防雷接地检测概念

防雷装置基本知识 宜昌市建夷建设工程质量检测中心 技术室 2017 年 6 月 学习资料学习资料学习资料学习资料 防雷设计防雷设计 滚球法确定接闪器的保护半径滚球法确定接闪器的保护半径 滚球法确定接闪器的保护范围 m 一 单支避雷针保护半径 m Rx 避雷针在 Hx 高度的平面上的保护半径 m Ro 避雷针在地面的保护半径 m Hr 滚球半径 m 类建筑物 30m 类建筑物 45m 建筑物 60m Hx 被保护物的高度 m H 避雷针高度 m 当 H Hr Ro H 2 Hr H Rx Ro Hx 2 Hr Hx 开平方 当 H Hr H Hr Ro Hr Rx Hr Hx 2 Hr Hx 开平方 防雷器技术参数的选择防雷器技术参数的选择 1 一 最大持续工作电压值 Uc 的选择 氧化锌压敏电阻防雷器 如 OBO V25 B C V20 C 的最大工作电压值 Uc 是关系到防雷 器运行稳定性的关键参数 在选择防雷器的最大持续工作电压值时 除了符合相关标准要求 外 还应考虑到安装电网可能出现的正常波动及可能出现的最高持续故障电压 按照 IEC61643 2 的说明 在 IT 交流供电系统中 相线对地线的最高持续故障电压可能到达标称 电压 Un 交流电压 220Urms 的 1 5 倍 既可能达到 330Urms 故此在电流不稳定的的地方 建议选择电源防雷器的最大持续工作电压值 Uc 为 385Urms 的模块 在直流系统中 并没有 一个统一的最大持续工作电压值与正常工作电压的比例 但经验上该比例一般可取 1 5 2 倍之间 二 残压 Ures 的选择 单纯考虑防雷器残压越低越好并不全面 并且容易引起误导 首先 不同产品标称的残压 数值必须注明测试电流的大小和波形 才能有一个共同的比较基础 一般惯常以 20KA 8 20us 测试电流记录残压 作为比较 其次 过分强调残压低 是需要付出最大持续 工作电压 Uc 换来的后果可能是在市电不稳定地方 防雷器容易因长时间持续电压而损坏 其实在压敏电阻型的防雷器 如 OBO 的 V20 C 及 V25 B C 选择最合适的最大持续工作 电压 Uc 和最合适的残压就好象天平的两边 不可能侧重任何一方 按照以往的经验 残压 在 2KVA 以下 20KA 8 20us j 就能对用户设备提供足够的保护 三 报警功能的选择 为了监测防雷器的运行状态 当防雷器出现损坏时 用户应该及时通知并及时更换损 坏的防雷模块 为了在不同的应用环境都可以实现及时监测 需要选择合乎特定环境的报警 装置 OBO 防雷器的报警装置有三种可选 适合不同环境的不同要求 声光报警装置 AS 适用不 同环境的不同要求 遥信报警装置 FS 适用于无人值守的环境 遥信带电压检测报警装置 FS SU 适合无人值守的环境 同时可对电源是否停电及缺相进行监测 四 防雷器失效下的保护电路设计 后备保护空气开关 基于电气安全原因 任何并联安装在市电电源相对中或相对地间的电气元件 为防止故障 短路 必须在该电气元件前安装短路保护器 例如空气开关或保险丝 根据在国内的应用经验 部分局 站 机房电源接地阻抗较高 当防雷器因电网故障损坏造成对地故障回路电流偏小 无 法使保护防雷器的前级保险丝或空开跳闸 可能造成对防雷器长时间过流 损坏防雷器 建议 设计人员对短路保护器件的额定电流值可取额定电流值约为 32A C 类脱扣曲线 空气开关 使空气开关较易动作 移动通讯基站 接入网 模块局应采用额定电流值约为 32A 的空开 但较 大型的通信局站 房 起保护 B 级防雷器的短路元件可选择额定电流值为 63A 的空开 浪涌保护器安装指导浪涌保护器安装指导 电源系列电源系列 电源防雷器安装指引电源防雷器安装指引 以以 OBO 电源防雷器系列为例电源防雷器系列为例 一 一 应用应用 当建筑物本身设有外部避雷系统 如安装有避雷针 引下线 地网 外部屏蔽时 根据 IEC VDE 相关理论 在其建筑物内部的 380V 230V 低压配电电路上 采用 OBO V25 B 来建立电源线上的雷电保护等电位连接 可以避免雷电发生时引起的失火 