防雷知識講座課件

7/23/20231目錄第一章雷電及其雷電的危害第二章雷電的種類第三章雷電的入侵途徑第四章防雷的幾個關(guān)鍵技術(shù)第五章防雷器的原理和分類第六章總體防雷設(shè)計原則第七章維護(hù)常識第八章參考標(biāo)準(zhǔn)

7/23/20232一、雷電及其雷電的危害雷電是一種自古以來就有的自然現(xiàn)象，雷電促使了人類的誕生，點燃了人類的文明。是雷電擊燃了古代的樹木，形成大火，燒死了林中的野獸，使古人類學(xué)會了取火與熟食，開始了人類的文明史。什么是雷電？雷電是一種大氣放電現(xiàn)象，其成因很復(fù)雜。在夏天的午后或傍晚，地面的熱空氣攜帶大量的水汽不斷的上升到高空，形成大范圍的積雨云，積雨云的不同部位聚集著大量的正電荷或負(fù)電荷，形成雷雨云，而地面因受近地面雷雨云的電荷感應(yīng)，也會帶上與云底相反符號的電荷。當(dāng)云層里的電荷越積越多，達(dá)到一定強度時，就會先在云層之間或云層與大地之間某處的空氣擊穿電離，打開一條狹窄的通道強行放電。當(dāng)云層放電時，由于云中的電流很強，通道上的空氣瞬間被燒得很灼熱，溫度高達(dá)6000—20000℃，通道中的氣體進(jìn)一步大量電離，從而發(fā)出耀眼的強光，這就是閃電，而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹，同時也會使水滴汽化膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。7/23/20233雷電的危害當(dāng)人類社會進(jìn)入電子信息時代后，雷災(zāi)出現(xiàn)的特點與以往有極大的不同，可以概括為：（1）受災(zāi)面大大擴大，從電力、建筑這兩個傳統(tǒng)領(lǐng)域擴展到幾乎所有行業(yè)，特點是與高新技術(shù)關(guān)系最密切的領(lǐng)域，如航天航空、國防、郵電通信、計算機、電子工業(yè)、石油化工、金融證券等；（2）從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵。從閃電直擊和過電壓波沿線傳輸變?yōu)榭臻g閃電的脈沖電磁場從三維空間入侵到任何角落，無孔不入的造成危害，因而防雷工程已從防直擊雷、感應(yīng)雷進(jìn)入到防雷電電磁脈沖（LEMP）。前面是指雷電的受災(zāi)行業(yè)面擴大了，這兒指雷電災(zāi)害的空間范圍擴大了。例如2000年7月25日14點40分左右，一次閃電造成上海漕寶路桂箐路附近兩家單位同時受到雷災(zāi)，而不是以往的一次閃電只有一個建筑物受損；7/23/20234（3）雷災(zāi)的經(jīng)濟損失和危害程度大大增加了，它襲擊的對象本身的直接經(jīng)濟損失有時并不太大，而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟損失和影響卻難以估計。例如2019年8月27日凌晨2點，某尋呼臺遭雷擊，導(dǎo)致該臺中斷尋呼數(shù)小時，其間接損失是有限的，但間接損失將大大超過直接損失。（4）產(chǎn)生上述特點的根本原因，也就是關(guān)鍵性的特點是雷災(zāi)的主要對象已集中在微電子器件設(shè)備上。雷電本身并沒有變，而是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人類社會的生產(chǎn)生活狀況變了。微電子技術(shù)的應(yīng)用滲透到各種生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，微電子器件極端靈敏這一特點很容易受到無孔不入的LEMP的作用，造成微電子設(shè)備的失控或者損壞?！袄妆┤罩笖?shù)”和“年雷暴日數(shù)”“雷暴日指數(shù)”也叫雷電日數(shù)，即只要在一天內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過雷暴，聽到過雷聲，而不論雷暴延續(xù)了多長時間，都算作一個雷電日?！澳昀妆┤諗?shù)”等于全年雷暴日數(shù)的總和。根據(jù)中國氣象局有關(guān)雷暴日數(shù)的規(guī)定，年雷暴日數(shù)在40天—90天屬多雷區(qū)，90天以上屬強雷區(qū),我國70%以上地區(qū)都在多雷區(qū)到強雷區(qū)的范圍內(nèi)，雷電災(zāi)害十分嚴(yán)重。7/23/20235我國大部分地區(qū)每年二、三月份就進(jìn)入了雷暴期。雷暴的一般規(guī)律是：熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)多雷暴，陸地要比海上多雷暴，山坡要比平原多雷暴。全國部分城市年雷暴日數(shù)如下：地名年雷暴日數(shù)地名年雷暴日數(shù)地名年雷暴日數(shù)地名年雷暴日數(shù)北京市36.3上海市28.4黃石市50.4昆明市63.4天津市29.3南京市32.6長沙市46.6麗江縣75.6石家莊市31.2杭州市37.6永州市64.9景洪縣120.8承德市43.7溫州市51.0廣州市76.1拉薩市68.9張家口市40.3合肥市28.2深圳市73.9日喀則市78.8太原市34.5屯溪市60.8珠海市64.2西安市15.6大同市42.3福州市53.0湛江市94.6蘭州市23.6陽泉市40.0廈門市47.4南寧市84.6西寧市31.7呼和浩特36.1三明市67.5桂林市78.2銀川市18.3集寧市43.3南昌市56.4捂州市93.5烏魯木齊9.3沈陽市26.9鷹潭市70.0成都市34.0阿克蘇市33.1長春市35.2濟南市25.4西昌市73.2海口市104.3吉林市40.5鄭州市21.4貴陽市49.4臺北市27.9哈爾濱市32.4武漢市34.2遵義市53.3香港34.07/23/20236雷云起電的機制目前認(rèn)為主要有以下四種：7/23/20237水滴破裂效應(yīng)

