防雷接地基础知识

1 什么是均压环 均压环是用一水平金属体 如扁钢或圆钢 与接地引下线等连接 使各连接点 处等电压 施工中的具体要求为 一 一般要求 1 从首层起 每三层利用结构圈梁水平钢筋与引下线焊接成压环 所有引下线 建筑物内的金属结构和金属物体等与均压环连接 2 从距地 30 米高度起 每向上三层 在结构圈梁敷设一条 35 4mm 的扁钢与引 下线焊成一环形水平避雷带 以防止侧雷击 并将金属栏杆及金属门窗等较大 的金属物体与防雷装置连接 由于对地分布电容作用 绝缘体遭雷击时 其承受的电压分布不均 在其遭 雷击的一端起很短距离内分布了大部分电压降 也就是说 绝缘体这部分的绝 缘强度必须很高 否则一旦局部击穿 这种电压分布不均将延续到下一段绝缘 体中去 随着绝缘体击穿长度的增加 情况将更为恶劣 而绝缘强度的增加势 必造成造价的飞速增长 如果在绝缘子头部 遭受雷击的部位 加装一个均压 环 以其电感效应平衡对地电容电流 那么雷击过电压分布将相对均匀 即可 以充分利用绝缘子的全长来耐受雷电的冲击 2 为什么超 30 米要每层利用结构圈梁的 2 颗主筋焊接封闭成环 做成均压环 起到什么作用 还有什么地方需要设置 均压环是高层建筑物为防侧击雷而设计的环绕建筑物周边的水平避雷带 在建 筑设计中当高度超过滚球半径时 一类 30 米 二类 45 米 三类 60 米 每隔 6 米设一均压环 在设计上均压环可利用圈梁内两条主筋焊接成闭合圈 此闭 合圈必须与所有的引下线连接 要求每隔 6 米设一均压环 其目的是便于将 6 米高度内上下两层的金属门 窗与均压环连接 在高层建筑的设计和施工中 除了防止雷电的直击外 还应防止侧向雷击 超过 30 米高的建筑物 应在 30 米及其以下每隔三层围绕建筑物外廓的墙内做 均压环 并与引下线连接 保证建筑物接构圈梁的各点电位相同 防止出现电 位差 a 均压环采用不小于 8mm 的镀锌圆钢 或不小于 24mm 4mm 的镀锌扁钢 b 均压环沿建筑物的四周暗敷设 并与各根引下线相连结 c 外檐金属门 窗 栏杆 扶手 玻璃幕 金属外挂板等预埋件的焊接点 不应少于两处 与引下线连接 d 搭接长度扁钢 2b 圆钢 6D 圆钢和扁钢 6D 注 b 为扁钢长度 D 为圆钢直径 扁钢搭接应焊 3 个棱边 圆钢应焊接 双面 距离要求是 6 米的 但在高层建筑中经常用到的是每隔三层做一均压环 3 请问什么叫等电位连接器 作用是什么 等电位连接器是防雷击装置 作用是防止雷电的电磁脉冲以各种耦合方式感 应到金属管线或地线产生浪涌致损设备用的 每个住宅中在卫生间都会设一个 等电位连接器 常规的都在卫生间设置的 因为卫生间比较潮湿 如果在发生触电 危险的时候 能以最快的速度传导给大地 减少造成伤人的危险 等电位的安装方 法必须依照电流的流向方向焊接回路 现在很多小区每个住宅中在卫生间都会设一个等电位连接器 装不装的原则 是 是否有金属管道或用器 但是现在考虑到现在没有金属管道不等于以后装 修或是改造时不用到金属管道等材料 所以现在新建设的小区住宅楼每户卫生 间都应该有等电位连接器 4 请问 保护接地 保护接零 重复接地 工作接地的定义各是什么 关于接地概念 一 种类 1 防雷接地 为把雷电迅速引入大地 以防止雷害为目的的接地 防雷装置如与电报设备的工作接地合用一个总的接地网时 接地电阻应符合其 最小值要求 2 交流工作接地 将电力系统中的某一点 直接或经特殊设备与大地作金属连接 工作接地主要指的是变压器中性点或中性线 N 线 接地 N 线必须用铜芯绝缘 线 在配电中存在辅助等电位接线端子 等电位接线端子一般均在箱柜内 必 须注意 该接线端子不能外露 不能与其它接地系统 如直流接地 屏蔽接地 防静电接地等混接 也不能与 PE 线连接 3 安全保护接地 安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连 接 即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件 有 PE 线连接起来 但严禁将 PE 线与 N 线连接 4 直流接地 为了使各个电子设备的准确性好 稳定性高 除了需要一个稳定的供电电源外 还必须具备一个稳定的基准电位 可采用较大截面积的绝缘铜芯线作为引线 