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                                                          防雷知识

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                                                          雷电防护的基本原理及方法

                                                          信息发布:森图防雷>> 防雷知识 被浏览:2170次

                                                          雷电对建筑物及其内部电子设备的危害是多渠道的,有直接雷击,沿电气线路和金属管道侵入的雷电波,还有通过空间辐射来的脉冲电磁场。当前,随着高新技术的广泛应用,各种前进的通信、监测、控制、办公自动化和计算机等电子设备正日益普及地配备于各类建筑物中。由于电子和微电子元件的绝缘强度低,过电压耐受能力差,这些电子设备很容易受

                                                          (一) 接闪
                                                          ????
                                                          接闪器是用来直接接受雷击的部分,它要用良导体材料制成,装设在建筑物的顶部。接闪器的结构有避雷针、避雷带和避雷网,以及兼作接闪器用的金属物面和金属构件。对于比较低矮的厂房和车库,特别是那些要求防雷导线与建筑物内各种金属体和金属管线隔离的场合,一般采用独立避雷针加以?;?。对于重要的民用建筑物,应首先沿其屋脊、屋角、屋檐和檐角等易受雷击的部位环绕设置避雷网或避雷带,然后在屋面的其它部位横竖平行地设置避雷网或避雷带,联成避雷网格。如有高出屋面的物体,则应在其顶部设置避雷针或环状避雷带,并与屋面网格连接。如果突出屋面的物体是出气管和烟囱时,一般可不另装接闪器,但要与屋面避雷网格相连接。通过提前放电的EF接闪端子在它的收集容积内将雷电闪击截获,提供足够的?;そ嵌群捅;ぐ刖?,避免雷电绕击对建筑物造成损坏。

                                                          (二) 分流
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                                                          分流是利用引下线将接闪器接受的雷电流分散引入大地。分流的效果取决于引下线的数量及其排布结构,引下线多,每根引下线通过的雷电流就小,相应的雷电脉冲电磁感应作用就可以减弱。引下线一般用圆钢或扁钢制成,其截面积大小的选择应能保证通过雷电流后不会被熔化。引下线可以利用建筑物的金属构件或利用建筑物的结构钢筋,这些构件和钢筋均应焊接成电气通路。当建筑物较高,引下线很长时,应在建筑物的中间部位增设均压环,以增加分流支路,改善分流条件,同时还能降低反击电压。但采用无屏蔽的引下线时,当较大的、上升陡度很大的雷电流经避雷针通过引下线入地时,在其被?;し段诘纳枋┤曰嵋虻氐缥簧咴斐傻姆椿饕约暗绱鸥杏υ斐傻墓缪沟壤椎绲亩涡вΧ獾轿:?。通过EF专用雷电流下导体能将雷电流安全输送到大地,防止大电流瞬时流过建筑物的钢筋结构时所产生侧跳火造成火灾或人员伤亡事故。下导体是同轴双层屏蔽电缆结构,能最大限度地削减空间交变磁场对弱电设备的影响。

                                                          (三) 均压
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                                                          均压就是指建筑物内的各个部分能够构成同一个电位,即等电位。为了保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压及跨步电压,应将建筑物内各部位的结构钢筋和各种金属设备及金属管线相互电气连接,使它们处于同一电位水平。对于混凝土建筑物,因其内部的结构钢筋大部分都是自然搭接后绑扎的,有利于实现等电位连接。为了改善均压效果,应再有目的地将接闪装置与建筑物的梁、板、柱和基础内钢筋可靠地焊接、绑扎或搭接,同时将各种金属设备和金属管线与它们焊接或卡接来实现均衡电位,以便使整个建筑物成为良好的等电位体。在建筑物的伸缩缝、沉降缝和抗震缝等处要做防雷跨越导线。

                                                          (四) 屏蔽
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                                                          屏蔽的主要目的是对建筑物内的电子设备加以?;?。对于安装有重要电子设备的房间如大型计算机房或配备高精尖电子系统的房间,要采取电磁屏蔽措施,以阻挡或衰减空间辐射来的电磁能量。为了防止雷电脉冲电磁场在电源线和信号线上感应过电压,所有低压电源线和信号线都应采用有金属屏蔽层的电缆,没有屏蔽的导线要穿钢管,利用钢管来屏蔽。另外,还可以将建筑物混凝土结构内的顶板、地板、墙面和梁、柱中的结构钢筋连接起来,构成一个六面体的笼网,使其达到屏蔽条件。根据混凝土结构构造的不同,其墙内和楼板内的钢筋有疏有密,可按各种设备的不同评比要求,增加屏蔽网络的密度。

