第十二章防雷和接地裝置課件

第十二章防雷和接地裝置第一節(jié)信號設(shè)備防雷第二節(jié)信號設(shè)備接地裝置第十二章防雷和接地裝置第一節(jié)信號設(shè)備防雷1第一節(jié)信號設(shè)備防雷 1、雷害及防雷 2、信號設(shè)備防雷 3、防雷元器件 4、信號設(shè)備浪涌保護器第一節(jié)信號設(shè)備防雷 1、雷害及防雷21、雷害及防雷1）雷電分類

直擊雷直接擊在建筑物、構(gòu)筑物、地面突出物或大地并產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力的雷電放電。感應(yīng)雷

雷電流的強大電場和磁場作用在鄰近的導(dǎo)線或電子、電氣設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的靜電感應(yīng)過電壓和過電流及電磁感應(yīng)過電壓和過電流。1、雷害及防雷1）雷電分類32）直擊雷的防護

直擊雷防護基本都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)作為接閃器，把雷電流接收下來，然后通過良好的接地裝置迅速而安全把它送回大地。避雷針建筑物接地地網(wǎng)接地端子(測試點)引下線接地線2）直擊雷的防護 直擊雷防護基本都是采用避雷針、避雷帶、避雷42）直擊雷的防護建筑物避雷線2）直擊雷的防護建筑物避雷線53）感應(yīng)雷的防護雷電波侵入

雷擊在輸電線路、電纜或金屬管道上感應(yīng)出的雷電侵入波過電壓能夠沿這些管線侵入室內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備?？v向電壓

導(dǎo)線或設(shè)備對地電壓。每條導(dǎo)線上的折射電壓或反射電壓均為縱向電壓。橫向電壓

兩導(dǎo)線間的電位差。導(dǎo)線過電壓的不平衡，線路阻抗不一致，被保護設(shè)備阻抗及接地電阻的影響等都會造成橫向電壓。3）感應(yīng)雷的防護雷電波侵入63）感應(yīng)雷的防護

為防護感應(yīng)過電壓，在線路上安裝過電壓抑制設(shè)備，即避雷器或防雷器。3）感應(yīng)雷的防護為防護感應(yīng)過電壓，在線路上安裝過電壓抑72、信號設(shè)備防雷1）雷電侵入信號設(shè)備的途徑交流電源侵入雷電沖擊波侵入高壓電線路傳至高壓變壓器，若未裝設(shè)避雷器或其失效，容易侵入低壓設(shè)備。信號傳輸線路侵入與信號系統(tǒng)設(shè)備相連的信號傳輸線路、鋼軌等設(shè)施，遭受直擊雷時產(chǎn)生的電磁脈沖，或信號傳輸線路附近遭受直擊雷，感應(yīng)在信號傳輸線上的電磁脈沖，經(jīng)線路傳導(dǎo)侵入信號系統(tǒng)內(nèi)的過電壓和過電流。2、信號設(shè)備防雷1）雷電侵入信號設(shè)備的途徑81）雷電侵入信號設(shè)備的途徑空間電磁感應(yīng)侵入雷電直擊車站或區(qū)間裝置有信號設(shè)備的建筑物，及配置有信號設(shè)備的場所附近的構(gòu)筑物、地面突出物或大地時，雷電電流的感應(yīng)電磁脈沖將在信號系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生過電壓和過電流。地電位反擊侵入雷擊信號設(shè)備場地建筑物的避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）時，雷電流沿引下線進(jìn)入接地裝置引起地電位升高，會在信號系統(tǒng)接地導(dǎo)體和其他導(dǎo)體間產(chǎn)生反擊雷過電壓。1）雷電侵入信號設(shè)備的途徑空間電磁感應(yīng)侵入92）信號設(shè)備防雷的原則按照分區(qū)、分級、分設(shè)備的防護原則，采用縱向、橫向或縱橫向防護方式