一端直接与基准电位连接 另一端供电子设备直流接地 5 屏蔽接地与防静电接地 为防止智能化大楼内电子计算机机房干燥环境产生的静电对电子设备的干扰而 进行的接地称为防静电接地 为了防止外来的电磁场干扰 将电子设备外壳体 及设备内外的屏蔽线或所穿金属管进行的接地 称为屏蔽接地 6 功率接地系统 电子设备中 为防止各种频率的干扰电压通过交直流电源线侵入 影响低电平 信号的工作而装有交直流滤波器 滤波器的接地称功率接地 二 要求 1 独立的防雷保护接地电阻应小于等于 10 欧 2 独立的安全保护接地电阻应小于等于 4 欧 3 独立的交流工作接地电阻应小于等于 4 欧 4 独立的直流工作接地电阻应小于等于 4 欧 5 防静电接地电阻一般要求小于等于 100 欧 三 智能大厦接地系统的设计 1 防雷接地系统接地体一般利用智能大厦桩基 桩基上端钢筋通过承台面钢筋 连在一起 防雷接地系统引下线一般利用柱子内钢筋 防雷接闪器用避雷带和 避雷针结合的方式 智能大厦 30 米及以上 每三层利用圈梁钢筋与柱筋连在一 起构成均压环 接地电阻要求小于 1 欧姆 2 工作接地系统线就是电力系统中的 N 线 3 保护接地系统 在变配电所内适当位置设总等电位铜排 从等电位铜排引出 PE 强电干线 每层在适当位置设辅助等电位铜排 从辅助等电位铜排引接地线 至设备外壳及金属管道等 4 直流接地系统 直流接地系统基准电位引自总等电位铜排 采用 35 铜芯绝 缘线 穿钢管保护直接引至设备附近 作直流接地用 5 功率接地 用与相导体等截面的绝缘铜芯线从楼层配电箱与相导体一起引来 在 TN S 系统中就是中性线 N 6 屏蔽接地及防静电接地 自总等电位铜排引出 PE 弱电干线 每层在适当位 置设弱电辅助等电位铜排 电子设备的外壳 金属管路的屏蔽及抗静电接地均 引起至弱电辅助等电位铜排 5 电气工程中常出现的 英文 专有名词 基本概念 1 1 保安性 fail safe 为防止产品本身的危险故障而设计的性能 1 2 正常状态 nromal condition 所有用于防止危险的设施均无损坏的状态 1 3 电气事故 electric accident 由电流 电磁场 雷电 静电和某些电路故 障等直接或间接造成建筑设施 电气设备毁坏 人 动物伤亡 以及引起火灾 和爆炸等后果的事件 1 4 触电电击 electric shock 电流通过人体或动物体而引起的病理 生理效应 1 5 电磁场伤害 injury due to electromagnetic field 人体在电磁场作用下 吸收能量受到的伤害 1 6 破坏性放电介质击穿 disruptive discharge dielectric breakdown 固体 液体 气体介质及其组合介质在高电压作用下 介质强度丧失的现象 破坏性 放电时 电极间的电压迅速下降到零或接近于零 1 7 短路 short circuit 通过比较小的电阻或阻抗 偶然地或有意地对一个电 路中在正常情况下处于不同电压下的两点或几点之间进行的连接 1 8 绝缘故障 insulation fault 绝缘电阻的不正常下降 1 9 接地故障 earth fault 由于导体与地连接或对地绝缘电阻变得小于规定值 而引起的故障 1 10 过电流 overcurrent 超过额定电流的电流 1 11 过电压 overvoltage 超过额定电压的电压 1 12 过负载 overload 超过额定负载的负载 1 13 导电部分 conductive part 能导电 但不一定承载工作电流的部分 1 14 带电部分 live part 正常使用时被通电的导体或导电部分 它包括中性 导体 但按惯例 不包括保护中性导体 PEN 导体 注 此术语不一定意味着 触电危险 1 15 外露导电部分 exposed conductive part 电气设备能被触及的导电部分 它在正常时不带电 但在故障情况下可能带电 注 在故障情况下 通过外露 导电部分才能带电的电气设备的导电部分不被认为是外露导电部分 1 16 外部导电部分 extraneous conductive part 不是电气装置组成部分且易 引入电位 通常是地电位 的导电部分 1 17 同时可触及部分 simultaneously accessible parts 