                                                          (五) 接地
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                                                          接地装置的作用是使雷电流迅速流散到大地中去。防雷接地应尽量利用自然接地体,在满足防雷规范要求的条件下,应优先利用建筑物的基础内钢筋作为接地装置。当达不到防雷规范要求或基础包在防水油毡层内时,可做周圈式人工接地装置。砖混结构建筑红木质结构建筑应做独立引下线,采用独立接地方式,如果土壤电阻率大且使用接地电极较多时,也可做周圈式人工接地装置。一般地说,周圈式接地的冲击接地阻抗小于独立式接地阻抗。
                                                          对于电子设备的接地来说,出于抗干扰和工作安全的目的,可将其工作接地系统与防雷接地系统分开做,在这两个接地系统之间用放电间隙或低压避雷器联结起来,实现在正常工作情况下接地分开,在雷击情况下暂态共地。

                                                          (六) 布线
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                                                          在建筑物内合理布置电气、电子线路是防雷?;さ闹匾槌刹糠?。对于电源线和各种信号线,首先应按(四)要求加以屏蔽。其次,这些线路主干的垂直部分以集中在建筑物的中心部位走线为宜,并尽量避免靠近建筑物的防雷引下线位置。另外,要在由户外进入建筑物的各种金属管线和供电系统及信号线上加装避雷器或防雷?;て?,以限制和防止沿这些线路袭来的雷电侵入波。采用EFI系列过电压?;て髂茏柚沟缭蠢擞客ü缌Φ缋露陨璞冈斐伤鸹?。拥有满足不同通信接口和插座方式的电涌?;ど璞?span>CYLIX
                                                          可以对不同的通信线路进行?;?。

                                                          外部防护:提前放电的防护理论

                                                          ?

                                                          传统的外部?;し椒ɑ旧鲜茄赜酶焕伎肆直芾渍?,利用圆钢、扁钢或钢筋混凝土中的钢筋作为引下线 其特点是利用自身的高度使雷云电场发生畸变,从而将雷电吸引于自身,代替被?;の锸芾谆?。200多年以来,这种避雷针发挥了巨大的作用,但是随着科学技术的发展,石化设备、微电子设备、通信设备的增多,它的局限性就慢慢体现出来:(1)?;し段Р蝗范ǎ壕傻?/span>45度?;し段?,是在实验室中用冲击电压下小模型的放电结果求出的,由于它与近似直流电压的雷云对空间极长间隙下的放电有很大差异,所以这一?;し段Р⑽吹玫娇蒲Ы绲墓?。但我们可以把它看成一种用以决定避雷针的高度与数目的工程办法。1993年,IEC标准通过用滚球法来确定避雷针的?;し段?,但这样一来,不仅把避雷针的?;し段Т蟠笏跣?,而且可以这么说,现今的超过60的建筑上如安装避雷针就无法确定其?;し段?。(2)由于采用无屏蔽的引下线,当强大的、上升陡度很大的雷电流经避雷针入地时,在其被?;し段诘纳枋┤曰嵋虻氐缥簧咴斐傻姆椿饕约暗绱鸥杏υ斐傻墓缪沟壤椎绲亩涡вΧ獾轿:?。
                                                          ????
                                                          新一代的避雷针被称为先发上闪流或提前放电(Early Streamer Emission)的接闪器,简称ESE体系的避雷针,其理论原理是在传统富兰克林针的基础上增加了一个主动触发系统,其能量来自雷云电?。?/span>10KV/M以上)。它能在雷电主放电通道形成前提前产生和传播一个向上先导,与由雷云向地面逼近的下行先导会合,提供一个连续的放电途径把雷电流引入大地。ESE接闪器因不同国家的防雷标准和生产厂家在技术能力上的差异,所出产的接闪器也不尽相同。

