防雷基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、 防雷培訓(xùn)防雷培訓(xùn)青島魯利特科貿(mào)有限公司2008年5月20日主要內(nèi)容主要內(nèi)容 雷電的形成及分類 雷電的危害 雷電的防護(hù) 防雷產(chǎn)品及選擇 接地、屏蔽與等電位連接第一章第一章 雷電的形成及分類雷電的形成及分類一、雷電的形成一、雷電的形成 下行先導(dǎo) 雷電是大氣中的放電現(xiàn)象。在大氣層中，云層間或云和地之間的電位差增大達(dá)到一定程度時(shí)，即發(fā)生猛烈放電現(xiàn)象（閃電）?？梢姡纂姷漠a(chǎn)生首先與大氣層中的云有關(guān)，如層積云、雨層云、積云、積雨云等，最重要的則是積雨云，氣象專業(yè)書中講的積雨云就是指雷雨云。 a. 雷云向下負(fù)閃擊 (占總雷擊90%)b. 大地向上正閃擊c. 雷云向下正閃擊d. 大地向上負(fù)閃擊 在積雨云的生

2、成與發(fā)展的同時(shí)，云體會帶有大量電荷，一般云體上部帶正電荷，中部和下部帶負(fù)電荷，底部又有一部分帶正電荷。當(dāng)濃積云發(fā)展到積雨云階段，其中有的區(qū)域電位梯度大到每厘米幾千伏特，甚至上萬伏特時(shí)，才會有閃電發(fā)生。每次放電時(shí)的電流強(qiáng)度平均有2萬安培左右，放電時(shí)間很短，總的持續(xù)時(shí)間一般為0.2秒；個(gè)別的可達(dá)1.5秒。 二、閃電的分類二、閃電的分類 閃電有枝狀、球狀、片狀、條狀等多種形狀，但經(jīng)常見到的是枝狀閃電，其平均長度是2-3公里，也有可達(dá)20-30公里的。在閃電的同時(shí)，放電的路徑上空氣的溫度瞬息間可以增高幾萬度，空氣因急劇增熱而膨脹就會引起空氣的劇烈振動(dòng)、沖擊、爆炸，產(chǎn)生強(qiáng)烈的雷鳴（打雷），亦稱雷暴。由于

3、光速比聲速快，故先見閃電，后聞雷聲。雷暴在氣象學(xué)里，分鋒面雷暴、氣團(tuán)雷暴、對流性雷暴、平流性雷暴。 三、雷暴日等級劃分三、雷暴日等級劃分 凡在一天之內(nèi)能聽到雷聲的就算一個(gè)雷暴日。地區(qū)雷暴日等級宜劃分為少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)，并符合下列規(guī)定： 1、少雷區(qū)：年平均雷暴日在20天及以下的地區(qū)： 2、多雷區(qū)：年平均雷暴日大于20天，不超過40天的地區(qū)； 3、 高雷區(qū)：年平均雷暴日大于40天，不超過60天的地區(qū)； 4、強(qiáng)雷區(qū)：年平均雷暴日超過60天以上的地區(qū)。第二章第二章 雷電的危害雷電的危害 雷電是夏季經(jīng)常出現(xiàn)的一種天氣現(xiàn)象，雷災(zāi)對自然資源和人類創(chuàng)造的物質(zhì)文明構(gòu)成巨大的威脅。那么雷電是怎樣造成

4、災(zāi)害的呢？ 雷電的危害主要有直擊雷、雷電感應(yīng)、雷電波侵入和地電壓反擊四種形式。其中又以感應(yīng)雷和電壓反擊對弱電設(shè)備破壞能力最強(qiáng)。具體表現(xiàn)為直接雷擊、雷電感應(yīng)、靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、雷電波侵入、雷擊電磁脈沖。 一、直接雷擊： 雷電直接擊在建筑物上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力者。在雷暴活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，雷云直接通過人體，建筑物或設(shè)備等對地放電所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象。稱之為直接雷擊。此時(shí)雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位。雷電擊中人體、建筑物或設(shè)備時(shí)，強(qiáng)大的雷電流轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。該能量可以熔?0-200立方米的鋼材。因此雷擊電流的高溫?zé)嵝?yīng)將灼傷人體、引起建筑物燃燒，使設(shè)備部件熔化。在雷電流流過的通