人能同时触及的导 体或导电部分 或在某些场所中动物能同时触及的导体或导电部分 注 同时 可触及部分可以是 带电部分 外露导电部分 外部导电部分 保护导体 接地极 1 18 直接接触 direct contact 人或动物与带电 部分的接触 1 19 间接接触 indirect contact 人或动物与故障情况下变为带电的外露导电 部分的接触 1 20 接触电压 touch voltage 绝缘损坏时 同时可触及部分之间出现的电压 注 按惯例 此术语仅用在与间接接触保护有关的方面 在某些情况 下 接触电压值可能受到触及这些部分的人的阻抗的明显 影响 1 21 跨步电压 step voltage 人站立在有电流流过的大地上 加于两足之间的 电压 1 22 安全特低电压 safety extra low voltage SELV 用安全隔离变压器或具 有独立绕组的变流器与供电干线隔离开的电路中 导体之间或任何一个导体与 地之间有效值不超过 50 伏的交流电压 1 23 对地电压 voltage to earth 带电体与大地之间的电位差 大地电位为零 1 24 对地过电压 overvoltage to earth 高于正常对地峰值电压 对应于最高 系统电压 以峰值电压表示的对地电压 1 25 触电电流 shock current 通过人体或动物体并具有可能引起病理 生理 效应特征的电流 1 26 感知 电流 阈值 threshold of perception current 在给定条件下 电 流通过人体 可引起任何感觉的最小电流值 1 27 摆脱 电流 阈值 threshold of let go current 在给定条件下 手握着 电极的人能够摆脱的最大电流值 1 28 致颤 电流 阈值 threshold of ventricular fibrillation current 在 给定条件下 引起心室纤维性颤动的最小电流值 1 29 故障电流 事故电流 fault current 由绝缘损坏或绝缘被短接而造成的电 流 1 30 电路的 过载电流 overload current of a circuit 在没有电气故障 情况下电路中发生的过电流 1 31 短路电流 short circuit current 在电路中 由于故障而造成短路时所 产生的过电流 1 32 残余电流 residual current 在电气装置的一点上流经电路中全部带电导 体的电流瞬 时值的代数和 1 33 人体总阻抗 total impedance of the human body 人的体内阻抗与皮肤 阻抗的矢量和 1 34 安全阻抗 safety impedance 连接于带电部分和可触及的导电部分之间的 阻抗 其值可在设备正常使用和可能分生故障的情况下 把电流限制在安全值 以内 并在设备的整个寿命期间保持其可靠性 1 35 耐故障能力 fault withstandability 电气装置承受规定的电气故障电流 的作用而不超出规定的损坏程度的能力 1 36 不安全温度 unsafe temperature 可能引起燃烧和 或 可能使操作者进行 无意识的危险动作的温度 2 基本要素 2 1 绝缘 2 1 1 绝缘 性能 insulation property 导体绝缘后所获得的全部性能 2 1 2 绝缘 材料 insulation material 所有用于使器件绝缘的材料 2 1 3 绝缘结构 insulation system 一种或几种绝缘材料的组合 根据电气设 备的特点和尺寸要求 将它与导体部件设计成为一个整体 用以隔绝有电位差 的导电部分 注 一台电气设备中允许有几种不同的绝缘结构 2 1 4 基本绝缘 basic insulation 带电部分上对防触电起基本保护作用的绝 缘 2 1 5 附加绝缘 supplementary insulation 为了在基本绝缘损坏的情况下防 止触电而在基本绝缘之外使用的独立绝缘 2 1 6 双重绝缘 double insulation 同时具有基本绝缘和附加绝缘的绝缘 2 1 7 加强绝缘 reinforced insulation 相当于双重绝缘保护程度的单独绝缘 结构 2 1 8 绝缘电阻 insulation resistance 