机房防雷、接地子系统设计与运行维护

current [kA]
60 50
40 30
20 10
0 0
-10
直击雷电流脉冲波形, 10/350 µs 感应浪涌电流波形, 8/20 µs
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
time [µs]
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7
8
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分类原则依据德国DIN V VDE 0185 Part 1 (11/02) ,也可参照GB50057-94
雷电流幅值 [kA], 包含正和负的雷击
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110 110-120 120-130 130-140 140-150 150-160 160-170 170-180 180-190 190-200
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1.0 整体介绍
防雷保护系统
外部防雷保护
内部防雷保护
浪涌保护
• 接闪器 • 引下线 • 接地网 • 建筑物外部屏蔽 • 安全距离
• 雷电过电压保护的等电位 连接
• 建筑物屏蔽 • 安全距离
浪涌保护装置SPD是防雷 保护系统的一部分。浪 涌保护器的配置必须与 内部防雷保护相配合。 外部防雷保护系统须和 内部防雷系统有机组合 。才构成更有效和完善 整体防雷保护。
300 400 500 600 700 800
900 t (µs) 1100
在一个放电通道内的主放电和后续放电的能量效应与模拟雷电波形10/350 µs相似，在 IEC 61024-1“建 筑物防雷保护”，以及IEC 61312-1“雷电电磁脉冲防护”中提出和确认。
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2.1.2 直击雷波形与感应雷波形的区别
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3.4.1远处的雷击引起的电压浪涌耦合
Conductor loop 导线环路
Lightning arresters
Lines running parallel
远处的雷击
效应
： 感应耦合
引起原因 ：雷电流的最大陡度
di dt max
当雷电流通过某导体时，在该导体周围 将会形成磁场。
机房防雷子系统及解决方案
防雷子系统的内容和顺序
1. 整体介绍 2. 雷电的种类及其效应 3. 浪涌过电压的危害 4. 对雷击放电及其效应的保护体系
▪ 雷电保护系统的等电位连接 ▪ 雷电保护分区的概念 5. 防雷元件类型和典型应用 6. 防雷器选型安装指引以及要注意的几个问题 7. 简单应用举例 8. 国际/国内标准、规范和测试 9. 总结 /问题和解答 !
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3.1 效应 (直击雷)
雷电击中没有外部避雷系统的建筑物
效应 : 原因 :
火灾 雷电流携带的电量和能量。
W R
i2dt 0
Q idt
0
雷电直接对建筑物放电，使大电流流过建筑 物，雷电流的能量将发生转换。建筑物某些 部分的温度将急剧升高，产生火灾现象。
另外，雷电流通过时，材料可能被熔化或产 生爆炸。
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3.5效应（操作过电压）
电源开关转换
效应 原因
: 电源线上的过电压（浪涌） : 在电源线上的开关转换所致的暂态浪涌
雷击低压架空线
效应: 原因:
在低压供电系统产生过电压（浪涌） 和传导部分雷击电流。 雷电电流脉冲峰值。
低压架空线上的雷击的效应与高压架空线上的雷击 的效应是不同的。
基本的区别是：低压架空线上的雷击非常接近建筑 物，导线上可传导部分的雷击电流进入邻近建筑物 内。
资料来源: 德国雷电防护和EMC技术中心 (BET)
因数 26
22
18 14 10 6 2
什么是暂态浪涌电压?
雷电浪涌
开关浪涌
临时电压升高 谐波导致的 快速和慢速电压改变 电压下降 电压短时中断
Ûr v
6000 (IV)
4000 (III) 2500 (II) 1500 (I)
暂态浪涌电压是持续时间很短的过电压，持续时间只有几个微秒，而电压峰值可以达到正常供电电压 的数十倍。
Chapter 2.0 雷电的种类及其效应
雷电的种类： ➢直击雷 ➢感应雷击 ➢传导雷 ➢操作过电压
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2.1.1 雷电流波形
I (kA) -40
首次雷击
Iimp -20
实测的雷电流脉冲波形 雷电流脉冲模拟波形, 10/350 µs
经过几毫秒（ms）
后续雷击
0 0
100 200
2.2 击电流大小的分布（欧洲）
25 20 15 10
5 0
雷击概率, %
I类建筑物
II类建筑物
III和IV类
雷
2.3 首次雷击的测试参数 根据 IEC 62305-4; DIN V VDE 0185 Part 4
雷电流wenku.baidu.com数
峰值电流 I (kA) 脉冲电流携带的电荷 Qs(C) 单位能量 W/R (MJ/ohm) 负极性首次雷击
正极性雷击 防护雷电放电的总和
保护类别
I
II
200
150
100
75
10 100% 90% 99%
5.6 100% 85% 98.5%
III-IV
100 50 2.5 100% 80% 98%
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Chapter 3.0
浪涌过电压的危害
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3.0 暂态电压浪涌
K/ 30 过电压
等电位连接包含：非带电金属导体的等电位连接和带电金属导体（如：电源线、
通讯线）通过防雷器的等电位连接。
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1.1 EMC 电磁兼容的历史
真空管
晶体管
集成电路
1950
1960
1970
1980
干扰变量/ 设备内置电子元件数量
抗干扰能力
个人电脑
1990
2000
时间
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4
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3.2 效应（传导雷）
雷电击中高压架空线
效应 原因
: 过电压 （电压浪涌） : 雷击脉冲电流峰值
U
ZW
I 2
当雷击架空线时，瞬时的阻抗是由导线本身的浪涌 阻抗决定的。
对于单一导线，该阻抗(ZW)通常在400-500 ohms 之 间。
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3.3效应（传导雷）
如果某一导线环路靠近有雷电流通过的 导体（雷电放电通道），根据电磁感应 原理，导线上就会产生感应过电压。
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3.4.2效应（感应雷击）
雷击发生时产生极大峰值 和陡度的雷电流
雷电流在周围空间产生强 大的变化磁场
磁场中的导体感应出较 大的过电压
感应过电压通过传导线 击毁设备
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