云中水滴在高速氣流中作激烈運動，分裂成一些帶負(fù)電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒，后者同時被上升氣流攜帶到高空，前者落在低空，這樣正負(fù)兩種電荷便在云層中被分離，這也就是造成90%的云層下部帶負(fù)電的原因。帶電的云層稱為雷云，雷云是由于大氣的流動而形成的。當(dāng)?shù)孛婧魵獾目諝馐艿綗霟岬牡孛婧婵径蛎浬仙?，又或者比較潮濕的曖空氣與冷空氣相遇而被抬高時，都會產(chǎn)生上升氣流，這些含水蒸氣的氣流上升過程中，溫度逐漸下降，其溫度分布在10℃至-40℃的空間，頂部可延伸到1萬米以上，水蒸氣會逐漸形成雨滴、冰晶，上升的高速氣流使水滴和冰晶作激烈磨擦、沖撞，分裂成帶負(fù)電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒。小顆粒較輕，會被上升氣流帶到高空即云層上部，而大顆粒則沉在云層底部，正負(fù)電荷逐漸在云層內(nèi)分離，這也就是90%的雷云下端帶負(fù)電荷即形成負(fù)閃擊的原因。10%為正閃擊。隨著云層的不停運動，電荷越積越多，同時云層低端電荷在大地上感應(yīng)出異種電荷，形成一個巨大的電容，隨著電荷的積聚，場強不斷增大，當(dāng)場強達(dá)到空氣擊穿的強度時，就會產(chǎn)生放電，這就是閃電。其中對地閃電稱直擊雷，也叫落地雷，世界上錄得最大的直擊雷電流為430KA。

7/23/20238吸電荷效應(yīng)由于宇宙射線或其它電離作用，大氣中存在正負(fù)離子，又因為空間存在電場，在電場力的作用下，正負(fù)粒子在云的上下層分別積聚，從而使雷雨云帶電，又稱感應(yīng)起電。天空中的云層相互間的高速運動、劇烈的磨擦，使云層漸漸產(chǎn)生電荷，在地磁場的切割作用下，正負(fù)電荷逐漸分離，一般情況下高端云層帶上正電荷，低端云層帶上負(fù)電荷，這主要由云層的運動方向和地磁場決定。低端云層在其下面大地的物體上也感應(yīng)出大量的異種電荷，這樣，云層與大地間形成一個極大的電容，當(dāng)其場強達(dá)到一定強度時，就會產(chǎn)生對地放電，這就是雷電現(xiàn)象，當(dāng)然，云層的運動復(fù)雜多變，所以也就有云層內(nèi)放電和云層間放電的現(xiàn)象出現(xiàn)。

水滴凍冰效應(yīng)水滴在結(jié)冰過程中會產(chǎn)生電荷，冰晶帶正電荷，水帶負(fù)電荷，當(dāng)上升氣流把冰晶上的水分帶走時，就會導(dǎo)致電荷的分離，而使雷雨云帶電。7/23/20239溫差起電效應(yīng)實驗證明在冰塊中存在著正離子（H+）和負(fù)離子（OH-），在溫度發(fā)生變化時，離子發(fā)生擴散運動并相互分離。積雨云中的冰晶和雹粒在對流的碰撞與摩擦運動中會造成溫度差異，并因溫差起電，帶電的離子又引重力和氣候作用而分離擴散，最后達(dá)到一定的動態(tài)平衡。

7/23/202310++++++

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總的說來，雷云起電可能是某一機制，也可能是多種機制的效應(yīng)而產(chǎn)生的。當(dāng)然雷云的運動復(fù)雜多變，故有云層對地放電、云層與云層間的放電和云層內(nèi)放電的現(xiàn)象。如下圖所示：

+++++++++++雷云對地、雷云對雷云、雷云內(nèi)閃擊示意圖

7/23/202311當(dāng)雷云來臨時，地面上的一切物體，尤其是架空金屬導(dǎo)線，由于靜電感應(yīng)，都聚集了大量的極性相反的被束縛電荷，在雷云對地或雷云對雷云閃擊放電后，云層中電荷迅速消失，這時地面上物體尤其是導(dǎo)體，雖然沒遭直接雷擊，但已聚集的束縛電荷就變成了自由電荷，從而產(chǎn)生出很高的感應(yīng)過電壓，其幅值往往達(dá)到幾萬至幾十萬伏，這種過電壓往往會造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)線、接地不良的金屬導(dǎo)管和大型的金屬設(shè)備放電而引起電火花，從而引起火災(zāi)、爆炸，危及人身和設(shè)備安全。

7/23/202312二、雷電的種類7/23/202313++++++++

_______直擊雷（危害對象：地面上的樹木、人、動物、建筑物、各種設(shè)施、電子設(shè)備等）

直擊雷是指帶電云層與大地上某一點之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，直擊雷威力巨大，雷電壓可達(dá)幾萬伏至幾百萬伏，瞬間雷電流可達(dá)十幾萬安，在雷電通路上，物體會被高溫?zé)齻踔寥诨?，通常在建筑物頂部安裝避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)來防直擊雷。一般建筑物都已采取防直擊雷措施。（研究表明：直擊雷雷電中心溫度為太陽表面的5～6倍；人被雷電擊中的幾率介于1/200000至1/400000之間；雷電有時會電擊同一地方兩次甚至3次；高的建筑物更易被擊中。根據(jù)記錄：直擊雷最大430kA，平均都有30kA,足以點燃100萬個燈泡一小時）。