用绝缘材料隔开的两个导电体之间 在规定条件下的电阻 2 1 9 介质强度 介电强度 dielectric strenght 材料所能承受而不致遭到破 坏的最高电场强度 2 1 10 介质强度试验 dielectric test 在绝缘上施加规定的电压以检验其是 否符合制造厂所规定的电路额定绝缘电压的短时试验 2 1 11 泄漏电流 leakage current 在没有故障的情况下 流人大地或电路中 外部导电部分的电流 注 此电流可以包括有由于有意使用电容器而引起的容 性分量 2 1 12 介质损耗 介电损耗 dielectric loss 电介质从时变场中吸收 并以热 的形式耗散的功率 2 1 13 损耗角 在正弦波的情况下 loss angle under sinusoidal condition 其正切是有功功率与无功功率绝对值之比的角 2 1 14 品质因数 Q 因数 quality factor 无功功率的绝对值与有功功率的比 2 1 15 外壳 enclosure 对设备受到某些外界影响和任何方向的直接接触起防 护作用的部件 2 1 16 防护罩 protective cover 为防止意外接触可能发生危险的部件所提供 的外壳的一部分或挡板 2 1 17 遮拦 barrier 对任何经常接近的方向的直接接触起防护作用的部件 2 1 18 阻挡物 obstacle 防止无意识的直接接触 但不防止有意识的直接接触 的部件 2 2 间距 2 2 1 电气间隙 clearance 两导电部分间的最短直线距离 2 2 2 保护间隙 protective gap 带电部分与地之间用以限制可能发生最大过 电压的间隙 2 2 3 爬电距离 creepage distance 在两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最 短距离 曾称 漏电距离 2 2 4 隔离 to isolatea 使一个器件或电路与另外的器件或电路完全断开 b 用隔开的办法 提供一种规定的防护等级以隔开任何带电的电路 2 2 5 安全距离 safe distance 为了防止人体触及或接近带电体 防止车辆或 其它物体碰撞或接近带电体等造成的危险 在其间所需保持的一定空间距离 2 2 6 伸臂范围 arms reach 从一个人经常站立或走动的表面上任何一点算起 到他在不需要帮助的情况下 任何方向手所能达到的界限为止的范围 2 3 载流量 2 3 1 导体的 连续 载流量 continuous current carrying capacity of a conductor 在规定条件下 导体能够连续承载而不致使其稳定温度超过规定 值的最大电流 2 4 标志 2 4 1 安全标志 safety marking 由安全色 几何图形 图形符号和文字构成 的标志 用以表达特定的安全信息 2 4 2 补充标志 supplementary marking 必须与安全标志同时使用 对安全标 志进行文字说明的标志 2 4 3 安全色 safety colour 表达安全信息的颜色 如表示禁止 警告 指令 提示等 3 基本措施 3 1 保护系统 3 1 1 TN 系统 TN system 电源系统有一点直接接地 负载设备的外露导电部 分通过保护导体连接到此接地点的系统 根据中性导体和保护导体的布置 TN 系统的型式有以下三种 a TN S 系统 在整个系统中有分开的中性导体和保护导体 b TN C S 系统 系统中一部分中性导体和保护导体的功能合在一根导体上 c TN C 系统 在整个系统中 中性导体和保护导体的功能合在一根导体上 注 第一个字母 T 表示电源系统的一点直接接地 第二个字母 N 表示 设备的外 露导电部分与电源系统接地点直接电气连接 字母 S 表示中性导体和保护导体 是分开的 字母 C 表示中性导体和保护导体的功能合在一根导体上 3 1 2 TT 系统 TT system 电源系统有一点直接接地 设备外露导电部分的接 地与电源系统的接地电气上无关的系统 注 第一个字母 T 表示电源系统的一 点直接接地 第二个字母 T 表示设备外露导电部分的接地与电源系统的接地电 气上无关 3 1 3 IT 系统 IT system 