防雷工程设计和施工培训课件

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防雷工程的设计和施工
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第一章 概述
夏季,在大气中常常发生伴有巨大隆隆爆 炸声的强烈闪光现象、即雷电现象。 它是雷电防护工作者的主要研究和御护的对象。
大气中的雷电是如何产生的? 雷电现象有那些表现形式? 雷电流的特征是什么? 它是怎样危害人的生命和财产的? 怎样防护? 这是从事雷电防护工作者研究的基本问题。
展(博)览馆、计算中心、通讯枢纽、大型火车站、大型城市的重要给水泵房等。 1、省级重点文物保护的建筑物、档案馆。 • 三、第三类防雷建筑物: • 1、省级重点文物保护的建筑物、档案馆。 • 2、具有21区、22区、23区火灾危险环境的建筑物。 • 3、0.012≤N≤0.06次的省部级及人员密集的建筑物(如省委、车间、电影院、体育 馆、商场、展(博)览馆、学校、医院等)。
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金属氧化物压敏电阻 (MOV)
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金属氧化物压敏电阻 (MOV)的特点
• 主要特点是响应时间较快、放电电流大, 容易老化、漏流大。
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瞬态抑制二极管TVS
• 瞬态抑制二极管主要有两大效应,其中 包括“雪崩”效应和“其纳”效应。
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瞬态抑制二极管TVS的特点
• 响应时间快,但放电电流小。
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接收天线
SPD 避雷器 浪涌电压 直接雷击或感应雷击,电磁辐射
电源供电回路 通信线路
电源防雷
SPD
Βιβλιοθήκη Baidu通信信 号防雷
SPD
通信信号防雷
SPD Switch/Hub
Receiver
网络数 据防雷
SPD
FIREWALL
FIREWALL
MODEM/DTU/MUX
Server
PABX
综合接地网
数据网络线路
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雷暴引起感应雷击及过电压
状态所需要的时间。 • 绝缘电阻(Insulating resistance) • 规定直流测试电压下放电管具有的阻抗。 • 冲击放电电流(impulse discharge current) • 流经放电管放电间隙的冲击电流峰值。“脉冲放电电流”“浪涌放电电流”。
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气体放电管的主要应用
气体放电管传统上主要是用于对交换机总配线架以及 用户终端设备的过压保护。随着传真机、Modem等使 用数量的增加,GDT已在保护高精密度电子设备中得 到进一步应用。即:与MOV配合使用来防护承受的电 压脉冲尖峰主要部分和防护通过电话网络及控制网络 的瞬态过电压。此外,由于移动通信基站一旦破坏将 影响巨大数量用户,为此建议使用GDT来进行防护。 具有外延电缆和放大器的高精度的CATV、门禁、摄 像监控系统也可以采用GDT来防护感应电压所产生的 危害。
通信线避雷器
LPZ 2 LPZ 1
金属结构作为建筑物屏蔽 屏蔽室里的钢筋
230/400 V, 50 Hz 避器器
数据线 避雷器
EBB
基础接地装置
等电位连接
接地 系统
地下的钢筋用作 建筑物屏蔽和接地系统
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电源线路、信号线路、天馈线的防护方法
•电源线路的防护 •信号线路的防护 •天馈线的防护
SPD = 电涌保护器 浪涌保护器 过电压保护器 避雷器 防雷器
2
3
4
第一节:雷电的成因
1、雷击的形成 雷击是指一部分带电的云层与另一部分 带异种电荷的云层,或者是带电的云层 对大地之间迅猛放电的一种自然现象 。
2、雷击的形式 • 直击雷 • 雷电波入侵 (雷电感应) • 雷电电磁脉冲
5
第二节 雷击的危害
雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一, 全世界每年因雷电灾害造成的人员伤亡、 财产损失不计其数,特别是进入信息时代 以来,雷电灾害造成的经济损失和社会影 响更为严重,防御雷电灾害已成为全人类 的共同任务!
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第五章 供电线路的防护
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供电系统的接地形式
• TN系统(包括TN-S、TN-C、TN-C-S)、 • TT系统、IT系统 共三种 • 第一个字母表示电源系统接地状况: • T表示直接接地, I表示不接地; • 第二个字母表示电气装置外壳接地状况: • T表示与电源系统接地点无关,直接接地; • N表示与电源系统接地点连接。 • 二个字母后面的字母: • S表示中性线(N)和保护地线(PE)分别接地; • C表示中性线和保护地线共同接地(PEN)。
≥20
≥80
≥15
直击雷或邻近雷击: 1 击在外部防雷系统,如保护框架(工业装置上.)电缆上等。
1a 浪涌电流在接地电阻Rst上引起电压降。 1b 闭合环路感应产生过电压
1 L1 L2 L3 PEN
2a
20 kV
2c 1b
1a
Rst 信息系统
电源系统
2b
2a 远处雷击: 击在远处架空输送线 缆上
2b 雷云之间的放电通过 架空线缆引起感应雷 电波及过电压。
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14
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第三节 防雷技术的发展
一、我国防雷理论在世界上处于领先地位。我们提倡雷电灾害
综合防治、采取综合治理措施,提出综合防雷理论,将雷击 损害降低到最低限度,达到防雷减灾,保护建筑物、电子、 微电子设备之目的。 二、国内外防雷产品主要分为两大类: 1、防直击雷产品;避雷针系列产品; 2、防雷电感应产品;电源、天馈、信号线系列电涌保护器 (SPD); 3、原理:国内外产品基本原理相同。 三、国内防雷市场上主要销售的产品有: 1、国外:美国、德国、英国、法国等主要国家的产品; 2、国内:中光、雷安、爱劳、DK等公司生产的避雷针、SPD 系列产品。
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第四章 直击雷防护
• 第一节 一般防护原理
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GB50057-1994防雷装置定义是:接闪器、 引下线、接地装置、过电压保护器及其连接 导体的总合。
国际电工委员会IEC标准中对防雷装置 (LPZ)定义是:用于对某一空间进行雷电效 应防护的整套装置。
外部防雷装置由接闪器、引下线和接地 装置组成;内部防雷装置是除外部防雷装置 外的所有能减少需防雷空间内雷电流电磁效 应的措施。
• 特点:漏流小、有续流问题。
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主要参数
• 过保持电压(holdover voltage) • 规定的电路条件下,放电管经过一次冲击放电后,可望清除并且恢复高阻抗绝缘
状态放电管两端子上的最大直流电压。 • 续流(follow current) • 在放电管电流流过期间及后续时间内,由供电电源出来的经过放电管的电流。 • 续流遮断时间(current turn-off time) • 规定的电路条件下,放电管经过冲击放电后,从低阻导通状态恢复到高阻抗绝缘
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第二章 雷电的防护原则
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第一节 雷电引入的途径
● 天线遭受直接雷击或接收感应雷击; ● 电源供电线路在远端遭受直接或感应雷击,沿供电线路进入设备; ● 有线通信线路在远端遭受直接或感应雷击,沿通信线路进入设备; ● 网络数据线路在远端遭受直接或感应雷击,沿网络线路进入设备; ● 雷击发生在1000米范围内时(包括临近建筑物避雷针接闪或云中放电)
主要针对感应雷电﹑操作过电压的防护
• 低压电源防护 • 数据通讯防护 • 等电位连接 • 完备的接地系统
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雷电防护系统
钢筋墙作为建筑
的屏蔽和引下线
LPZ 0 到 LPZ 1 到 LPZ 2的界面
LPZ 0
通信和数据 的电源过压保护
建筑物屋顶的外部接闪装置 建筑物用钢筋网屏蔽
接闪装置到钢筋的接点
配电箱
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2、SPD的主要元器件
• 气体放电管 (GDT) • 金属氧化物压敏电阻 (MOV) • 瞬态抑制二极管 (TVS)
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什么是气体放电管(GDT)
• 采用金属化陶瓷管与两个或两个以上电极封结成一个或多个放电 间隙。
• 内部充入惰性气体,并在电极的有效电子发射表面涂有激活电子 粉,低于1mm的极间距离可以保证放电管击穿电压的稳定性。
电源系统的多级保护
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多级保护SPD的选择
保护 分级
LPZO区与LPZ1区交 LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3区交界
界处