雷云++++++++++++++++++++++++++++7/23/202314

雷電感應(yīng)（危害對象：主要是電力系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、電工設(shè)備，如計算機系統(tǒng)、交換機系統(tǒng)、電廠、監(jiān)控系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等）：

雷電感應(yīng)是指當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云層所帶電荷迅速消失，而地面上某些范圍由于散流電阻大，電荷瞬間沒法散去，以致出現(xiàn)局部高電壓，或者由于直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流產(chǎn)生強大的電磁波，周圍的導(dǎo)線或金屬物因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象。雷電感應(yīng)產(chǎn)生兩種效應(yīng)：靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。

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+++++++靜電感應(yīng)示圖(雷擊后)(雷擊前)+++++++++++++++++++++++

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I07/23/202316雷擊前，雷云對地間場強達(dá)臨界狀態(tài)，地面上物體凝聚了異性電荷并被束縛??；當(dāng)突破了臨界狀態(tài)后，象電容一樣對地面某一點放電，如鄰近某建筑物或避雷針，雷云電荷迅速與大地電荷中和，形成瞬間巨大電流即雷電流入地，而線路上電荷無通道直接與異電荷中和，當(dāng)其受到的束縛失去后，必定往低電位的地方流去，形成感應(yīng)雷電流。

7/23/202317三、雷電的入侵途徑

直擊雷雷擊對地放電電壓低則幾百萬伏，高則數(shù)千萬伏。

采用避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線可做到有效防護(hù)。

7/23/202318感應(yīng)雷通過導(dǎo)線引入遠(yuǎn)端導(dǎo)線因遭雷擊而產(chǎn)生的感應(yīng)電流進(jìn)入到設(shè)備，從而使設(shè)備損壞。

7/23/202319第一種情況：當(dāng)直擊雷擊中避雷針，從引下線流過的巨大電流會產(chǎn)生極強的磁場沖擊波，近距離感應(yīng)建筑物內(nèi)的金屬導(dǎo)線，形成感應(yīng)過電壓，從而損壞設(shè)備而且經(jīng)引入線泄入大地的雷電流由于散流電阻的作用，會抬升地電壓，如100KA雷電流，地阻為1Ω時，地電壓全抬升至100KV，這100KV的電壓會加到建筑物內(nèi)的設(shè)備接地線上，如果沒采取防雷措施，將會危及人身和設(shè)備的安全，由于避雷針的引雷作用，未產(chǎn)生直擊雷時往往已將雷電引入，這就是未聞雷響而有設(shè)備損壞的原因。

第二種情況：當(dāng)遠(yuǎn)端的導(dǎo)線因直接雷擊或因直擊雷而產(chǎn)生感應(yīng)電壓會沿導(dǎo)線傳導(dǎo)過來。

當(dāng)云層間放電時，強大的電磁波會在鄰近的地面上的金屬導(dǎo)線感應(yīng)出電荷，形成沖擊電壓。另外，內(nèi)部操作過電壓，如變壓器的空載、電機的啟動、開關(guān)的開啟等，也會引起幾千安的脈沖沖擊電流，通過線纜引入，破壞電子設(shè)備。由以上介紹可知，感應(yīng)雷對建筑物內(nèi)設(shè)備的是多途徑的，如果我們能針對每個途徑采取措施，那么就可以消除雷害，避免雷損。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全世界每年因雷電感應(yīng)引起的電涌造成的損害約幾十億美元，在歐美國家每年有20%－30%的電腦故障是因感應(yīng)雷引起，在德國每年有近4000萬美圓的設(shè)備受到破壞，在廣東省每年因雷電造成直接經(jīng)濟損失達(dá)數(shù)億元。

7/23/202320四、防雷的幾個關(guān)鍵技術(shù)

7/23/2023211.接地

一個建筑物有一個良好的接地系統(tǒng)是為了保證設(shè)備正常運行和人身的安全。如果接地系統(tǒng)不好，就會引起設(shè)備運行不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)故障，燒壞元件，嚴(yán)重的還危及人員的安全。特別是通訊設(shè)備的工作參考地、防雷地等更要求有一個較低地阻的接地系統(tǒng)。在現(xiàn)代的建筑物內(nèi)，往往有許多不同性質(zhì)的電氣設(shè)備，因而需要有多個接地裝置，如防雷接地、電氣安全接地、交流電源工作接地、通訊及計算機系統(tǒng)接地等。如果各系統(tǒng)分別單獨做一地網(wǎng)，即采用獨立接地時，雖然各系統(tǒng)之間不會造成互相干擾，但是當(dāng)發(fā)生雷擊時，各系統(tǒng)就會因接地點的不同造成各系統(tǒng)的接地電位差異，這就會使電子設(shè)備因這瞬間的高電位差而被擊穿。在實際運行中，電源、邏輯、安全保護(hù)和防雷各自獨立的電子系統(tǒng)被雷擊損壞的機率遠(yuǎn)遠(yuǎn)比共用接地系統(tǒng)的要高得多。