                                                          内部防护:浪涌?;て?span>

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                                                          (一)低压侧瞬态过电压的成因及特性

                                                          ????所谓瞬态过电压是指在微秒内产生的高频尖峰冲击电压。此种高频尖峰冲击电压有别于一般电源上的所谓过压,因一般电源过压可能维持数秒或以上。 低压侧瞬态过电压的形成有以下两种途径:一、雷击。二、电子网暂态过程。 一般建筑物上的直击雷防护系统只能?;て浔旧砻馐芾椎缰被魉鸹?,但雷电会通过以下一些形式及途径造成破坏:1、雷击采用共地系统的防雷装置。2、雷电的沿线来波。3、雷电感应。
                                                          ????1
                                                          、雷击采用共地系统的防雷装置。大部分云对地的雷击是由带负电荷的云层对具正电荷的大地放电而产生的。直击雷的能量巨大,虽然普通建筑物遭受雷电直击的概率不大,但一旦受到雷击会对建筑物本身及电气或电子系统所造成巨大的破坏。根据目前国家建筑物防雷设计规范,所有的接地,例如防雷、低压电力系统、电讯系统采用共用接地装置,这样一来当雷直击于该建筑物的防雷装置(接闪器或避雷带)时,共用接地装置的电位将升高,产生的过电压可能击穿低压装置或用电设备的绝缘。
                                                          ????
                                                          为此国家建筑物防雷设计规范(GB50057-94)提出并参考IEC1024-1防雷标准第315款规定:“在电源引入的总配电箱处宜装设过电压?;て鳌?。
                                                          ????
                                                          国家建筑物防雷设计规范指出:
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                                                          “根据IEC标准,室内低压装置的耐冲击电压最高仅为6kV。由于本条是将防雷装置直接安装在建筑物上和采用共用接地装置,所以,当防雷装置遭直接雷击时,假设流经靠近低压电气装置处接地装置的雷电流为20 kA,以及接地装置的冲击接地电阻甚至低至1Ω,这时,在接地装置上电位升高为20kV。也就是说,低压电气装置接了地的金属外壳的电位比带电体(相导体)也约高20kV。它比前述的6kV耐压高得多。如果在相导体与地之间不装过电压?;て?,则在这种情况下,在低压电气装置绝缘较弱处可能被击穿而造成短路、发生火花、损坏设备,这是有危险的。若短路电流?。闯て谟薪洗蟮穆┑缌?,但又不可能使?;ど璞讣笆倍髑卸舷呗罚?,时间一长则可能引起外壳升温而发生事故或火灾?!?span>
                                                          ????2
                                                          、雷电的沿线来波。雷电通过电源线路或数据线路以行波速度沿着导线向与其连接的设备装置前行。而被浪涌雷电波击中的损害程度取决于设备装置与被击中处的距离。雷电直击到电力系统上,主要是架空的裸露高压线,在线路上直接形成过电压;或雷电落在供电线路附近,由于雷云先导的作用,使附近导体上感应出与先导通道符号相反的电荷,雷云主放电时,先导通道中的电荷迅速中和,在导体上的感应电荷得到释放,形成雷电暂态过电压或过电流,这就是我们通常所指的静电感应。这两者都会造成雷电波沿电力线侵入,危及人身安全或损坏设备。
                                                          ????3
                                                          、雷电感应。雷电放电时,在附近导体上将产生静电感应和电磁感应。所谓电磁感应是指因雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场,使附近导体上感应出很高的电动势,如:雷电直击到接闪装置或户内终端用户的外围设备,则在雷电流引下线和供电及数据线路周围通过电磁感应使敏感设备易于击穿或跳火。
                                                          ????
                                                          另外,在电力系统中,由于开关操作,负荷的投入和切除及系统短路、接地故障产生的过电压过电流暂态过程,这种暂态过程的有害波在输电线路上传播并通过电容藕合和电磁藕合方式侵入到通讯线路、数据线路、信号控制线路中,在这些线路上形成危及微电子设备的暂态过电压及过电流,并以流动波的形式侵害设备。这是低压侧人为形成过电压的主要原因,我们称之为电子网暂态过程。
                                                          ????
                                                          这些现象均会在大约1微秒(μs)的瞬间产生几千伏的瞬间过电压,由于其电压幅值大,且雷电流属于高频(通常为数千赫兹),而电力开关只对工频电流的过载起?;ぷ饔?,而开关本身也会被瞬态过电压击穿或跳火。对连接在电源网络上的设备更可能被干扰和损害。