爆炸 人身伤亡的危害 二 二 功能功能 OBO V25 B 高能量防雷器内含一个特别的压敏电阻电路 该电路由具备性能良好的非 线性特性 30 的氧化锌压敏电阻组成 这使得该防雷器即使在高能量的过电压冲击下 也能够最大限度地实现保护 其保护水平为在 100Ka 10As 冲击下 残压不超过 2kV 因此 该防雷器能够承受来自于直接雷击下的部分雷电流 当线路过载情况发生时 防雷器内部 的断路器 会自动将失效的防雷器模块从主电路分断开来 同时模块上用于监视工作状态 的显示窗口的颜色会由绿色转变为红色 三 三 特殊配置特殊配置 该防雷器可用于交流和直流电路中 采用 OBO LS 光控模块 AS 声光报警模块 FS 遥 信触点模块 FS SU 电压和遥信触点模块可使维护人员实时对防雷器工作状态进行远程监 视 当发现防雷器不能正常工作时 维护人员只需对已失效的防雷器模块进行更换 这样 可降低维护费用 更换时并不需停电 四 选四 选 型型 指指 南南 1 总则总则 1 1 OBO 电源防雷器的选型应依 IEC61312 61643 VDE0100 标准进行 通过严格的分 级避雷保护 使过电压降低到对设备无害的量值 1 2 OBO 电源防雷的选型应严格依据使用环境的电网类型而定 1 3 OBO B 类防雷器在低压配电电路中 往往作为第一级防雷器安装于 0 1 区的交 界面 如近距离专用变压器低压侧或主配电柜内 用于输电线路上由直接雷 感 应雷引起的传导浪涌过电压给设备带来的危害 1 4 OBO C 类防雷器往往应用于多级保护的场合 作为第二级感应雷电及开关转换 过程中引起的瞬间过电压的保护 但对于同时具备以下条件的低压用电场合 V20 C 类防雷器也可用作第一级避雷保护 a 该被保护建筑物并无架空低压线入户 b 该建筑外部并无外部避雷系统 2 特别说明 特别说明 2 1 鉴于国内电网类型较多 电压波动范围大 尤其是农村和边远山区 接地电阻普遍 较高的市电故障多等的原因 根据 IEC61643 标准 建议在防雷器模块电压选取 385V 2 2 为避免电源防雷器因过载而引起的持续短路 根据 VDE 0100 标准 郑重建议在防雷 器前端串接合适之保险丝 或空开 2 3 对于单相配电的场合 为适应 DIN 安装要求 根据 VDE 0100 标准建议一律采用 V20 C 1 NPE 进行防雷保护 2 4 对于目前国内生产厂用户普遍采用 OBO V20 C 建议对于三相负载电源采用 V20 C 3 NPE FS 385V 2 5 为便于监测防雷器的状态 建议在无人值守的场合选取 FS 遥信辅助模块 而对于有 人值守的场合 可选用 AS 声光报警模块 五 安五 安 装装 指指 南南 OBO 电源防雷器系列产品是符合德国 VDE0675 标准要求之过电压保护产品 根据德 国 VDE0110 标准第一部分电气设备使用规范要求 OBO 电源防雷器用于安装在 1000V 以 下的低压电网中 释放从大气中放电 雷电 和操作过电压产生的能量 特别适合在低压 配电系统保电路上 以下安装指南 指导防雷工程人员如何依据 OBO 标准化的安装技术要 求 简便而专业地安装 OBO 电源保护器 1 安装位置 安装位置 1 1 避雷器的安装应尽可能地贴近于被保护负载 过流型的 B 类避雷器 LA60 B LA25 B V25 B 应安于建筑物主配电柜电源入户处 过压型的 C 类保护器 V20 C 避 雷器应独立安装于分路配电柜内 1 2 B C 两类避雷器都必须在空气开关制出线端 负载侧 并联连接 最理想位置是 靠近空气开关制左右任何一边 避免电源防雷器之下方有其他设备装置 除接 地汇流排外 2 线连接线连接 2 1 防雷器与被保护电路之间的连接线应小于 50cm 其线径尽量与配电电源线的线径相 同 如主配电线径大于 35mm2 则连接线选取 35mm2 2 2 地线连接 根据 VDE 0185 Part1 安装准则 防雷器的地线长度应越短越好 防雷器的地线 线径约为总接地母线的线径的 1 2 其上限为 25mm2 下限为 10mm2 具体选择见下 表 连接线选择 