电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地 电气 设备的外露导电部分接地的系统 注 第一个字母 I 表示电源系统所有带电部分不接地或一点通过阻抗接地 第二个字母 T 表示设备外露导电部分的接地与电源系统的接地电气上无关 3 1 4 中性点有效接地系统 system with effectively earthed neutral 中性 点直接接地或经一低值阻抗接地的系统 通常其零序电抗与正序电抗的比值小 于或等于 3 X0 X1 3 零序电阻与正序电抗的比值小于或等于 1 R0 X1 1 本系统也可称为大接地电流系统 3 1 5 中性点非有效接地系统 system with non effectively earthed neutral 中性点不接地 或经高值阻抗接地或谐振接地的系统 通常本系统的 零序电抗与正序电抗的比值大于 3 X0 X1 3 零序电阻与正序电抗的比值 大于 1 R0 X1 1 本系统也可称为小接地电流系统 3 2 安全技术措施 3 2 1 检修接地 inspection earthing 在检修设备和线路时 切断电源 临时 将检修的设备和线路的导电部分与大地连接起来 以防触电事故的接地 3 2 2 工作接地 working earthing 为了电路或设备达到运行要求的接地 如 变压器低压中性点的接地 3 2 3 保护接地 protective earthing 把在故障情况下可能出现危险的对地电 压的导电部分同大地紧密地连接起来的接地 3 2 4 重复接地 iterative earth 保护中性导体上一处或多处通过接地装置与 在地再次连接的接地 3 2 5 故障接地 fault earthing 导体与大地的意外连接 当连接的阻抗小到 可以忽略时 这种连接叫做 完全接地 3 2 6 接地电阻 resistance of an earthed conductorearthing resistance 被接地体与地下零电位面的接地极之间接地引线电阻 接地极电阻 接地极与 土壤之间的过渡电阻和土壤的溢流电阻之和 3 2 7 接地故障因数 earth fault current 在一定的系统结构下 接地故障时 系统中任一点的一相或多相接地故障 三相系统中的某选定点 一般指设备安 装点 完好相的对地最高工频电压与无故障时该选定点对地工频电压有效值之比 3 2 8 接地故障电流 earth fault current 流向大地的故障电流 3 2 9 接地短路电流 earth short circuit current 系统接地致系统发生短路 的接地电流 3 2 10 过 电 流保护 overcurrent protection 电流超过预定值时 使保护装 置动作的一种保护方式 3 2 11 过 电 压保护 overvoltage protection 电压超过预定值时 使电源断 开或使受控设备电压降低的一种保护方式 3 2 12 断相保护 open phase protection 依靠多相电路的一相导线中电流的 消失而断开被保护设备或依靠多相系统的的一相或几相失压来防止将电源施加 到被保护设备上的一种保护方式 3 2 13 直接接触防护 正常工作时触电防护 基本防护 protection against direct contact protection against shock in normal service basic protection 对人或动物与带电部分危险接触的防护 3 2 14 间接接触保护 故障时触电保护 附加保护 protection against indirect contact protection against shock in the case of a fault supplementary protection 对人或动物与外露电部分 故障时可变成带电的外 部导电部分危险的接触的保护 3 2 15 等电位连接 equipotential bonding 各个外露导电部分和外部导电部 分的电位实质上相等的电气连接 3 2 16 防尘 dust protected 防止灰尘进入外壳的量达到对电气产品产生有害 影响的防护 3 2 17 防溅 protected against