                                                          (二)瞬态过电压所造成的后果

                                                          ????雷电及操作过电压是电子化时代的一大公害。德国法兰克福ELELTRA,WUBA保险公司1994年理赔统计中占比例最高的是过电压/间接雷电损害,为全部赔款的33.8%,德国慕尼黑TELA保险公司对从1978年到1994年过电压及雷击造成的损失进行统计发现,已由1978年的不足4%上升到1994年的16%,17年中增加了400%!
                                                          ????1971
                                                          年美国通用研究公司R.D希尔曾在佛罗里达测试基地用仿真试验证明,由于雷电活动,当磁感应强度Bm=0.07GS(即100KA的雷击落在与设备相距830米远时),无屏蔽的计算机会发生误动作;Bm=2.4GS(即100KA的雷击落在与设备相距83米远时),计算机会发生永久性损坏。随着计算机等微电子设备内部器件集成化程度的提高,1973年人类首次将1万个元件集成在1cm2面积上,代表着人类进入信息时代,到九十年代初,集成度几乎增加了一万倍,80年代与50年代相比,电子设备的抗雷电过电压的能力降低了将近106108倍。
                                                          ????
                                                          瞬态过电压所造成的破坏性后果体现在对用电设备(负载)和对供电设备(配电变压器)这两个方面所造成的损坏。
                                                          一、对用电设备造成的损坏:
                                                          1
                                                          、传输或储存的讯号或数据,不论是数位或模拟讯号受到干扰后会失掉,甚至使电子设备产生错误动作或暂时瘫痪。
                                                          2
                                                          、由于重复受到较小幅值的瞬间过电压影响,元器件虽不致马上烧毁,但却已降低其性能及寿命。
                                                          3
                                                          、若情况较严重者,电子设备的线路板及元件便烧毁。
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                                                          、整个系统停顿,则引起的银行电脑服务停顿,移动电话通讯中止等间接损失,都大于设备遭破坏的直接经济损失。
                                                          二、对配电变压器造成的损坏:
                                                          1
                                                          、雷直击于低压线或低压线遭受感应雷,会使低压侧绝缘损坏。
                                                          2
                                                          、同上,但使高压侧绝缘损坏,这是因为此时通过电磁藕合,在高压侧绕组也出现了与变比成正比的过电压(正变换过程),由于高压侧绝缘的裕度比低压侧小,所以可能造成高压侧损坏。
                                                          3
                                                          、 雷直击于高压线路或高压线遭受感应雷,此时高压避雷器FS动作,在接地电阻上产生压降IR,这一压降将作用在低压侧中性点上,而低压侧出线此时相当于经导线波阻接地,因此IR的绝大部分都加在低压绕组上了。经过电磁藕合,在高压绕组上将按变比出现过电压,由于高压绕组出线端的电位受高压避雷器FS固定,所以这个过电压沿高压绕组分布,在中性点上达最大值,可将中性点附近的绝缘击穿,也可能将纵绝缘击穿。这个过程叫反变过程。
                                                          为了解决以上问题,国标GB5005794324条、IEC10241防雷标准第315款规定:“在电源引入的总配电箱处宜装设过电压?;て??!庇辛说脱贡芾灼?,就限制了出线在低压绕组两端的过电压值,能在正反变换过程中?;け溲蛊?。