其次，一座建筑物內(nèi)要求分別設(shè)置幾個相互獨立的接地系統(tǒng)是相當(dāng)困難的。因為要避免雷擊時造成高電位反擊，各接地網(wǎng)間最小要有幾米至20米距離。同時要與各地下金屬管道、電纜金屬屏蔽層、各大金屬構(gòu)件都要有足夠距離。這在實際施工中是很難作到的。所以獨立接地系統(tǒng)已不適應(yīng)現(xiàn)代通訊技術(shù)迅猛發(fā)展的需要。GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第6.3.3條規(guī)定，每棟建筑物本身應(yīng)采用共同接地系統(tǒng)，當(dāng)互相鄰近的建筑物之間有電力和通信電纜連通時，宜將其接地裝置互相連接。7/23/202322共用接地系統(tǒng)是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個地網(wǎng)上來，或者將各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)通過地下或地上用金屬聯(lián)接起來，使他們之間成為電氣相通的統(tǒng)一地網(wǎng)，這樣更能發(fā)揮等電位及屏蔽作用。在實際施工中，我們通常要求地網(wǎng)與大樓主鋼筋連接起來，實際上是將我們外做地網(wǎng)與大樓的基礎(chǔ)地網(wǎng)連接起來。一般來說，接地電阻越低，防雷得到的改善越多，但不能由于要達(dá)到某一很低的接地電阻而花費過大，一般要求不大于4歐即可。當(dāng)然，某種設(shè)備對防雷地、交流工作地、直流工作地、安全保護(hù)地的具體地阻值要求會有所不同，當(dāng)采用共地系統(tǒng)時，其地阻應(yīng)滿足其中最小值的要求。接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷、感應(yīng)雷或其他形式的過電壓沖擊，最終都需要把雷電流泄入大地，因此，沒有合理而良好的接地系統(tǒng)是不能可靠地避雷的。接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時間就越短，危險性就越小。采取共用接地的方法將避雷地，電器安全接地、交流地、直流地統(tǒng)一為一個接地裝置，如有特殊要求設(shè)置獨立地，則應(yīng)在兩地網(wǎng)間用地網(wǎng)保護(hù)器連接，這樣，兩地網(wǎng)之間平時是獨立的，防止干擾，當(dāng)雷電流來到時兩地網(wǎng)間通過地極保護(hù)器瞬間連通，形成等電位，避免產(chǎn)生反擊。

7/23/202323對于避雷技術(shù)來說，對于一般建筑物接地電阻不應(yīng)大于10歐姆GB50057—94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》即可，對于機房接地電阻須小于4歐姆《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》GB50174—93（對于數(shù)據(jù)局機房來說，接地電阻要求≤1Ω）。在此舉例說明為何必須共地，如圖：

電力線

設(shè)備1

設(shè)備2信號線

G2

G1BA1Ω

Ω

Ω

117/23/202324假設(shè)避雷器性能優(yōu)良，10KA雷電流全部泄入地，則G1點電位將為10KV，這10KV電位會加到電源線的輸入端A，而G2為零電位即機殼為零電位，此時電源的輸入端與機殼之間的電位差將達(dá)到10KV，電源端將被過電壓損壞，為了避免這種情況，應(yīng)將G1和G2連接起來共地。

當(dāng)然，是否G1、G2共地就解決問題了呢？再來看看。G2與G1連通后，機殼變?yōu)?0KV，故而會將通信口擊壞，所以信號線也必須安裝避雷器；從信號端口來分析其結(jié)果一樣。有人單一注重電源防雷，有人單一注重信號防雷，而沒有從系統(tǒng)的角度出法來防雷。

7/23/2023252.防雷等電位連接

7/23/202326等電位連接是把建筑物內(nèi)、附近的所有金屬物，如混凝土中的鋼筋、等金屬管道，電纜屏蔽層等用電氣連接的方法連接起來，使整座建筑物成為一個良好的等電位體。其目的在于減少需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和系統(tǒng)之間的電位差。當(dāng)雷擊發(fā)生時，在這建筑物內(nèi)部和附近大體上是等電位的，不會產(chǎn)生電位差，因而不會發(fā)生高電位反擊而危及人身設(shè)備的安全，至于象電源線、信號線等一切與外界有聯(lián)系的金屬線路，因不能直接與其他金屬導(dǎo)體直接相連，必須安裝避雷器，并且避雷器的接地端與建筑物的避雷接地裝置直接連接，當(dāng)雷擊產(chǎn)生時，避雷器瞬間連通，形成等電位。

雷電保護(hù)等電位棒外部的LPS基地接地極UPS

設(shè)備電話水管防雷等電位連接示圖7/23/2023273.屏蔽和分區(qū)防雷保護(hù)

從雷電的入侵途徑可知，雷電會產(chǎn)生強大的電磁波，在周圍的導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，甚至構(gòu)成對電子設(shè)備的直接沖擊損壞，據(jù)資料統(tǒng)計：2.4高斯的電磁波沖擊就能造成電子設(shè)備的誤動，所以必須做好屏蔽措施，減少雷電磁波的破壞，包括外部的屏蔽措施，適當(dāng)?shù)牟季€措施，線路的屏蔽措施等。0A區(qū)DC1區(qū)2區(qū)屏蔽1屏蔽20B區(qū)B電纜線++++++

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——屏蔽37/23/202328建筑物結(jié)構(gòu)屏蔽混凝土結(jié)構(gòu)建筑物正面接地參考點接地鋼板環(huán)形接地極絕緣支架加強筋7/23/202329建筑物頂部的防雷連接通過火花隙連接CPUEBBRD數(shù)據(jù)線上部樓層房頂?shù)叵率抑苯舆B接下部樓層7/23/202330如上兩圖所示，當(dāng)鄰近雷擊時，巨大的雷電流產(chǎn)生強大的電磁波，首先受到建筑物外墻中鋼筋網(wǎng)的屏蔽作用而有所衰減，當(dāng)設(shè)備所在的機房采取屏蔽措施時，受到第二次屏蔽而減弱，當(dāng)?shù)竭_(dá)機房內(nèi)時，還受到機殼的屏蔽而減弱，屏蔽層越多，屏蔽效果就越好。IEC根據(jù)雷電磁波的嚴(yán)重程度而將雷電保護(hù)區(qū)從外到內(nèi)劃分為0、1、2、3等區(qū)，如上圖所示。