不同雷電活動地區(qū)，應(yīng)采用相應(yīng)的防雷措施；

采用多級防護時，各級防護元件應(yīng)配置合理。

2）信號設(shè)備防雷的原則按照分區(qū)、分級、分設(shè)備的防護原則，采用10第十二章防雷和接地裝置課件112）信號設(shè)備防雷的原則采取屏蔽、等電位連接、良好的接地以及合理布線等措施，改善信號設(shè)備的電磁兼容環(huán)境。信號設(shè)備、器材須具有符合規(guī)定的耐受過電壓、過電流的能力。防雷元器件應(yīng)與被防護設(shè)備匹配設(shè)置，保證雷電感應(yīng)電磁脈沖過電壓限制到被防護設(shè)備的沖擊耐壓水平之下。防雷裝置的設(shè)置、動作和故障狀態(tài)，不得改變被保護系統(tǒng)的電氣性能、不得影響其正常工作，并滿足故障安全原則。

2）信號設(shè)備防雷的原則采取屏蔽、等電位連接、良好的接地以及合123）信號設(shè)備綜合防雷

鐵路信號設(shè)備雷電防護應(yīng)采取綜合防護的方法，主要為三個方面：改善電磁兼容環(huán)境條件，包含屏蔽、等電位設(shè)置以及合理布線；分區(qū)分級設(shè)置防雷保安器；良好的接地措施。3）信號設(shè)備綜合防雷鐵路信號設(shè)備雷電防護應(yīng)采取綜合防護13（1）屏蔽屏蔽，就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護的對象包圍起來，把閃電的脈沖電磁場從空間入侵的通道阻隔起來。

信號機房的建筑物應(yīng)采用法拉第籠進(jìn)行電磁屏蔽，法拉第籠由屋頂避雷網(wǎng)、避雷帶、引下線、機房屏蔽和接地系統(tǒng)構(gòu)成。（1）屏蔽屏蔽，就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護14（2）等電位連接

也稱均衡連接、搭接，是指把各種金屬物用粗的銅導(dǎo)線焊接起來，或把它們直接焊接起來，以保證各個分系統(tǒng)的電位相等，可消除因“地電位驟然升高”而產(chǎn)生的反擊現(xiàn)象。（2）等電位連接 也稱均衡連接、搭接，是指把各種金屬物用粗的15第十二章防雷和接地裝置課件16（3）設(shè)置防雷保安器

凡從室外來的導(dǎo)線（包括電力電源線、電話線、信號線等）都要并聯(lián)（串聯(lián)）一種避雷器接至地線，不僅是在入戶處、在每個需要防雷保護的儀器入機殼處都要安裝，它的作用是把循導(dǎo)線傳入的過電壓波通過避雷器瞬態(tài)分流入地，這也是普遍意義的“防雷”。（3）設(shè)置防雷保安器 凡從室外來的導(dǎo)線（包括電力電源線、電話17（4）傳導(dǎo)

防范“直擊雷”的措施。其作用是把閃電的巨大能量引導(dǎo)到大地耗散掉，不使它對防雷保護的對象產(chǎn)生破壞作用。但是，引導(dǎo)閃電入地的導(dǎo)流線有巨大的作用，會產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，也可能損壞設(shè)備。所以，它必須與其它防雷措施聯(lián)合起來，才能使被保護設(shè)備處于安全狀態(tài)。

室外電子設(shè)備集中的區(qū)域，可在距電子設(shè)備和機房建筑物30m以外的地點安裝多支獨立避雷針。（4）傳導(dǎo) 防范“直擊雷”的措施。其作用是把閃電的巨大能量引18（5）接地

是屏蔽、等電位連接、防雷保安器、傳導(dǎo)等防雷措施的基礎(chǔ)，接地的妥當(dāng)與否，直接影響到防護的效果。（5）接地 是屏蔽、等電位連接、防雷保安器、傳導(dǎo)等防雷措施的193、防雷元器件1）金屬陶瓷放電管金屬陶瓷二極放電管正常情況下不導(dǎo)電，出現(xiàn)過電壓時電極間很快被擊穿，過電壓消失后立即恢復(fù)，但其在兩線間容易產(chǎn)生橫向沖擊電壓。3、防雷元器件1）金屬陶瓷放電管201）金屬陶瓷放電管金屬陶瓷三極放電管

對稱性能好，沖擊放電電壓低、通流容量大、遮光性能好、極間電容小、絕緣電阻高。1）金屬陶瓷放電管金屬陶瓷三極放電管211）金屬陶瓷放電管續(xù)流及切斷放電介質(zhì)得不到恢復(fù)，線路電流一直流過放電管，稱為續(xù)流。串聯(lián)電阻或壓敏電阻器進(jìn)行切斷。主要電氣參數(shù)