5、道上，物體水分熱氣化而激烈膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力。該機(jī)械力可以達(dá)到5000-6000N，因而可使人體組織、建筑物結(jié)構(gòu)、設(shè)備不見等斷裂破壞，從而導(dǎo)致人員傷亡、建筑物破壞，以及設(shè)備毀壞等。 沖擊接地電阻上的壓降 配電柜被雷擊壞 直擊雷保護(hù)系統(tǒng)下的分雷電流 二、雷電感應(yīng)： 直接雷擊時(shí)，在雷擊的通路雷電流變化梯度很大，會產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場，使得周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向周圍物體放電，如附近有可燃物就會引發(fā)火災(zāi)和爆炸，如感應(yīng)到正在聯(lián)機(jī)的導(dǎo)線上就會對設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞性。 雷電放電的電涌起因 三、 靜電感應(yīng)： 帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場將會在架空明線上感生出被電場束縛的正電荷

6、。當(dāng)雷云對地放電或?qū)υ崎g放電時(shí)，云層中的負(fù)電荷在一瞬間消失了（嚴(yán)格說是大大減弱），那么在線路感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛，在電勢能的作用下，這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊，從而對電器設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響。 雷電傳播的途徑 四、電磁感應(yīng)： 雷擊發(fā)生在供電線路附近，或擊在避雷針上產(chǎn)生較大的交變電磁場，此交變磁場的能量將感應(yīng)于線路并最終作用到設(shè)備上，對用電設(shè)備造成極大危害。五、雷電波侵入： 由于雷電對架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備。 六、雷擊電磁脈沖： 作為干擾源的直接雷擊和附近雷擊所引起的效應(yīng)。絕大多數(shù)是通過連接導(dǎo)體的干擾

7、，如雷電流或部分雷電流、被雷電擊中的裝置的電位升高以及磁輻射干擾。 雷擊的例子雷擊的例子 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國35個(gè)自治區(qū)、直轄市、計(jì)劃單列市、700多個(gè)市縣，共發(fā)生典型雷電災(zāi)害1902例。造成人員傷亡事件808起，直接經(jīng)濟(jì)損失上千萬元以上的事例百起，百萬元以上的事例為19起。（1） 2000年9月21日 中國北京首都機(jī)場三處遭雷擊,擊壞部分設(shè)備。（2） 2000年9月2021日，北京大范圍遭雷擊，擊壞延慶、順義、房山等多個(gè)單位的計(jì)算機(jī)、通信等設(shè)備。（3） 2000年8月8日四川人和鎮(zhèn)重慶華新國際城市發(fā)展有限公司遭雷擊，擊壞兩個(gè)衛(wèi)星天線，直接經(jīng)濟(jì)損失102萬元，間接經(jīng)濟(jì)損失15萬元。（4） 20

8、00年7月17日天津大港區(qū)浮板玻璃有限公司遭雷擊，自動(dòng)化生產(chǎn)線因雷擊發(fā)生故障，稱重傳感器被損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失3萬元，停產(chǎn)三天，間接經(jīng)濟(jì)損失約80萬元。（5） 2000年7月16日天津西青開發(fā)區(qū)今晚報(bào)社造紙有限公司遭雷擊，生產(chǎn)供電線路被雷擊癱瘓，設(shè)備損壞，經(jīng)濟(jì)損失約3.8萬元。（6） 2000年7月16日天津市市內(nèi)電話局下屬煙臺道局和王頂?shù)叹衷饫讚?，?jīng)濟(jì)損失約6萬元。（7） 2000年7月16日，天津西青開發(fā)區(qū)蘇波洛克水損失60萬元。（8） 2000年7月11日韶關(guān)市西郊收費(fèi)站遭雷擊擊壞收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)，大泥有限公司遭雷擊，擊壞程控交換機(jī)、內(nèi)部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，經(jīng)濟(jì)損失約1.2萬元。（9） 2000

9、年6月16日襄汾市老東關(guān)街遭雷電，原料庫的棉垛和尼龍垛被雷擊 鶇蠡穡 缶讕繞嗣穡 苯泳 盟鶚?1萬元。（10） 2000年5月25日內(nèi)蒙古包頭鋁業(yè)集團(tuán)電解一、二分公司電解自控系統(tǒng)遭雷擊損失100萬元。（11） 2000年5月17日天津外貿(mào)紙箱廠遭雷擊，致使生產(chǎn)控制線損壞，經(jīng)濟(jì)損失約24萬元。以上統(tǒng)計(jì)僅僅是對雷擊造成的直接損失進(jìn)行評估，由此造成的間接損失并未計(jì)算入內(nèi)。 操作過電壓超過操作過電壓超過15V的起因的起因 切除空載電力線路（或電容器）。 切除空載變壓器。 不接地電網(wǎng)中的接地故障。操作過電壓產(chǎn)生的浪涌比雷電干擾更頻繁。第三章第三章 雷電的防護(hù)雷電的防護(hù) 雷電以其巨大的破壞力給人類社會帶來