最外面是0區(qū)，又分為0A和0B區(qū)，0A區(qū)在避雷針保護(hù)范圍之外，易遭直接雷擊，為最危險區(qū)域，0B在避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)，不會遭直接雷擊，但從0A區(qū)來的電磁波并未受到屏蔽而減少，受到建筑物鋼筋外墻屏蔽的空間也即建筑物內(nèi)部為1區(qū)，雷電磁波受到了一層屏蔽而衰減，當(dāng)再受到一層屏蔽后的空間定為2區(qū)，直到3區(qū)、4區(qū)等，越往內(nèi)部，危險程度就越低。我國的絕大多數(shù)機房是無法象上圖中所示牌2區(qū)位置的，一般是一個大廳，與0區(qū)僅一墻之隔，內(nèi)設(shè)各種電子設(shè)備，所以必須做好機房的屏蔽措施，這樣的效果相當(dāng)于IEC的2區(qū)位置，另外，電子設(shè)備的金屬外殼也是一層屏蔽，使設(shè)備內(nèi)元器件受電磁波影響機會大大減少。

7/23/202331從上可知，保護(hù)區(qū)的界面是通過外部的防雷系統(tǒng)，建筑物的鋼筋混凝土及金屬外殼等所構(gòu)成的屏蔽層而形成的，各種電氣通道及金屬管道則通過這些界面，一股應(yīng)將各種金屬構(gòu)件在保護(hù)區(qū)分界面做等電位連接，如非帶電金屬管道直接連接，帶電金屬導(dǎo)體必須通過防雷器進(jìn)行連接，選用防雷器時，應(yīng)根據(jù)所在界面選用不同級別的防雷器。

7/23/202332建筑物防雷分類：（GB50057—94）

建筑物應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類：

7/23/202333一：遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第一類建筑物：

1：凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。2：具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。3：具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。

7/23/202334二：遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第二類建筑物：

1：國家級重點文物保護(hù)的建筑物。2：國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。3：國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經(jīng)濟有重要意義且裝有大量電子設(shè)備的建筑物。4：制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。5：具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。6：具有2區(qū)或11區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。7：工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。8：預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。

7/23/202335三：遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第三類建筑物：

1：省級重點文物保護(hù)的建筑物及省級檔案館。2：預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。3：預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。4：預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a的一般性工業(yè)建筑物。5：根據(jù)雷擊后對工業(yè)生產(chǎn)的影響及產(chǎn)生的后果，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀?、地形、地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素，確定需要防雷的21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)危險環(huán)境。6：在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物；在平均雷暴日大于或等于15d/a的地區(qū)，高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。

7/23/202336五.防雷器的原理與分類

防雷器

的作用就是在最短時間內(nèi)將線路因雷產(chǎn)生的大量浪涌電流釋放入地網(wǎng)，使線路與地網(wǎng)間形成瞬態(tài)等電位連接，從而保護(hù)設(shè)備不被損毀，當(dāng)防雷器兩端電壓降到一定值時，又恢復(fù)到斷路狀態(tài)，保證線路的正常使用。

根據(jù)雷電流大、防雷器存在殘壓及設(shè)備耐沖擊水平低的特性，應(yīng)遵循多級保護(hù)，層層瀉能的原則，來選擇安裝避雷器。

7/23/202337

1：電壓開關(guān)型：

無電涌出現(xiàn)時為高阻抗，當(dāng)出現(xiàn)電壓電涌時突變?yōu)榈妥杩?。通常采用放電間隙、充氣放電管、閘流管和三端雙向可控硅元件作這類SPD的組件。有時稱這類SPD為“短路開關(guān)型”或“克羅巴型”SPD。

2：限壓型：

無電涌出現(xiàn)時為高阻抗，隨著電涌電流和電壓的增加，阻抗跟著連續(xù)變小。通常采用壓敏電阻、抑制二極管作這類SPD的組件。有時稱這類SPD為“鉗壓型”SPD。

3：組合型：

由電壓開關(guān)型組件和限壓型組件組合而成，可以顯示為電壓開關(guān)型或限壓型或這兩者都有的特性，這決定于所加電壓的特性。

7/23/202338根據(jù)其用途可分為：１.電源防雷器：

Ａ.第一級電涌保護(hù)器，即避雷器，如BVB-SALTEK的FLP-A60系列，測試波形為10/350μS波形；由于壓敏型過壓保護(hù)器的優(yōu)點，其通流量也可以做得很大，很多情況下用大通流量的壓敏型SPD做第一級防雷器，如FLP-V系列、防雷箱等；Ｂ.電源第二級防雷器，如BVB-SALTEK的SLP-V系列。Ｃ.電源第三級保護(hù)電涌保護(hù)器，即精細(xì)浪涌保護(hù)器，如DA-275BFG\PSS-D6P-10防雷插座系列。２.信號防雷器：A.電話撥號線防雷器RJ45/11-TELE/4；B.網(wǎng)絡(luò)線路防雷器RJ45-E100/4，集中式防雷單元（可對24條網(wǎng)線提供保護(hù)，型號DL-100RACKPANEL24PORTS）；C.DDN專線防雷器RJ45-DDN/4；D.控制線防雷器BLD、BRD、QRD等等；E.天饋線防雷器HX、ZX系列等。7/23/202339防雷器的分級（根據(jù)德國DINVDE0675-6標(biāo)準(zhǔn)）：B級：能轉(zhuǎn)移直接雷擊雷電流的防雷器；C級：能轉(zhuǎn)移雷擊點附近和更遠(yuǎn)點及開關(guān)操作浪涌的防雷器；D級：能保護(hù)單個儀器或儀器組合過電壓的防雷器，連接在插座上。7/23/202340防雷器參數(shù)解釋：