直流擊穿（點火）電壓：在放電管極間施加緩慢上升的致使放電管放電間隙發(fā)生擊穿時刻的直流電壓。

標(biāo)稱直流擊穿電壓：放電管直流擊穿電壓的額定值，由廠家給定。

1）金屬陶瓷放電管續(xù)流及切斷222）氧化鋅壓敏電阻器（1）氧化鋅壓敏電阻器

在低電場強度下，其電阻率為1010-1011Ω·m，當(dāng)電場強度達(dá)到106-107V/m時，其電阻驟然下降進(jìn)入低阻狀態(tài)，即壓敏電阻的阻值隨所加電壓而改變。

具有通流量大，非線性特性好、殘壓低、響應(yīng)時間快抑制過電壓能力強；但可能出現(xiàn)短路故障。2）氧化鋅壓敏電阻器（1）氧化鋅壓敏電阻器23（2）劣化指示氧化鋅壓敏電阻器通流量更大，并具有熱熔斷器和報警裝置，使其在失效時能自動脫離使用線路，給出明顯標(biāo)志，并進(jìn)行報警。

（2）劣化指示氧化鋅壓敏電阻器通流量更大，并具有熱熔斷24（3）主要電氣參數(shù)標(biāo)稱電壓（起始動作電壓）：指在規(guī)定的溫度和直流（一般為1mA或0.1mA）下，壓敏電阻器兩端的電壓值。記為V1mA或V0.1mA。漏電流：在25℃或規(guī)定的其他溫度下，施加最大連續(xù)直流電壓（或?qū)嶋H壓敏電壓的75%）時，通過壓敏電阻器中的電流。殘壓：殘壓是指壓敏電阻器流過某一脈沖電流時元件兩端的電壓峰值。沖擊通流容量（最大沖擊電流）：在壓敏電壓變化率不超過±10%，沖擊電流波形為8/20s的條件下,壓敏電阻器所能承受的最大電流。（3）主要電氣參數(shù)標(biāo)稱電壓（起始動作電壓）：指在規(guī)定的溫度和25（4）主要特點壓敏電壓范圍寬，單個電阻片為數(shù)伏到數(shù)千伏響應(yīng)速度快（ns級）沖擊耐流能力和沖擊能量大限制電壓（殘壓）低無續(xù)流壽命長，性價比高這些特點使得氧化鋅壓敏電阻器成為現(xiàn)代防雷技術(shù)中主要的電沖擊保護元件，從而被廣泛應(yīng)用。（4）主要特點壓敏電壓范圍寬，單個電阻片為數(shù)伏到數(shù)千伏263）瞬變電壓抑制器瞬變電壓抑制器（TVS）是一種齊納二極管。它與普通穩(wěn)壓二極管相比，瞬態(tài)功率更大，影響速度快（ns級），漏電流低，保護性能好，但通流容量小，耐浪涌沖擊能力較差。適宜電子設(shè)備防雷。

3）瞬變電壓抑制器瞬變電壓抑制器（TVS）是一種齊納二極274）防雷變壓器是一種加裝有靜電屏蔽層的具有防雷功能的變壓器，是一種用來限制雷電電磁脈沖過電壓的防雷裝置。4）防雷變壓器是一種加裝有靜電屏蔽層的具有防雷功能的變壓284、信號設(shè)備浪涌保護器1）浪涌保護器（SPD）

SPD的作用是把侵入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍之內(nèi)，或?qū)姶蟮睦纂娏餍沽魅氲兀瑥亩Ｗo設(shè)備或系統(tǒng)。SPD由防雷元器件構(gòu)成。4、信號設(shè)備浪涌保護器1）浪涌保護器（SPD）292）信號設(shè)備浪涌保護器的要求按照分區(qū)、分級、分設(shè)備防護和縱向、橫向或縱橫向防護的需要合理選用防雷保安器。當(dāng)防雷保安器處于劣化或損壞狀態(tài)時，須立即自動脫離電路且不得影響設(shè)備正常工作。用于電源電路的防雷保安器，應(yīng)單獨設(shè)置；必須具有阻斷續(xù)流的性能；安裝在分線盤（柜）處、電源防雷箱內(nèi)及工作電壓在110V以上的防雷保安器應(yīng)有劣化指示。按照分區(qū)分級的原則，信號傳輸線的防雷保安器應(yīng)集中設(shè)置在分線盤處。2）信號設(shè)備浪涌保護器的要求按照分區(qū)、分級、分設(shè)備防護和縱向303）電源浪涌保護器外電網(wǎng)引入機房建筑物應(yīng)采用多級雷電防護。