10、了慘重的災(zāi)難，尤其是近幾年來，雷電災(zāi)害頻繁發(fā)生，對國民經(jīng)濟(jì)造成的危害日趨嚴(yán)重。我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防雷意識，與氣象部門積極合作，做好預(yù)防工作，將雷害損失降到最低限度。一、現(xiàn)代防雷的特點(diǎn)一、現(xiàn)代防雷的特點(diǎn) 當(dāng)人類社會進(jìn)入電子信息時(shí)代后，雷災(zāi)出現(xiàn)的特點(diǎn)與以往有極大的不同，可以概括為： （1）受災(zāi)面大大擴(kuò)大，從電力、建筑這兩個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到幾乎所有行業(yè)，特點(diǎn)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(jì)算機(jī)、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，無空不入地造成災(zāi)害，因而防雷工程已從防直

11、擊雷、感應(yīng)雷進(jìn)入防雷電電磁脈沖（LEMP）。 （3）雷災(zāi)的經(jīng)濟(jì)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(jì)損失有時(shí)并不太大，而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)損失和影響就難以估計(jì)。（4）產(chǎn)生上述特點(diǎn)的根本原因，也就是關(guān)鍵性的特點(diǎn)是雷災(zāi)的主要對象已集中在微電子器件設(shè)備上。雷電的本身并沒有變，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(diǎn)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。 二、防雷規(guī)范二、防雷規(guī)范 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50057-94) 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范（GB 50343-2004

12、） 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器（GA173-1998） 計(jì)算機(jī)房防雷設(shè)計(jì)規(guī)范( GB50174） 計(jì)算站場地技術(shù)文件（ GB2887-89） 計(jì)算站場地安全要求（ GB9361-88）三、防雷的知識三、防雷的知識（一）建筑物的防雷分類 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。 遇下列情況之一時(shí)，應(yīng)劃為第一類防雷建筑物：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(xiǎn)環(huán)境的建筑物。3、具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)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

13、。 遇下列情況之一，應(yīng)劃為第二類防雷建筑物：1、國家級重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物。 2、國家別的會堂、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(jì)算中心、國際通訊樞紐等對國民經(jīng)濟(jì)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(xiǎn)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(xiǎn)環(huán)境的建筑物。7、工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。8、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級

14、辦公建筑物極其它重要或人員密集的公共建筑物。9、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。 注：預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按本規(guī)范附錄一計(jì)算。 遇下列情況之一時(shí)，應(yīng)劃為第三類防雷建筑物：1、省級重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物及省級檔案館。2、預(yù)計(jì)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(jì)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(jì)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)貧庀蟆⒌匦?、地質(zhì)及周圍環(huán)境等

15、因素，確定需要防雷的21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)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；在平均雷暴日小于或等于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 。 （二）防雷區(qū)的劃分及意義 依據(jù)GB50343建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范，雷電防護(hù)區(qū)的劃分是將需要保護(hù)和控制雷電電磁脈沖環(huán)境的建筑物，從外部到內(nèi)部劃分為不同的雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）：直擊雷非防護(hù)區(qū)（LPZ0A）、直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZ0B）、第一防護(hù)區(qū)（LPZ1）、第二防護(hù)區(qū)（LPZ2）、后續(xù)防護(hù)區(qū)（LPZn）。 如下圖所以： 0A區(qū)DC1區(qū)2區(qū)屏蔽1屏蔽20

16、B區(qū)B電纜線 雷電防護(hù)分區(qū)實(shí)際意義： 可以計(jì)算處各LPZ內(nèi)空間雷擊電磁脈沖的強(qiáng)度，以確認(rèn)是否需采取進(jìn)一步的屏蔽措施。 可以確定等電位連接的位置（一般是各LPZ區(qū)交界處）。 可以確定在不同LPZ交界處選用電涌保護(hù)器的具體指標(biāo)。 可以選定敏感電子設(shè)備的安全放置位置。 可以確定在不同LPZ交界處等電位連接導(dǎo)體的最小芯線截面。 （三）綜合防雷系統(tǒng) 現(xiàn)代防雷技術(shù)是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)愈合理，系統(tǒng)的各個(gè)組成部分（或要素）之間的有機(jī)結(jié)合就越合理，相互之間的作用越協(xié)調(diào)。從而使整個(gè)系統(tǒng)在總體上達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。 建筑物綜合防雷裝置分為兩大部分：外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置，在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)必須將外部防雷裝

