綜合防雷技術(shù)

綜合防雷技術(shù)第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日一、什么是雷電？雷電是因強對流氣候而形成的雷雨云層間和云層與大地間強烈瞬間放電現(xiàn)象。當雷電發(fā)生時，產(chǎn)生強大的雷擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、瞬變的電磁場和強烈的電磁輻射第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、雷電防護學屬新興高科技邊緣學科。

自1749年富蘭克林發(fā)明避雷針以來，已經(jīng)253年了。從實踐中可了解到，它對保護建筑物及其內(nèi)部工作人員的防雷安全，起到了積極的保護作用。然而250多年前科學家富蘭克林萬萬沒想到250年后的時代竟然進入了電子時代、信息時代和數(shù)字化時代。對當今信息設(shè)備的防雷特點主要是對付LEMP這個問題上，由于歷史及科學技術(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，從而采取預(yù)防LEMP的措施。第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日計算機信息系統(tǒng)的嬌嫩性和脆弱性當我們看到它靈通廣大、功能優(yōu)越、效率高超的同時，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、正常運行，不僅僅要考慮使用它的環(huán)境因素及如何增強它對各種病毒的免疫力、抗毒性，更重要的是如何增強它抗御自然災(zāi)害——即雷電災(zāi)害的能力。

第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日三、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）第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日直擊雷的特點直擊雷聲光并發(fā)，電閃雷鳴，老少皆知。直擊雷是雷雨云對大地和建筑物的放電現(xiàn)象。

第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖的特點感應(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、信號傳輸線、天饋線等感應(yīng)出雷電高電壓，通過電源線、信號線、天饋線以及進入室內(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，后果遠比直擊雷嚴重得多。第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日四、直擊雷和感應(yīng)雷及雷電電磁脈（LEMP）的侵害渠道不同，防護措施也就不同。直擊雷防護：主要采用避雷針、避雷帶（網(wǎng)）等傳統(tǒng)避雷裝置，只要設(shè)計規(guī)范，安裝合理，這些避雷設(shè)施是能夠?qū)χ睋衾走M行有效的防御，保護建筑物及戶外設(shè)備的安全。但是無論多么完善的防直擊雷裝置，對感應(yīng)雷及雷電電磁脈沖的防護都無能為力；第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日雷暴引起信號、電源線路感應(yīng)雷擊及過電壓直擊雷或鄰近雷擊:擊在外部防雷系統(tǒng)，如保護框架（智能建筑上.）電纜上等。浪涌電流在接地電阻Rst上引起電壓降。閉合環(huán)路感應(yīng)產(chǎn)生過電壓信號線路電源線路L1L2L3PEN20kVRst2c1a1b12a2b11a1b遠處雷擊:擊在遠處架空輸送線纜上雷云之間的放電通過架空線纜引起感應(yīng)雷電波及過電壓。在野外,雷電擊中通信線纜2a2b2c第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日五、電防護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、多重保護、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工作會議上率先提出：“綜合防雷理論”。經(jīng)過十年的實踐現(xiàn)在以被我國和國際防雷界認可和指導防雷工程工作。實踐正明“綜合防雷理論”是中光公司對雷電防護學的最大貢獻。第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日六、綜合防雷工程是一個系統(tǒng)工程

綜合防雷工程包括：

直擊雷防護措施；等電位連接措施；屏蔽措施；規(guī)范的綜合布線措施；設(shè)計安裝SPD；完善合理的共用接地系統(tǒng)。第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日七、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、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，從而達到保護電子設(shè)備的目的。第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日八、電涌保護器（SPD）的組成原理：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、信號線系列電涌保護器（SPD）；安裝在微電子設(shè)備的連接線路中，只要設(shè)計合理、安裝合格、電涌保護器就能對雷電進行有效的防護。第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日綜合防雷技術(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)”。第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日九、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，達到防雷減災(zāi)，保護建筑物、電子、微電子設(shè)備之目的。

第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日十、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、信號線系列電涌保護器（SPD）防雷原理國內(nèi)外產(chǎn)品基本相同。

第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)電子信息系統(tǒng)雷電防護原則雷電防護必須堅持預(yù)防為主、安全第一的指導方針。應(yīng)根據(jù)設(shè)備所在地區(qū)雷暴等級、設(shè)備放置在不同的雷電防護區(qū)、系統(tǒng)對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)計應(yīng)堅持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計、多重保護、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、定期檢測、隨機維護的原則進行綜合設(shè)計及維護。第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)電子信息系統(tǒng)雷暴等級的劃分一、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)、強雷區(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：強雷區(qū)。第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、電子信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖防護等級劃分原則電子信息系統(tǒng)的雷電防護，應(yīng)采用雷擊風險評估方法，將信息系統(tǒng)雷電防護等級劃分為A、B、C、D四級，分別采取不同的防護措施。

第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)建筑物電子信息系統(tǒng)的雷電防護第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日第五節(jié)直擊雷防護建筑物直擊雷的防護以避雷針作為主要的防護方法，保護范圍按滾球法計算確定。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80%，陡度衰減可達33%。第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日中光優(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)。第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日第六節(jié)等電位連接與共用接地系統(tǒng)的設(shè)計一、等電位連接二、共用接地系統(tǒng)第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日一、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。進入建筑物的所有金屬導體、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)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。機房內(nèi)的電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機柜、機架、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)。