splashing 防止任何方向的溅水进入外壳的 水量达到对电气产品产生有害影响的防护 3 2 18 防滴 protected against dropping water 防止垂直的滴水进入外壳的 水量达到对电气产品产生有害影响的防护 3 2 19 防浸水 protected against the effects of immersion 当电气产品在 规定的压力和时间下浸在水中时 能防止进入其外壳的水量达到对产品产生有 害影响的防护 3 2 20 防潜水 protected against submersion 当电气产品按制造厂规定的条 件长期潜水时 不允许水进入其内部的防护 注 对某些类型的电气产品 防潜水 的含义是 可以允许水进入其内部 但不应达到有害程度 3 3 保护设备和装置 3 3 1 安全电路和装置 safety circuit and device 为防止在不正常和意外运 行时危及人 动物和损坏设备而设计的电路和装置 3 3 2 0 类设备 class 0 equipment 依靠基本绝缘进行防触电保护 即在易接 近的导电部分 如果有的话 和设备固定布线中的保护导体之间没有连接措施 在基本绝缘损坏的情况下便依赖于周围环境进行防护的设备 3 3 3 类设备 class equipment 不仅依靠基本绝缘进行防触电保护 而 且还包括一个附加的安全措施 即把易触及的导电部分连接到设备固定布线中 的保护 接地 导体上 使易触及导电部分在基本绝缘失效时 也不会成为带电 部分的设备 3 3 4 类设备 class equipment 不仅依靠基本绝缘进行防触电保护 而 且还包括附加的安全措施 例如双重绝缘或加强绝缘 但对保护接地或依赖设 备条件未作规定的设备 3 3 5 类设备 class equipment 依靠安全特低电压供电进行防触电保护 并且在其中产生的电压不会高于安全特低电压的设备 3 3 6 过 电 流保护装置 overcurrent protective device 由于过电流而使电 路中电源断开的一种装置 3 3 7 机械式开关装置的 脱扣器 release of a mechanical switching device 用来释放保持机构而使开关断开或闭合的 与机械式开关在机械上连 接在一起的器件 3 3 8 保护继电器 protective relay 可以单独组成保护装置 也可以与其它 量度继电器相结合组成保护装置的一种量度断电器 保护继电器反应被保护对 象的异常情况 按预定要求动作 发出警报信号或切除故障 3 3 9 单相中性点 接地电抗器 连接在变压器中性点与地之间的电抗器 用于 在系统发生故障时限制线对地电流 single phase neutral earthing reactor 3 3 10 接地电路 earthed circuit 有一点或几点永久接地的导体的组合 3 3 11 接地开关 earthing switch 用于电路接地部分的机械式开关 它能在 一定时间内承载非正常条件下的电流 例如短路电流 但不要求它承载正常电 路条件下的电流 注 接地开关可具有短路接通容量 3 3 12 接地导体 earthing conductor 将主接地端子或主接地排与接地极连接 的保护导体 3 3 13 主接地端子 主接地排 main earthing terminalmain earthing bar 将 保护导体 包括等电位连接导体和工作接地的导体 如果有的话 与接地装置连 接的端子或接地排 3 3 14 漏电断路器 residual current circuit breaker 电路中漏电电流超过 预定值时能自动动作的开关 3 3 15 联锁机构 interlocking device 在几个开关电器或部件之间 为保证 开关电器或其部件按规定的次序动作或防止误动作而设计的机械连接机构 3 3 16 灭弧装置 arc control device 围绕着机械式开关的弧触头 用以限制 电弧并帮助电弧熄灭的装置 3 3 17 安全隔离变压器 safety isolating transformer 通过至少相当于双重 绝缘或加强绝缘的绝缘使输入绕组与输出绕组在电气上分开的变压器 这种变 压器是为以安全特低电压向配电电路 