铜线截面积单位 mm2 配电电源线径 3550 70 防雷器连接线线径162535 接地连接线径101625 第一第一 二级电源防雷器使用二级电源防雷器使用 根据 GB50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范 5 4 4 在直击雷非防护区 LPZ0A 或直 击雷防护区 LPZ0B 与第一防护区 LPZ1 交界处应安装通过一级分类试验的浪涌保护器或 限压型浪涌保护器作为第一级保护 第一防护区之后的各分区 含 LPZ1 交界处应安装限压型 浪涌保护器 1 电气连接 第一 二级过电压保护器 防雷器 具有一个公共的中线 N 端子 三个压敏模 块 L1 L3 安装于相线 L 和中线 N 之间 然后经 NPE 石墨间隙放电模块接地 防雷器应尽可 能靠近于保护负载的前端安装 2 特别注意 根据 GB50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范 5 4 5 中规定 浪涌保护器 应过电流保护器 所以为了避免防雷器因电网故障而长时间过载而短路 建议在主电路开关大 于 63A 时 在防雷器前串联 32A 的空气开关后熔丝后再并联到主电路中 因为由于防雷器模 块 ZnO 在长时间工作下回发生老化 当防雷器由于市电故障导致被击穿而产生短路电流时 防雷器前端空气开关能将防雷器从主电路中脱离出来 而不会引起主电路中开关误动作 从 而证主电路正常工作 4 连接线的选择 连接防雷器的导线截面积应不小于电路相线和中线的截面积 防雷器接 线端子不能作为分线端子 5 地线的连接 防雷器的接地线应尽可能短的接至于设备接地系统 最合适连接点为接 地母排 应避免其他电气线的接近布防 防雷接地防雷接地 其他接地其他接地 接零与其他有关接地的概念接零与其他有关接地的概念 以上介绍了与防雷工程有关的各种接地 现把接零与有关接地的概念介绍如下 接零 发电机 配电变压器的中性点叫做零点 由中性点引出的线叫做零线 用电设 备的金属外壳接到零线上称为接零 工作接地 供电系统变压器的中性点直接接地为工作接地 工作接地可以保证电器设 备可靠地运行 降低人体接触电压 保护接地 所有电器设备在正常工作情况下 不带电的金属部分作良好的接地为保护 接地 保护接地主要保护人员的工作安全 重复接地 将零线上的多点与大地多次作金属性连接称重复接地 当中性点直接接地系统中发生碰壳或接地短路时 可以降低对地电压 当零线发生断 裂时 可以使故障的危害程度减轻 静电接地 设备移动或物体在管道中移动 因摩擦产生静电 它聚集在管道 容器和 储罐或加工设备上 形成很高的电位对人身安全及对设备和建筑物都危险 作了静电接地 静电一旦产生就导入地中以消除其聚集的可能 油罐车后尾及轿车后尾拖一根接触地面的 导电橡胶即属于静电接地 直流工作接地 也称逻辑接地 信号接地 计算机及一切微电子设备大部分采用中 大规模集成电路 具有同一 电位 参考点 将所有设备的 零 电位点接于同一接地装置上 这样它可以稳定电路的电位 防止外来干扰这种接地称为直流工作接地 计算机房需设的接地 计算机房的接地问题是个很复杂的问题 目前它应设有四种接 地 1 直流逻辑接地 见上面介绍 2 屏蔽接地 主机房屏蔽应有良好的接地 3 防雷接地 采用建筑物的防雷工程接地 交流工作接地 为保护接零系统 地极与屏蔽接地可以共用 防雷接地防雷接地 接地电阻接地电阻 接地接地电电阻阻 接地装置的接地电阻是包括接地体的对地电阻和接地线电阻的总和 接地电阻的数值 等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值 接地体的对地电阻又称为流散电阻它的数值比接地线的电阻大得多 所以接地电阻一 般可认为等于流散电阻 大地的流散电阻是非线性电阻 根据通过接地体流入地中的电流性质不同 又可将接地电阻氛围工频接地电阻 流入 地中的电流为工频电流时 求得的接地电阻 与冲击接地电阻 流入地中的电流为雷电流 时 求得的接地电阻 两种 一般用 R 表示工频接地电阻 Ri 