第一级标称放电电流 第二级标
(KA)
称放电电
流(KA)
第三级标 称放电电 流(KA)
第四级标 称放电电 流(KA)
直流电源标称放电电流 (KA)
A级 B级 C级 D级
10/350us 8/20us
一、第一类防雷建筑物防直击雷措施 二、第二类防雷建筑物防直击雷措施 三、第三类防雷建筑物防直击雷措施 四、建筑物防雷电侧击措施 五、建筑物防雷电反击 六、防雷建筑物其它的外部防雷措施
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建筑物的防雷分类
• 一、第一类防雷建筑物:重要的易燃易爆建筑物 • 1、凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质 • 的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。 • 2、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。 • 3、具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨 • 大破坏和人身伤亡者。 • 如炸药库、大型油气站、大型油库、炼油厂等。 • 二、第二类防雷建筑物: • 1、国家级建筑物:如重点文物保护的建筑物、会堂、办公楼、国宾馆、档案馆、
• 电子信息系统的防雷应认真调查地理、地质、土壤、气象、 环境条件、雷电活动规律、雷击事故受损原因、系统设备的 重要性、发生雷灾后果的严重程度以及被保护物的特点等的 基础上分别采取相应的防护措施。
• 应根据设备所在地区雷暴等级、设备放置在不同的雷电防护 区、系统对雷电电磁脉冲的抗扰度等因素采取不同的综合防 治措施。
• 根据年平均雷暴日数将雷暴发生的地区划分为:少雷区、 中雷区、多雷区、强雷区。
年雷暴日平均值: 15天以下的地区定为:少雷区。 15天以上40天以下的地区定为:中雷区。 40天以上90天以下的地区定为:多雷区。 90天以上的地区定为:强雷区。
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第三节 雷电防护的主要措施
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建筑物内部保护(浪涌过压保护)
• 防雷设计应坚持全面规划、综合治理、技术先进、经济合理、 的原则进行设计,坚持定期检测、随机维护的原则进行维护。
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第三章 雷电的防护措施
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第一节 防雷分区概念
LEMP
LPZ 0 B
接闪系统
LPZ 0 A
LPZ 0 B
M
LPZ 1
室内次层屏蔽
ü
LEMP
“滚球半径" 20 m
空调装置
LPZ 2 设备再次层屏蔽 LPZ 3
6
1997年对超过8722多件案例损坏原因的分析
不小心/误操作 22,67%
水灾 6,22%
火灾 4,88%
盗窃 7,01%
其它 26,76%
风暴 0,78%
过电压 31,68% (雷击及操作过电压)
7
配电柜被损坏
8
建筑物被烧毁
9
电路板及元器件损坏
10
广东惠阳市元祥制品厂遭雷击现场图
11
12
2c 在野外,雷电击中通信 线缆
22
邻近建筑物之间危险的浪涌雷击
几 100 kA
几 10 kV
几 100 kV
几 10 kV 230V OV
通信 线缆
几 kA