电器或其它设备供电而设计的 3 3 18 断路器 circuit breaker 能接通 承载和分断正常电路条件下的电流 也能在所规定的非正常电路条件 例如短路 下接通 承载 6 列举古今由于雷击而造成人身伤亡和其他随时的典型事例 分析产生的原因 总结防雷的几条原 1 下雨或有雷电时要关好门窗 防止球形雷窜入室内造成危害 2 有雷电时暂不要使用电器设备 要拔掉电源插头 3 有雷电时不要打电话 不要靠近金属设备 如暖气片 自来水管 下水管 要离开电源线 电话线 广播线 4 雷雨天在室外时 不要站在树下避雨 也不要站在墙根避雨 不要使用手机 通话 不要靠近电线杆 天线 高塔 烟囱 旗杆等物体 要穿塑料等不浸水 的雨衣 不要使用金属杆的雨伞 5 发现被雷电击伤者要及时平卧 安静休息并速要急救车送医院治疗 以上是针对人的 下面是比较专业的原因和如何防止设备被雷击的方法 一 遭受雷击的原因 雷击如何产生的呢 雷击 用专业述语讲就是雷电过电压 它分为直接雷击 过电压 感应雷击过电压和地电位提高过电压 一 直接雷击过电压 当雷云较低 且周围又没有带异性电荷的云层 则雷云就会通过距离其最近的 物体以波速向大地放电 这就是直接雷击 其放电电流可达几十至几百千安 由于被击物与大地之间都有一定的电阻 雷电电流通过被击物泄入大地时 必 然在这个电阻上产生极大的电压降 这种因直接雷击而在物体上产生电压升高 的现象就被称为直接雷击过电压 电气设备遭雷击主要是通过架空电力线路或 通信线路传入的 因而架空线路是雷电侵入的重要渠道 雷电直接袭击架空线 路主要有三种方式 即 远点雷击 近点雷击和错相位雷击 1 远点雷击 由于我国的电压基本波形是每秒 50Hz 的正弦波形曲线 在电力线 上形成每秒 50 次的交变磁场 如遇到雷雨天气时 在雷电未击穿大气时 将呈 现出高压电场形式 根据电学基本原理 磁场与电场之间是相互共存可逆变化 的 那么 雷电高压电场通过静电吸收原理 向大地方向运动 假设电力线杆 有 5 米高 那么在相对湿度 25 时 要击穿 5 米空气 需要 15 106V 雷击高压 3000V mm 如果在相对湿度 95 下雨时 击穿 5 米空气需要 5 106V 雷 击高压 1000V mm 电力线上的交变磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引 如果 雷云击穿 5 米空气入地 需要很高的电压 雷电首先击在电力线上 并 从电力线的负载保护地线入地释放 这样就击穿了设备 2 近点雷击 所谓近点雷击 实际上是雷电袭击建筑物避雷针 从而引起的雷 电电磁脉冲的问题 雷电打在建筑物避雷装置上 由于避雷针与引下线的电感 的作用 最多只能将 50 的电流引入大地 IEC 国际电工委员会 1312 定义 余下的电流将通过电力线屏蔽槽 水管 暖气管 金属门窗等与地面有连接接 的金属物质联合引雷 但也只引下少部分雷电流 余下总电流的 25 流窜至建 筑物内的 UPS 输入输出的电源线 局域网线等 击穿小型机和局域网端 最终 由逻辑地线处下泄入大地 对设备而言 部分雷电流将由 UPS 的输入电源线对 机房保护地线进行 L PE N PE 泄放 UPS 输出 L PE 逻辑地 N PE 泄 放 小型机 L PE 泄放 局域网线对逻辑地线等进行泄放 最终结果 将击穿 UPS 输出对地线和输入对地线端 小型机电源对逻辑地线 网络数据线对逻辑 地线 3 错相位雷击 一个高能量的雷击在一条架空线上 一个低能量的雷击在另一 条架空线上 线线之间产生一个压差 从而侵入设备造成雷电的二次雷击称错 位雷击 二 感应雷击过电压 它可以分为电磁感应及静电感应过电压 当雷电击在建筑物避雷针上 通过避 雷针的引下线对地泄放时 电流在引下线由上而下产生一个快速运动的磁场 从而因电磁感应在建筑物的线路上感应高压从而击毁传输设备 另外 在架空 线路附近有雷云时 虽然雷云没有直接击中线路 但在导线上会感应出大量的 与雷云极性相反的电荷 一旦雷云对某目标放电后 雷云上的电荷便瞬间消失 而导线上的大量电荷依然存在 这些感应电荷就会因失去雷云电荷的束缚 以 波的形式向导线两端传播经设备入地 从而引起设备损坏 三 地电位提高过电压 当 10KA 的雷电流通过下导体入地时 我们假设接地 电阻为 10 欧姆 