                                                          (三)电源浪涌?;て鞯纳杓圃?span>

                                                          ????
                                                          由于瞬态过电压现象的多样性及其?;さ闹匾?,国际和工业发达国家的标准化组织已制定了与之有关的一系列标准和规范,包括瞬间过电压现象的测试及防护标准,也有相关工业产品—电源浪涌?;て鳎ㄔ诠谝话愠谱鞣览妆;て鳎┑谋曜?,该产品英文名称为:TVSS(Transient Voltage Surge Suppression) 也译成瞬态电源浪涌过电压?;て?。以下是一些这方面标准的例子:
                                                          *IEC1312-1
                                                          (国际电工技术委员会雷电磁脉冲防护标准)
                                                          *UL1449
                                                          (国际保险研究会浪涌?;て鞅曜迹?span>
                                                          *BS 6651-1992 (英国国家浪涌?;て鞅曜迹?span>
                                                          *IEC61643-1 (浪涌?;て鞅曜?,97年月11月)
                                                          *IEC61643-2
                                                          (浪涌?;て鞯难≡裼胗τ?,制定中)
                                                          *UTEC15-443
                                                          (低压浪涌?;て鞯难≡裼胗τ?,96年初)
                                                          *NZS/AS1768-1991
                                                          (澳大利亚和新西兰浪涌?;て鞅曜迹?span>
                                                          *ANSI/IEEE C62?41 (美国国家标准协会/国际电气和电子工程师
                                                          学会浪涌?;て鞅曜迹?span>
                                                          *NFC61740 (法国国家低压浪涌?;け曜?,957月)
                                                          *VDE0675
                                                          (德国国家电气浪涌?;て鞅曜迹?span>
                                                          GB50343-2004 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
                                                          对于瞬态电源浪涌电压?;て鞯挠τ美此?,随着具体应用场合的不同,对于瞬态电源浪涌电压?;て餍阅艿木咛逡笠彩歉鞑幌嗤?。这里仅就一些共性问题给出基本要求,这些要求对各种用途的瞬态电源浪涌电压?;て鞅;ざ际视?。
                                                          (1)
                                                          通流容量(国内称作浪涌额定放电电流)
                                                          这个参数确定了电源浪涌?;て骶芏疃ù问睦谆鞫辉馄苹凳彼艹惺艿穆龀宓缌髦?span>(8/20μs波型为例),也是选型时最重要的参数。因为所有?;て鞯氖倜加伤惺艿某寤鞯缌鞔笮?、冲击时间长短与次数决定,所以选择的通流容量越大所能?;ど璞傅哪芰驮角?span>, 它除能承受高峰值的雷电浪涌冲击外,能承受更多次数的低峰值浪涌的袭击。
                                                          按照国际惯例,电源系统过电压三级?;て鞯难≡袷且酝魅萘康拇笮∽魑舛ū曜迹旱脱共喟沧暗闹骷兜缭蠢擞勘;て餮∮玫耐魅萘看笥?span>80KA;低压配电柜出线端安装的二级电源浪涌?;て餮∮玫耐魅萘看笥?span>40KA;重要的被?;ど璞盖岸税沧暗娜兜缭蠢擞勘;て餮∮玫耐魅萘看笥?span>20KA。
                                                          (2)
                                                          响应速度
                                                          响应速度是指当瞬时冲击电流流经被?;さ牡缏肥?span>,电源浪涌?;て鞔釉吹母叩缱枳刺浠轿蘸托狗诺缭蠢擞康墓ぷ髯刺枰氖奔?。电源过电压的脉冲波形是微秒级(一般是8/20μs),所以?;て饕笤诟痰哪擅爰渥龀龇从?。
                                                          (3)
                                                          箝制电压
                                                          此参数表明了当不同的瞬间脉冲电流加载于电源浪涌?;て魇?span>,被它所?;さ纳璞杆惺艿乃蔡缪沟淖畲笾?。为了提供有效的?;?span>,?;て鞯捏橹频缪贡匦氲陀谑鼙;ど璞杆艹惺艿牡缪?。实际上,设备上的残压等于?;て鞯捏橹频缪辜由狭拥枷咧械难菇?,因此为了避免严重损害,获得?;さ挠行?span>,?;て饔胪缰涞牧哂】赡芏?。
                                                          (4)
                                                          安全与监控
                                                          UL 1449
                                                          标准规定,电源浪涌?;て髂诓坑τ泄劝踩爸?span>,有在运作不正常(由于超过产品额定值而过热)时切断网络?;さ墓δ?。这种情况下,失效?;つ?檎娴母婢甘鞠蛴没Х⒊龉收闲藕?span>,这个??楸匦氡换坏?。
                                                          根据AS1768-1991标准,?;て鞅匦胗卸峡爸?span>(保险丝或电路开关),当?;て饕蛉魏涡问降氖鹿适倜罩故?span>,能安全地断开。?;て鞯纳闲薪拥毓收峡?span>,必须是“S(选择),或延迟型,以降低当瞬时电流流过?;て魇背鱿滞环⑻⑾窒蟮姆缦?。
                                                          根据NFC 61740 标准,?;て鞅匦胗懈咝阅芸沟绱偶吧淦蹈扇疟;に?。
                                                          此外虽然安装TVSS可大大减低设备的受损机会,而且可以在任何现存的建筑物及运行中的设备上安装,但要达到最完善的防雷?;け匦氪幼钤缃ㄖ锏慕峁辜澳诓坎季稚杓萍肮婊伎悸?。
                                                          5)瞬态电源浪涌电压?;て鞑繁匦牍娑ㄆ涔ぷ骰肪车奈露?、湿度和气压等参数,以便?;て髦懈骼嘣苷7⒒庸δ?。