17、置和內(nèi)部防雷裝置作為整體統(tǒng)一考慮。 共用接地系統(tǒng)：將各部分防雷裝置、建筑物金屬構(gòu)件、低壓配電保護(hù)線（PE）、等電位連接帶、屏蔽體接地、防靜電接地及接地裝置等連接在一起的接地系統(tǒng)。第四章第四章 防雷產(chǎn)品及選擇防雷產(chǎn)品及選擇 現(xiàn)在的防雷產(chǎn)品琳瑯滿目，但概況起來防雷裝置包括接閃器、引下線、接地裝 置、電涌保護(hù)器及其他連接導(dǎo)體的總和。 其中接閃器包括避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)；引下線一般采用圓鋼或扁鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼；接地裝置一般采用角鋼、鋼管或圓鋼；電涌保護(hù)器主要包括電源電涌保護(hù)器和信號保護(hù)器。一、電涌保護(hù)器的主要指標(biāo)一、電涌保護(hù)器的主要指標(biāo) （1）最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc：可能持續(xù)加于電涌保護(hù)器的最大方均

18、根電壓或直流電源，等于電涌保護(hù)器的額定電壓。 （2）標(biāo)稱放電電流In：流過SPD，8/20s 電流波的峰值電流。用于對SPD做 級分類試驗(yàn)，也用于對SPD做 級和 級分類試驗(yàn)的預(yù)處理。 （3）沖擊電流Iimp：類似于自然類電特性（峰值，電荷量和比能）的10/350s波形的模擬雷電電流；雷電流避雷器必須能泄放這樣的雷電流數(shù)次而不損壞。 （4）最大放電電流Imax：流過SPD 8/20s 電流波的峰值電流。用于 級分類試驗(yàn)。 Imax大于In。 （5）電源保護(hù)級別Up：雷電流流過SPD后SPD兩端的電壓值。 電源防雷器工作原理電源防雷器工作原理 當(dāng)電網(wǎng)由于雷擊出現(xiàn)瞬時(shí)脈沖電壓時(shí)，防雷器在納秒內(nèi)導(dǎo)通

19、，將脈沖電壓短路于地泄放，后又恢復(fù)為高阻狀態(tài)，從而不影響用戶設(shè)備的供電。 SPD分類分類 防雷器主要有電壓開關(guān)型SPD和限壓型SPD及組合型SPD。 電壓開關(guān)型SPD:無電涌出現(xiàn)時(shí)為高阻抗，當(dāng)出現(xiàn)電壓電涌時(shí)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做這類SPD的組件。 限壓型SPD：無電涌出現(xiàn)時(shí)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、抑制二極管做這類SPD的組件。 組合型SPD：由電壓開關(guān)型組件和限壓型組件而成。二、電涌保護(hù)器的選擇二、電涌保護(hù)器的選擇建筑物電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級的選擇表 建筑物電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級的選擇表 電子

20、信息系統(tǒng)設(shè)備配電線路浪涌保護(hù)器安裝位置 電子信息系統(tǒng)電源設(shè)備分類示意圖第五章第五章 接地、屏蔽與等電位連接接地、屏蔽與等電位連接 一、接地種類 接地主要包括防雷接地 、交流工作接地 、安全保護(hù)接地 、直流接地 、屏蔽接地與防靜電接地 、功率接地系統(tǒng)。 1、防雷接地： 為把雷電迅速引入大地，以防止雷害為目的的接地。 防雷裝置如與電報(bào)設(shè)備的工作接地合用一個(gè)總的接地網(wǎng)時(shí)，接地電阻應(yīng)符合其最小值要求。 2、交流工作接地 將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)，直接或經(jīng)特殊設(shè)備與大地作金屬連接。 工作接地主要指的是變壓器中性點(diǎn)或中性線（N線）接地。N線必須用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內(nèi)。必須注意，該接線端子不能外露；不能與其它接地系統(tǒng)，如直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接；也不能與PE線連接。 3、安全保護(hù)接地 安全保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。即將大樓內(nèi)的用電設(shè)備以及設(shè)備附近的一些金屬構(gòu)件，有PE線連接起來，但嚴(yán)禁將PE線與N線連接。 4、直流接地 為了使各個(gè)電子設(shè)備的準(zhǔn)確性好、穩(wěn)定性高，除了需要一個(gè)穩(wěn)定的供電電源外，還必須具備一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位?？刹捎幂^大截面積的絕緣銅芯線作為引線，一端直接與基準(zhǔn)電位連接，另一端供電子設(shè)備直流接地。 5、屏蔽