几 10 kA
几 kA

几 10 kA
几 kA

230 V~ 几 kA
Water / Gas 几 kA
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第二节 雷电防护原则
• 电子信息系统雷电的防护必须坚持预防为主、安全第一的指 导方针。
所谓建筑物外部防雷就是防直击雷、雷 电侧击、雷电反击等内容。
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防雷保护是一个系统工程,其第一道防 线便是受雷(或称接闪)、引流(或称引下)、接 地(散流系统),也就是外部防雷装置。
在GB50057—94中说明:避雷针、避雷 带(线)、避雷网是直接接受雷击的,统称为 接闪器。
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第二节 建筑物防直击雷措施
üü üü
LEMP
Intermediate floor 局部汇流排
摄像机 ü 灯光 ü 插座 ü
LPZ 0 B
电源系统
加强筋 基础接地极
SEMP
ü
ü
LPZ 1
防雷等电位连接 雷电流SPD
ü
局部等电位 过压保护器
SPD
电源系统 信息网络系统
LPZ 防雷保护区
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第二节 雷暴等级的划分
• 计算机信息系统雷暴等级的划分
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放电原理
• 工作原理:一般来说,当浪涌电压超过系统绝 缘耐电强度时,GDT被击穿放电,从而在瞬间 限制浪涌电压的侵入.GDT放电后迅速由辉光 放电进入弧光放电,由于弧光电压很低 (几 十伏),从而限制了浪涌电压的上升。
• 工作过程:将GDT简单理解为一个低电容开关。 常态时阻抗为兆欧级,击穿放电后迅速跌落至 1欧姆以下,浪涌消失后自动恢复到高阻抗状 态。
产生电磁辐射 a.建筑物内的电源回路感应雷击电磁脉冲辐射,进入设备; b.建筑物内的通信线路感应雷击电磁脉冲辐射,进入设备; c.建筑物内的网络线路感应雷击电磁脉冲辐射,进入设备; ● 建筑物、附近的避雷针遭受雷击或雷电直接击中附近树或地面时,由地
线引入设备;
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感应雷击示意图
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雷电引入途径示意图
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