），響應(yīng)速度快（1ns），插入損耗?。?.1dB），安裝方便等優(yōu)點(diǎn),四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防護(hù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷與接地，應(yīng)以中心機(jī)房網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為主要保護(hù)對(duì)象，實(shí)施綜合防雷措施。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、集線器、調(diào)制解調(diào)器、配線柜等設(shè)備的輸入輸出端口處，根據(jù)設(shè)備的重要性，裝設(shè)適配的計(jì)算機(jī)信號(hào)SPD。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號(hào)線路SPD應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的工作電壓、接口類型、 特性阻抗、信號(hào)傳輸速率、頻帶寬度及傳輸介質(zhì)等參數(shù)選用插入損耗小、限制電壓不超過設(shè)備端口耐壓的SPD,信號(hào)線路SPD選擇參數(shù)表,注：Uc額定工作電壓,防直擊雷示意圖,電源防雷示意圖,信號(hào)防雷示意圖,五、天饋線的防護(hù),天饋線SPD其標(biāo)稱導(dǎo)通電壓Un1.5Uc，標(biāo)稱通流容量In5KA（8/20s）。插入損耗對(duì)