                                                          防雷?;て鞯纳杓埔?span>
                                                          ????
                                                          防雷?;て鞯牡缏分饕煞治ゼ逗投嗉读街纸峁?,单级电路一般是依靠单个?;ぴ谋;ぬ匦远缘缱由璞甘凳┍;?,单级?;て鞯牟醒瓜缘媒细?,只适合于普通?;こ『?。对于那些?;ぶ柿恳罂量痰牡缱由璞?,为了实现较低的残压水平,需要采用多级?;て骼淳⌒锌煽勘;?。多级?;て鞯纳杓凭褪亲酆侠酶鞅;ぴ奶氐?,将它们有机地组合凄凉,实现?;て髡逍阅艿挠呕?。
                                                          在多级?;て髦?,应至少包含泄流与限压这两级电路。第一级作为泄流电路,主要用于泄放雷电脉冲大电流,将其电压能量大部分加以旁路吸收。第二级作为限压电路,主要用于钳制电压,即将电压限制到残压缩水平,以?;ず笮缱由璞?。
                                                          ????
                                                          第一级泄流电路要求所选用的?;ぴ魅萘看?,耐受冲击能力强,放电管和氧化锌压敏电阻都可以作为泄流元件。但是,在交流电源的?;ぶ?,放电管存在着因动作后不能自行灭弧而产生工频续流的问题,它不宜单独使用,须与其它元件配合使用,而大容量的氧化锌压敏电阻可较好地满足泄流要求。第二级限压电路要求所选用的?;ぴ哂辛己玫姆窍咝蕴匦?,残压水平要低,动作响应时间要短,对此,氧化锌压敏电阻和二极管均可作为限压元件。对于信号线?;だ此?,由于被?;さ缱悠骷蛏璞傅哪脱顾降?,常选用二极管,因为它的残她水平相对较低,且响应时间短。
                                                          ????
                                                          在第一级与第二级之间必须串入合适的元件,以实现两极电路间的较好配合。电阻和电感均能用作串入元件。对于电阻来说,由于在正常负载电流较大时,要求电阻的功率较高,这在选用时往往有一定的困难。对于电感来说,对其正常功率要求不太高,但在脉冲过电压作用下,要求其电感量不能有明显的下降。
                                                          ????
                                                          顺便指出,对于高频信号系统的雷击过电压败坏来说,目前尚无完备的措施。其困难在于,如果采用低极间电容的放电管,固然不会对正常传播的高频信号产生影响,但放电管的放电电压较高,响应时间较长,难以对脆弱的电子器实施有效?;?;而采用氧化锌压敏电阻和二极管,会因为它们的极间电容较大(往往还是个变值)而对高频信号产生畸变作用。近年来,国外提出利用?;ぴ陨砑纳问钠ヅ浼际趵纯朔飧隼?。
                                                          以下是一些基本的防雷措施:
                                                          1
                                                          、 设立一套良好的建筑物防雷系统,尽可能利用专用的雷电流屏蔽电缆作为雷电引下导体,或在可能的情况下尽量增加建筑物外部的下导地金属体使雷电电流有更多的分流途经,其目的是使产生的相应磁场减少,即因电感性藕合到传输线的机会降低。
                                                          2
                                                          、 外置设备如CCTV、天线、空调等必须置于建筑物避雷系统有效?;で?,否则必须要有其它的相应接地措施。
                                                          3
                                                          、 接地措施:所有进入室内的公共设施包括水喉、电话线、电源线、气体供应管必须与建筑物避雷系统接于同一“接地”,而且最好能于同一处进入室内。
                                                          4
                                                          、 室内的设备应尽量置于远离建筑物金属避雷下导体。
                                                          5
                                                          、 室内的布线,包括各类传输线之间应尽量减小形成回圈,并且最好能用两端已接地的金属导管/槽作为各类传输线的屏蔽,这样便把传输线感应到瞬态过电压的机会减至最少。
                                                          6
                                                          、 两座建筑物之间之数据/讯号线最好能采用光纤电缆。