第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、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，組成共用接地系統(tǒng)。第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、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4Ω。當機房所在地土壤率大于1000Ω·m時，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)，此時共用接地系統(tǒng)的接地電阻值可適當放寬。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；第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日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電特性的作用，能耐高溫和低溫，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)勢產(chǎn)品。第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日第七節(jié)屏蔽及綜合布線的設(shè)計一、減少電磁感應(yīng)的屏蔽措施二、綜合布線設(shè)計第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日一、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)的位置空間宜進行磁場強度的衰減計算，根據(jù)計算結(jié)果采取相應(yīng)的屏蔽措施.信息系統(tǒng)的機房宜選擇在大樓的低層中心部位，信息設(shè)備應(yīng)盡量遠離建筑物的外墻結(jié)構(gòu)柱，設(shè)置在雷電防護的最高級別（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)生的電磁場由外向內(nèi)層層衰減。信息系統(tǒng)設(shè)備為非金屬外殼，且建筑物屏蔽又未達到要求時，根據(jù)信息系統(tǒng)設(shè)備的重要性，可對機房或設(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、金屬加強芯等進行等電位連接接地。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)。第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日第八節(jié)電涌保護器SPD的設(shè)計一、供電電源線路的要求：電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)電源的進、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)采用TN—S系統(tǒng)。配電系統(tǒng)耐沖擊電壓的類別及電涌保護器分級見下圖

第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日耐沖擊電壓類別及電源SPD設(shè)計位置

圖例：空氣斷路器；隔離開關(guān)；熔斷器；電涌保護器；等電位連接端子。Ⅳ6KV總配電柜耐沖擊過電壓類別耐沖擊電壓額定值SPD設(shè)計位置Ⅰ1.5KV信息設(shè)備

Ⅱ2.5KV信息機房配電柜Ⅲ4KV分配電柜L3L2L1NPEL1NPE第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、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作為一級保護；埋地電纜引入的宜安裝限壓型SPD作為一級保護；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作為二級保護；可選擇中光ZGB149A-40

3、電子信息設(shè)備機房配電柜宜安裝限壓型SPD或可安裝串聯(lián)式限壓型SPD作為三級保護；

可選擇中光ZGB149B-20

第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、電源線路SPD的選擇要求24、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，作為末級保護。可選擇中光ZGB系列直流電源SPD。5、SPD連接導線應(yīng)短而直，SPD連接導線長度不宜大于0.5m。當開關(guān)型SPD1至限壓型SPD2的線距長度小于10m時、SPD2至SPD3的線距長度小于5m時，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)有過電流保護裝置，應(yīng)選用有劣化顯示功能的SPD。

第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日

供電線路的SPD技術(shù)性能參數(shù)表SPD性能要求防護等級保護級數(shù)第一級通流容量（KA）第二級通流容量（KA）第三級通流容量（KA）第四級通流容量（KA）架空進線埋地進線A級四級≥20（10/350μs）≥80（8/20μs）≥60（8/20μs）≥40（8/20μs）≥20（8/20μs）在直流配電系統(tǒng)中視其工作電壓選用通流容量≥10KA適配的SPD。B級三級≥15（10/350μs）≥60（8/20μs）≥40（8/20μs）≥40（8/20μs）≥20（8/20μs）C級二級≥10（10/350μs）≥40（8/20μs）≥40（8/20μs）≥20（8/20μs）D級一級≥10（10/350μs）≥40（8/20μs）≥20（8/20μs）≥10（8/20μs）注；1、SPD應(yīng)有劣化顯示和故障自動切除功能。2、SPD的外封裝材料應(yīng)為阻燃型材料。

第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日三、信號線路的防護雷擊風險評估為A、B等級的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝二至三級信號線SPD進行防護；雷擊風險評估為C、D等級的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝一至兩級信號線SPD進行防護。

第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日信號線SPD保護

一級安裝在總配線架上二級安裝在MODEM前三級安裝在MODEM后與主設(shè)備間

鋼絞繩終端接線盒SPD1SPD2SPD3ModemIBM

墻體

電纜信號線應(yīng)選擇中光系列產(chǎn)品：SPD1—ZGB235j—110接線柱；SPD2—ZGH235H—110Rj11；SPD3—ZGB235F—12Rj45；第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日計算機信號避雷器中光公司應(yīng)用氣放管、瞬態(tài)電壓抑制二級管、固體放電管和降容設(shè)計及組合設(shè)計等多種技術(shù)設(shè)計的各種計算機信號避雷器具有標稱放電電流大（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。第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日四、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防護計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷與接地，應(yīng)以中心機房網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為主要保護對象，實施綜合防雷措施。計算機網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、路由器、交換機、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)適配的計算機信號SPD。計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號線路SPD應(yīng)根據(jù)被保護設(shè)備的工作電壓、接口類型、特性阻抗、信號傳輸速率、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。第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日信號線路SPD選擇參數(shù)表

注：Uc—額定工作電壓線纜類型參數(shù)要求普通雙絞線同軸電纜屏蔽多芯電纜普通多芯電纜多路雙絞線標稱導通電壓Un≥1.2Uc≥1.2Uc≥1.2Uc≥1.2Uc≥1.2Uc測試波形1.2/50μs8/20μs1.2/50μs8/20μs混合波1.2/50μs8/20μs混合波1.2/50μs8/20μs混合波1.2/50μs8/20μs混合波標稱通流容量1.5KA—3KA3KA—5KA5KA5KA3KA第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日防直擊雷示意圖第四十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日電