1：最大持續(xù)工作電壓Uc：可以持續(xù)加在防雷保安器上的交流電壓有效值和直流電壓最大值。該值即額定電壓值。

2：標(biāo)稱導(dǎo)通電壓Un：含串聯(lián)間隙的防雷保安器，在增加直流電壓時若發(fā)生放電，將直流電壓調(diào)整到1mA時防雷保安器的端電壓。

3：標(biāo)稱放電電流In：防雷保安器不發(fā)生實質(zhì)性破壞而能通過規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形的最大限度的沖擊電流峰值。又稱沖擊通流容量。本標(biāo)準(zhǔn)電流波形為8/20μS。

4：最大放電電流Imax：防雷保安器不發(fā)生實質(zhì)性破壞而能通過電流波形為8/20μS的電流波1次沖擊的電流極限值。有稱極限沖擊通流容量。

5：雷電沖擊電流Iimp：類似于自然雷電特性（峰值、電荷量和比能）10/350μS波形的模擬雷電電流；雷電流電涌保護(hù)器必須能泄放這樣的雷電流次數(shù)而不致?lián)p壞。7/23/202341

6：限制電壓UL（電壓保護(hù)等級）：施加規(guī)定幅值、規(guī)定波形的沖擊波時，在防雷保安器規(guī)定端子間測得的電壓峰值。限制電壓是殘壓的特例。

7：殘壓Ures（電壓保護(hù)等級）：放電電流通過電源防雷保安器時，防雷保安器規(guī)定端子間出現(xiàn)的電壓峰值。

8：漏瀉電流IL：并聯(lián)型電源防雷保安器在施加75%的標(biāo)稱導(dǎo)通電壓Un時，流過電源防雷保安器的電流。

9：操作溫度范圍：保證防雷器可以正常發(fā)揮作用的溫度范圍。10：保護(hù)等級（IP20）：表示外殼強度的術(shù)語。如耐火能力等。11：響應(yīng)時間：從過電壓產(chǎn)生時到防雷保安器響應(yīng)的時間，由過電壓的上升速度和線路電阻決定。12:縱向電壓UL：加在單個導(dǎo)線對地的電壓?？v向電壓向輸入端子與接地殼之間的絕緣部分加載電荷。7/23/20234213:橫向電壓Uq：即由感應(yīng)引起的在電路兩導(dǎo)線之間產(chǎn)生的電壓，它將通過連接裝置向設(shè)備輸入電流。14:傳輸頻率：通信線防雷器的插入損耗<3dB時的頻率。15:插入損耗Ae：在規(guī)定的頻率在系統(tǒng)接入防雷器，帶來的損耗為插入損耗。結(jié)果用分貝表示。16:能比W/R：在脈沖電流(Iimp)的沖擊下，1Ω單位電阻損耗的能量。它等于電流平方的時間積分(W/R=?i2dt)。

7/23/2023437/23/202344附：防雷器圖片7/23/2023457/23/2023467/23/2023477/23/2023487/23/2023497/23/2023507/23/2023517/23/2023527/23/2023537/23/2023547/23/2023557/23/202356六、總體防雷設(shè)計原則

現(xiàn)代建筑物防雷是一項涉及多種學(xué)科的綜合性科學(xué)，是由多方面因素構(gòu)成的一項系統(tǒng)工程，因此必須作深入細(xì)致的調(diào)查研究，以綜合防雷的觀點來考慮，并在工程施工中得到有效的貫徹實施。綜合防雷工程包括外部防雷，內(nèi)部防雷和過壓保護(hù)，三者之間密切相關(guān)，缺一不可。

7/23/202357外部保護(hù)

內(nèi)部保護(hù)

過壓保護(hù)

引下線

接地線

法拉第籠均壓等電位防閃絡(luò)措施避雷針網(wǎng)帶

綜

合

防

雷

框

圖安裝防雷器

雷電防護(hù)

GB50057-94IEC1024-1GB50174-937/23/2023581.外部防雷系統(tǒng)

1：外部防雷系統(tǒng)是整個防雷中最重要的部分，是保護(hù)整個建筑物安全的最重要措施。IEC－102中指出，直擊雷的能量強度98%在200kA以下，巨大能量須由外部防雷系統(tǒng)釋放，必須盡可能選用可靠有效的避雷針，才能有效接閃，并且必須認(rèn)真按GB50057-94規(guī)范來設(shè)計，根據(jù)建筑物的防雷類別，選擇滾球半徑，確定其保護(hù)范圍。2：在工程施工中，還應(yīng)考慮增加引下線的數(shù)量和使用屏蔽電纜，以達(dá)到分流和減少磁場強度的目的。

3：接地系統(tǒng)包括防雷接地，保護(hù)接地，工作接地，信號接地，防靜電接地等，這幾類接地系統(tǒng)彼此的意義，作用和要求是有區(qū)別的，常常分設(shè)獨立接地體，但在遇到雷擊時就會出現(xiàn)事故，最常見的是防雷接地系統(tǒng)對其他接地系統(tǒng)因存在電位差而產(chǎn)生反擊，從而擊壞各類電子設(shè)備。根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》，應(yīng)把所有的接地系統(tǒng)連接起來形成等電位網(wǎng)，國際電工委員會整體防雷理論中，尤其強調(diào)了聯(lián)合接地的要求。7/23/2023594：另一方面，考慮到不同的接地線連接一體，會造成不同接地系統(tǒng)互相干擾，為了解決這個問題，在地線的建造中應(yīng)使用地電位均衡器，將不同地網(wǎng)連接在一起，平時均衡器是斷開的，防止干擾，雷擊瞬間則導(dǎo)通，使不同地網(wǎng)處在相同的電位上，從而保障了設(shè)備的安全。5：良好的接地系統(tǒng)是防雷的基本要求，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》要求，一般機房接地地阻＜4Ω即可。