第Ⅰ級設(shè)在戶外交流電源饋線引入處（配電盤）；

第Ⅱ級設(shè)在電源屏電源引入側(cè)；

第Ⅲ級設(shè)在微電子設(shè)備（指計算機終端電源穩(wěn)壓器或UPS電源前）。電源防雷應(yīng)采用信號電源防雷箱方式，信號防雷箱設(shè)置地點應(yīng)符合防火要求。3）電源浪涌保護器外電網(wǎng)引入機房建筑物應(yīng)采用多級雷電防護。31信號樓電源系統(tǒng)防護原理圖信號樓電源系統(tǒng)防護原理圖324）信號傳輸線浪涌保護器室內(nèi)信號傳輸線浪涌保護器

室內(nèi)采集、驅(qū)動信號傳輸線浪涌保護器；

室內(nèi)視頻信號傳輸線浪涌保護器；

室內(nèi)RS232、RS422、RJ45、G.703/V.35等通信接口信號傳輸線浪涌保護器；

其他室內(nèi)信號傳輸線浪涌保護器。室外信號傳輸線浪涌保護器

信號點燈線路浪涌保護器

道岔控制線路浪涌保護器軌道電路浪涌保護器4）信號傳輸線浪涌保護器室內(nèi)信號傳輸線浪涌保護器33ZPW2000A自動閉塞分區(qū)浪涌保護器配置原理圖ZPW2000A自動閉塞分區(qū)浪涌保護器配置原理圖34第二節(jié)信號設(shè)備接地裝置 1、接地的作用和分類 2、地線 3、地網(wǎng) 4、貫通地線 5、接地匯集線第二節(jié)信號設(shè)備接地裝置 1、接地的作用和分類351、接地的作用和分類1）接地的作用所謂接地，就是把設(shè)備的某一部分通過接地裝置同大地緊密連接在一起。

接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障系統(tǒng)正常運行。1、接地的作用和分類1）接地的作用362）接地的分類系統(tǒng)接地在電力系統(tǒng)中將其某一點與大地進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，稱為系統(tǒng)接地或工作接地，如變壓器中性點的接地。保護接地電氣設(shè)備的金屬外殼及支架、電纜的金屬保護層等，由于導(dǎo)體的絕緣損壞后可能帶電，為防止產(chǎn)生過大的對地電壓危及人身安全而設(shè)置的接地，稱為保護接地或安全接地。防雷接地為使雷電流安全地向大地泄放，以保護被擊建筑物或設(shè)備而采取的接地，稱為防雷接地。2）接地的分類系統(tǒng)接地372）接地的分類屏蔽接地為防止外來電磁波的干擾和侵入，以及防止設(shè)備產(chǎn)生的電磁波向外部泄放，而將設(shè)備的靜電屏蔽層進(jìn)行的接地，稱為屏蔽接地。防靜電接地為防止靜電產(chǎn)生事故或影響設(shè)備的正常工作，需要將靜電荷迅速向大地泄放的接地，稱為防靜電接地。邏輯接地為使電子設(shè)備的信號回路具有統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位而進(jìn)行的接地，稱為邏輯接地。2）接地的分類屏蔽接地382、地線

信號設(shè)備應(yīng)設(shè)安全地線、屏蔽地線和防雷地線。

上述地線均由共用接地系統(tǒng)的地網(wǎng)引出。

接地導(dǎo)線上嚴(yán)禁設(shè)置開關(guān)、熔斷器或斷路器。

共用接地系統(tǒng)：把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個地網(wǎng)上，或把各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)通過金屬在地下或地上連接起來，使各接地系統(tǒng)之間成為電氣相通的一個地網(wǎng)。2、地線信號設(shè)備應(yīng)設(shè)安全地線、屏蔽地線和防雷地線。393、地網(wǎng)

地網(wǎng)由各接地體、建筑物四周的環(huán)形接地裝置、基礎(chǔ)