                                                          (四)低压交流电力系统的雷电浪涌?;?span>

                                                          ????雷电放电可能发生在云层之间或云层内部,或云层对地之间。只有云层对地的闪电才会对电力系统造成很大范围的影响。这些雷电放电的影响以及防止雷击的?;?,已成为人们关注的主要的焦点。
                                                          云层与地之间的雷击放电,有一次或多次单独的闪电组成,每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流。一个典型的雷电放电将包括两次或三次的闪电,每次闪电之间大约相隔二十分之一秒的时间。大多数闪电电流在10,000100,000安培的范围之间降落,其持续时间一般小于100微秒。

                                                          ????雷击对电力系统的影响
                                                          ????
                                                          雷击对地闪电可能有两种途径作用在低压电力系统上,即:
                                                          ????
                                                          直接雷击:雷电放电直接击中电力系统的部件,注入很大的脉冲电流。
                                                          ????
                                                          间接雷击:雷电放电击中设备附近的大地,在电力线上感应中等程度的电流和电压。
                                                          ????
                                                          直接雷击是最严重的事件,尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。在发生这些事件时,架空输电线电压将上升到几十万伏特,通常引起绝缘闪络。雷电电流在电力线上流动的距离为一英里或更远些,在雷电点附近的峰值电流可达100KV或以上。在用户进线口处低压线路的电流每相可达到5KA10KA。
                                                          ????
                                                          在雷电活动频繁的区域,任何设施每年可能有好几次遭受雷电直击事件引起严重雷电电流。而对于采用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区,上述事件是很少发生的。

                                                          ????电力系统的浪涌?;?span>
                                                          ????
                                                          对于低压交流电路,雷击引起的瞬态过电压?;?,最好采用逐步的方式来完成。
                                                          第一道防线,应是连接在用户供电入口进线各相和大地之间的配电类浪涌放电器。这些装置是为承受雷电闪电的大电流和高能量而设计的??山罅康睦椎绲缌鞣至鞯酱蟮?。然而,它们仅提供中等程度的箝位电压,仅靠它们是不能?;そㄖ锬诓康拿舾行缘缱由璞?。
                                                          ????
                                                          第二道防线,应该是安装在敏感性电子设备(如计算机)配电屏上的浪涌?;て?。这些装置对于通过了用户供电入口浪涌放电器的任何残余瞬态能量具有极好的衰减作用。
                                                          ????
                                                          最后一道防线,可在设备连接处使用一个硬布线或内置的浪涌?;て?,以完全消除任何小量的瞬态。这一终端浪涌?;て饕部梢员;ど璞该馐苌枋┠诓坎乃蔡扇庞跋?。