2.內(nèi)部防雷系統(tǒng)我們要求所有的金屬物體均應(yīng)可靠就近接地做等電位均壓聯(lián)結(jié)，特別是設(shè)備機房內(nèi)的金屬構(gòu)件、機箱、門窗均應(yīng)可靠接地。各種金屬管道、線路的屏蔽層應(yīng)該在進(jìn)入建筑物時做好接地，使整個系統(tǒng)形成一個大的等電位體，避免設(shè)備之間在雷擊的瞬間形成電位差而產(chǎn)生二次閃擊、閃絡(luò)，從而造成損壞設(shè)備現(xiàn)象。

7/23/2023603.過壓保護(hù)

雷電發(fā)生時會產(chǎn)生強大的電磁波，在架空導(dǎo)體上感應(yīng)出過電壓。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由耐壓能力較低的弱電設(shè)備組成，通過各種傳輸線路與外界相連。長距離的傳輸線路極易被雷電感應(yīng)而產(chǎn)生過電壓，輕者造成數(shù)據(jù)傳輸錯誤或信號中斷，重者擊壞設(shè)備，造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為此，在電源和信號線上安裝防雷器，才能有效防止雷電從這些線路入侵從而損壞設(shè)備。在選用防雷器時，應(yīng)遵循多級保護(hù)，層層泄能的原則，有效防止感應(yīng)雷侵害。4.防雷設(shè)備選型和配置

據(jù)IEC統(tǒng)計，雷擊損害電子設(shè)備的事故中，70％是由低壓電力線路引入的過電壓造成的。因此，電源系統(tǒng)的防雷是過壓保護(hù)的重要部分。依據(jù)IEC1312-1中公布的雷電流參數(shù)和雷電流波形圖，超過98%的首次雷擊的最大放電電流為200kA（10／350μs波形），由于外部防雷系統(tǒng)接閃入地和電磁損耗，余下50%的雷電能量由通過建筑物的各管道和線路平均分配。一類防雷200KA，二類防雷150KA，三類防雷100KA。7/23/202361如一棟建筑物為三類防雷建筑物，有水管、三相四線電源線入戶，則電源線流過的雷電流為100KA÷2÷2÷4≈6.25KA。為安全起見，在設(shè)計低壓電力系統(tǒng)的第一級防雷器時，要求其耐受強度符合通流量100kA的標(biāo)準(zhǔn)。其余可按照防雷分區(qū)理論進(jìn)行最合理的分級選配，對通流量的要求逐級降低。在選型時，需注意供電制式，目前國內(nèi)供電制式有：TN－S制、TN－C制、TN－S－C制、TT制、IT制，大多數(shù)是TT或TN-C-S。當(dāng)為TT制式時，必須采用N-PE形式的防雷器，如FLP-V/3+NPE、FLP-V/1+NPE等?？紤]到計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是由耐壓能力較低的弱電設(shè)備組成，這些設(shè)備的信號電平、傳輸速率、帶寬等都有不同的要求，符合防雷要求的同時，也要考慮到對這些設(shè)備的正常工作不能產(chǎn)生任何形式的干擾或中斷，必須針對具體設(shè)備和線路、接口選用防雷器。依據(jù)IEC防雷分區(qū)理論，將信號線路經(jīng)過的區(qū)域分為0-3區(qū)，應(yīng)在兩區(qū)的交界處安裝防雷器。我們選用的信號防雷器已將兩級保護(hù)集中在同一個防雷器內(nèi)。

7/23/2023625.防雷保護(hù)基本原則

欲使設(shè)備得到很好的保護(hù)，首先應(yīng)對其所處的環(huán)境、受雷電影響的程度作出客觀的估計，因它與出現(xiàn)過電壓的幅值、概率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備抗電壓能力、保護(hù)水平和接地等有關(guān)。防雷工作應(yīng)作為一項系統(tǒng)工程來考慮，強調(diào)全面防護(hù)（包括建筑物、傳輸線路、設(shè)備和接地等），綜合治理，且要做到科學(xué)、可靠、實用和經(jīng)濟。

針對感應(yīng)雷瞬時能量較大的特點，根據(jù)IEC國際標(biāo)準(zhǔn)對能量逐級吸收的理論，及防護(hù)區(qū)間量級分類的原則，需要做多級防護(hù)。但是考慮到經(jīng)濟、有效的目的，我們只在必須進(jìn)行防護(hù)的機房設(shè)備的進(jìn)出端口（通常包括電源輸出端和通信線路入口端）安裝合適防雷器；另外對兩個連接電纜距離較遠(yuǎn)的設(shè)備,還需在其聯(lián)接電纜兩端分別安裝合適防雷器；再者就是重要、貴重設(shè)備的電源和信號端口必須加以保護(hù)；以上即為防雷方案設(shè)計中不可或缺的三個基本原則。當(dāng)其他基礎(chǔ)做好后，應(yīng)從三個方面考慮安裝防雷器：