根据欧姆定律 我们可知在入地点处电压为 100KV 若该点与电 力系统的 PE 线 保护接地线 或弱电系统的地线的接地点较近 即接近于同电 位 则此高压将以波的形式传入室内电气设备外壳 这样不仅会造成设备过电 压同时也会对使用操作人员造成危害 据统计 直击雷的损坏仅占 15 感应雷与地电位提高的损坏占 85 以下是 230 400V 三相系统各种设备耐冲击过电压额定值 GB50057 94 设备位置 电源处的设备配电设备和最后分支线路的设备用电设备需要特殊保护 的设备 耐冲击过电压的类别 类 类 类 类 耐冲击过电压额定值 KV 6 4 2 5 1 5 注 类 需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备 类 如家电用电器 手提工具和类似负荷 类 如配电盘 断路器 布线系统 包括电缆 母线 分线盒 开关 插座 应用于工业的设备和一些其他设备 类 如电气计量仪表 一次线过流保护设备 二 一般的防雷措施 一 外部防雷 外部防雷主要是对直击雷的防护 其目的是将雷电流直接引入大地泻放 由避 雷针 避雷带 避雷线等 引下线和接地体等构成外部防雷系统 避雷针的 作用是将雷电吸引于自身 代替被保护物受雷击 但是 避雷针的副作用也很 大 首先 雷击时它把雷电流引入大地的过程中 产生的强大感应电磁场对敏 感的电子设备的破坏性很大 其次 避雷针上的反击过电压不可忽视 在雷电 波的冲击作用下 避雷针上总会产生很高的电压 当人或设备与之接近时 这 个高电压就会向人或设备放电 再者 避雷针的保护作用是有一定局限性的 如对雷雨天气时沿着市电导线中产生的雷电过电压 它是无能为力的 此时 这个雷电过电压也随之侵入到用电设备中 虽然有避雷器作防护 但避雷器的 响应时间和有效性都远远满足不了电子设备对电源品质的需求 鉴于外部防雷系统的种种不足 内部防雷系统随之产生 二 内部防雷 内部防雷系统由均压 接地 屏蔽 隔离 装设过电压防护装置等综合措施构 成 1 均压 当雷击发生时 在雷电暂态电流所经过的路径上将产生暂态电位升高 使该路径 与周围的金属物体之间形成暂态电位差 如果这种暂态电位差超过的两者之间的 绝缘耐受强度 就会导致对金属物体的击穿放电 使金属物体带高电位 这种带高 电位的金属物体又有可能对其周围的其他金属物体再进行击穿放电 这种击穿放 电能直接损坏电子设备 也能产生电磁场脉冲 干扰电子设备的正常运行 为了消 除雷电暂态电流路径与金属物体之间的击穿放电 需要对室内的各金属钩件进行 等电位连接 即将室内的设备 组件和元件的金属外壳或钩架连接在一起 并与建 筑物的防雷接地系统相连接 形成一个电气上连续的整体的整体 这样就可以在 发生雷击时避免在不同金属外壳或构架之间出现暂态电位差 使得它们彼此间等 电位 并维持在地电位的水平 这就是均压措施 2 接地 在电子设备和电子系统中 各种电路均有电位基准 将所有的基准点通过导体连 接在一起 该导体就是设备或系统内部的地线如果将这些基准点连接到一个导体 平面上 则该平面就称基准平面 所有信号都是以该平面作为零电位参考点 电子 设备常以其金属底坐 为壳或铜带作为基准面 为了设备的工作稳定和操作人员 的安全 通常将基准面与大地相连 称为接地 3 屏蔽 电子设备中大量采用半导体器件和集成电路 这些电子和微电子器件是十分脆弱 的 由于雷击产生的暂态电磁脉冲可以直接辐射到这些元件上 也可以在电源或 信号线上感应出暂态过电压波 沿线路侵入电子设备 使电子设备工作失灵或损 坏 利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施 电子 设备常用的屏蔽体有设备的金属外壳 屏蔽室的外部金属网和电缆的金属护套等 利 用屏蔽措施对于保证电子设备的正常和安全运行来说是十分重要的 4 隔离 当电子系统周围环境中的电磁脉冲干扰比较严重难以采取屏蔽措施时 可以采用 光纤传输来发送信号 信号是以光的形式传输的 光纤是绝缘材料 因此它不受周 围强电磁脉冲干扰的影响 抑制电磁脉冲干扰的另一个重要措施是采用光偶合 在电子系统中实施电气隔离 5 装设过电压防护装置 内部防雷系统主要是对过电压 雷电过电压和操作过电压等 的防护 其目的 是阻挡沿电源线侵入的过电压 并限制被保护设备上过电