                                                          (五)配电屏浪涌?;て鞯恼钒沧?span>

                                                          ????并联连接的、安装在配电屏上的瞬态浪涌?;て?,其性能受连接导线的影响。用于连接浪涌?;て鞯牡枷叱叽绾统ざ?,都会影响它的工作性能。
                                                          ????
                                                          多数瞬态雷电波具有快速上升波前沿,其典型的电流上升速率(di/dt)为每微秒100安培。连接导线的自感(L)很强(每英尺0.1μH),浪涌前端通过时,会妨碍浪涌电压?;?。连接导线上的电压降将叠加在?;ぴ牡缪股?。因而,由于增加了残余电压而使浪涌?;て鞯男阅鼙浠?。
                                                          ????
                                                          导线的自感与它的长度和其厚度的对数成正比。将连接导线的长度减少一半,自感也减少一半;但要达到相同的效果,必须将导线的厚度增加十倍。多股铰合线与同等尺寸的实心导线相比,由于它总的表面积上的集肤效应,其有效的厚度要大。
                                                          采用粗的、短的、多股铰合的连接导线,可使浪涌?;て骶哂凶罴训男阅?。然而,短的导线长度比大的导线尺寸更为重要。
                                                          浪涌?;て饔νü桓龆疃ㄖ凳实钡亩下菲髁?,而不是接入配电屏的主接线片。在不能提供断路器或者断路器不适用的场合,应将一个熔丝隔离开关连接到线路上,使浪涌?;て鞲装沧?。

                                                          (六)断路器在浪涌?;て髦械挠τ?span>

                                                          ????在实际布线中,对建筑物内部接入低压交流供电系统负荷,要求要借助于过流?;て鳎ㄈ?,熔丝或断路器)进行?;?。包括并连连接的浪涌?;て?。
                                                          ????
                                                          尽管大多数浪涌?;て靼谥玫娜鬯?,在浪涌?;て鞯牟考惺芄哂ακ笨梢云鸬愕奖;ぷ饔?,但在连接浪涌?;て鞑枷咧?,仍存在较小的短路故障的可能性。
                                                          ????
                                                          浪涌?;て骷捌洳枷咦钚枰墓鞅;て魇嵌下菲?。熔丝或断路器的容量,应与连接到浪涌?;て鞯牡枷呦嗥ヅ?,同时也应与浪涌?;て鞯哪诓咳鬯肯嗥ヅ?。
                                                          ????
                                                          由于大多数浪涌?;て魇褂?span>A.W.G. #10(C.W.G.5.00mm2)
                                                          或更大一些的连接导线,我们推荐使用30安培额定值的断路器。与采用几个单相断路器相比,选择一个多相断路器更好。
                                                          ????
                                                          如果找不到30安培额定值的断路器,也可以使用20安培的。使用这种较低额定值熔丝或断路器的折衷方案,在浪涌一阵器承受过大应力时,它们可能代替浪涌?;て鞯哪诓咳鬯慷?。
                                                          ????
                                                          由于大多数瞬态的持续时间很短,额定值为2030安培的熔丝或断路器可以应付几万安培的瞬态浪涌电流。熔丝和断路器的响应时间相对来说是较慢的,因而它们在浪涌状态下动作的机会很小。
                                                          ????
                                                          如果在被?;づ涞缙辽厦挥泻嫌玫亩下菲?,可以采用一个熔丝隔离开关将浪涌?;て髁拥浇涣鞯缭?。这也便于维护浪涌?;て?。

                                                          (七)浪涌?;て鞯南煊κ奔?span>

                                                          ????响应时间是浪涌?;て髦圃斐П瓿龅淖畛<?、也是最容易误解的参数之一。
                                                          ????
                                                          尽管对所有装置没有一个标准的定义,浪涌?;ぷ榧南煊κ奔?,可以认为是从施加一个浪涌波形到该组件动作,或者从“关闭”状态切换到“开通”状态的时间。对于火花隙?;て?,比如碳模(carbon-block)电话?;て?、气体放电管,其响应时间很容易定义和测量。在这些装置中,其内部火花隙的离子化时间最长为及微秒,然后这类装置几乎瞬时从高阻抗切换到非常低的阻抗状态?;鸹ㄏ兜南煊κ奔洳皇呛愣ǖ?,而是取决于所施加的浪涌幅值和上升率以及火花隙的间距。
                                                          ????
                                                          对于固态粗件(比如压敏电阻和硅雪崩二极管)的装置,其响应时间没那么容易定义。固态半岛体中的雪崩传导,比火花隙中的气体离子化发生快大约一千倍。这些器件进入传导状态也更加缓和,因而其响应时间的测量已在设备良好的研究试验室完成。在实验室极快的上升脉冲被施加到固态?;ぷ榧?。这些测量结果表明,单结器件(比如二极管)的响应时间大约为1纳秒(十亿分之一秒),而多结器件(比如压敏电阻)的响应时间则在35纳秒之间。

                                                          ?

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