１）.需要防護(hù)空間所有進(jìn)出線路；２）.相距太長的線路；３）.特殊貴重的設(shè)備重點防護(hù)。7/23/2023636.防雷安裝注意事項

1）安裝位置:電源防雷器必須在空氣開關(guān)出線端（負(fù)載側(cè)）并聯(lián)連接，最理想位置是靠近空氣開關(guān)左或右任何一邊，避免電源防雷器之下方有其他設(shè)備裝置。（除接地匯流排外）2）導(dǎo)線連接:防雷器與被保護(hù)電路之間的連接線應(yīng)小于50cm,其線徑盡量與配電電源線的線徑相同。如主配電線徑大于35mm2,則連接線選取35mm2.3）地線連接:根據(jù)VDE-0185Part1安裝準(zhǔn)則，防雷器的地線長度應(yīng)越短越好。防雷器的地線線徑約為總接地母線的線徑的1/2，其上限為25mm2,下限為10mm2,具體選擇見下表：

配電電源線徑

≤35

50

≥70

防雷器連接線線徑

16

25

35

接地連接線徑

10

16

25

7/23/2023644）其它安裝注意要點（1)不可將已被保護(hù)的線路與未保護(hù)的線路并行敷設(shè).（2）始終做到防雷器的地與負(fù)載系統(tǒng)的地相連接.（3）如果防雷器安裝于漏電保護(hù)器（或空開）的下方,所選擇的浪涌漏電保護(hù)器在浪涌保護(hù)器因瞬態(tài)浪涌而發(fā)生動作時,不應(yīng)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。一般而言，應(yīng)選用滿足3kA(8/20us)耐流水平的測試的RCD。(4）IEC60364-4-534標(biāo)準(zhǔn)，在防雷器附加保險絲或空開應(yīng)電路上斷路器及地阻抗的大小來計算選取安裝.

7/23/202365附：電源及信號防雷器安裝示意圖三相四線電源系統(tǒng)防雷保護(hù)示意圖

L1L2L3NPE開關(guān)UPS負(fù)載一級FLP-V/4二級SLP-V/4電源總配電箱機房總電源空氣開關(guān)7/23/202366

單相電源系統(tǒng)防雷保護(hù)示意圖：LNPE開關(guān)UPS負(fù)載總電源

FLP-V/2SLP-V/2空氣開關(guān)7/23/202367三相四線（TN—C—S制式電源避雷器接線圖）：

FLP-V/4交流配電箱L1L2L3NL1L2L3NPE空氣開關(guān)7/23/202368交流配電箱L1L2L3NFLP-V/3+NPE三相四線（TT制式電源避雷器接線圖）：PE或SLP-V/3+NPE空氣開關(guān)7/23/202369數(shù)據(jù)機房防雷示意圖總配電柜市電SLP系列UPS交換機開關(guān)服務(wù)器光端機光纜公用電話網(wǎng)MODEMFLP系列MODEM網(wǎng)線DDN線RJ45/11-TELE/4

RJ45-E100/4

RJ45-DDN/4

7/23/202370銀行網(wǎng)點防雷示意圖RJ45/11-TELE/4

MODEMUPS市電ATMSLP-V/2（單相）

SLP-V/4（三相）RJ45-DDN/4

郵局DDN網(wǎng)公用電話網(wǎng)DTU開關(guān)RJ45-E100/4

7/23/202371監(jiān)控系統(tǒng)防雷器安裝示意圖解碼盒攝象機攝象機電源線19寸錄象機鍵盤Coax－BNC/E2SLP-V/2UPS大樓總配電箱電源線硬盤錄象機解碼盒適配器Coax－BNC/E2FLP-V/4BLD24（兩芯）

SLP-V/2DL－RS/DD9－V247/23/202372七、維護(hù)常識我公司對出售的防雷器實行五年保用，一般情況下是不會出現(xiàn)問題的，但如果由于受到過大的雷電流沖擊或使用期過長或人為因素，均可能出現(xiàn)損壞的情況，從而影響其應(yīng)有的保護(hù)作用。因此，我們要求作日常維護(hù)。①電源防雷器有狀態(tài)指示窗口，若防雷模塊已損壞，窗口會由正常時的綠色變?yōu)榧t色，須及時更換損壞的防雷模塊，否則后端設(shè)備不再受到保護(hù)。②通信信號防雷器正常使用時不影響通信，若防雷器損壞，則會出現(xiàn)線路不通的現(xiàn)象，需要及時更換新的防雷器。③地網(wǎng)系統(tǒng)需要定期檢測，確定其地阻值是否滿足不大于4歐的要求，以及有無銹蝕情況。④要求對安裝的防雷器定期檢查，特別是雷雨過后必須檢查。⑤若無特殊情況，不要拆除防雷器。7/23/202373八、參考標(biāo)準(zhǔn)（一）、國際標(biāo)準(zhǔn)

1．IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》

本標(biāo)準(zhǔn)提供了在直接雷擊及鄰近雷擊情況下，裝有信息系統(tǒng)諸如電子系統(tǒng)的建筑物的LEMP屏蔽措施有效性的評估方法，并且給出與雷電電磁脈沖防護(hù)有關(guān)的建筑物內(nèi)的各種等電位連接措施及各種接地方法的規(guī)則。2．IEC61643《SPD電源防雷器》本標(biāo)準(zhǔn)對用于額定電壓在1000a.c.或1500d.c范圍內(nèi)交直流電源電路和設(shè)備上的電源防雷器分級分類測試和應(yīng)用提出規(guī)范要求。3.IEC61024《建筑物防雷》本標(biāo)準(zhǔn)適用于60米及60米以下一般建筑物防雷裝置的設(shè)計和安裝。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于以下方