表示冲击接地电阻 现就有关规程对部分电气设备接地电阻的规定数值列入下表 部分电气装置要求的接地电阻值 电气装置名 称 接地的电气装置特点接地电阻 与总容量在 100KVA 以上的发电 机或变压器相联的接地装置 R 4 同上装置的重复接地 R 10 与总容量在 100KVA 及以下的发 电机或变压器相联的接地装置 R 10 1KV 以下中 性点直接接 地和不接地 的系统 同上装置的重复接地 R 30 低压线路水泥杆 金属杆 R 30 零线重复接地 R 10 低压架空电 力线路 低压进户绝缘子铁脚 R 30 第一类防雷建筑物 防直击雷及 雷电波侵入 R 10 第一类防雷建筑物 防感应雷 R 10 第二类防雷建筑物 防直击雷 感应雷及雷电波侵入 R 10 建筑物防雷 装置 第三类防雷建筑物 防直击雷 R 30 烟囱 水塔接地R 30 防雷接地防雷接地 雷电保护接地雷电保护接地 雷雷电电保保护护接地接地 接地是避雷技术最重要的环节 不管是直击雷 感应雷或其他形式的雷 避雷工作的 最终都是把雷电流送入大地 储存雷能量为人类造福 目前科技还达不到 因此没有合理 而良好的接地装置是不可能谈及防雷的 所以说设计 施工好高标准的接地系统是防雷工 作的重中之重 过去讨论接地的时候 总是把讨论的焦点放在要求接地电阻小于多少欧姆上 长期以 来 人们有一个错觉 认为接地电阻越小避雷效果就越好 被保护的对象就安全 当然电 阻越小散流越快 雷击的高电位保留时间越短 危险性越小 其跨步电压 接触电压产生 的机遇也就越小 但是 近十几年来的实践证明 与其说接地电阻值重要 不如说接地装 置的结构更合理 重要 现在的城市 在一座建筑物内有许多不同性质的电气设备 需要多种接地装置 如避 雷接地 电气安全接地 交流电源工作接地 通信及计算机系统接地 也叫直流接地 在 数字逻辑系统中叫逻辑接地 等 这么多系统的接地到底采用哪重好呢 现一一解释如下 根据实践证明 共用接地是应用最为广泛的接地方式 一 独立接地 如上面所谈到的需要接地的部分 都分别独立地建立自己的接地系统 这种接地方式称为独立接地 它的好处是各系统之间不会造成互相干扰 这对通信系统尤 其重要 但网络容易被雷击坏 故除有防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避雷方式 外 一般不主张采用独立接地的方式 这种独立接地在六 七十年代以前采用比较多 现 在多被共用接地所取代 二 共用接地 也叫统一接地 它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上 或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来 使它们之间成为畅 通的电气接地统一地网 这样的接地方式为共用接地 共用接地是目前应用最广泛的接地 方式 三 一点接地 把各系统的接地线接到接地母线同一点或同一金属平面上 这样的方 法叫 一点接地 法 一点接地法能解决各系统接地线的等电位问题 所以能够降低各系统 之间的干扰程度 尤其是 50HZ工频信号对系统的干扰基本上得以消除 所以一点接地法在 工程上得到广泛应用 一点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰 能很好地工作于 1MHZ及 以上的额频率 当整个系统的尺寸较小时 最大尺寸小于 20 为干扰信号的波长 可 以应用到 10MHZ 四 多点接地 各系统的接地线采用多点短连线的接地方式 称作多点接地 当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时 电容耦合效应将会产生某种干扰 耦合 这时引线长度成为主要矛盾 必须采用多点接地使串联阻抗减至最小 并将驻波减 至最小 多点接地方式应用于高频电路 f 10MHZ 如图 所示 在二三十年以前 干扰被称为无线电频率干扰 因为绝大多数的噪音和干扰信号出自 无线电频率 现今电子计算机 数字技术和逻辑电路不断扩大应用领域 现在的干扰被称 为电磁干扰 电磁干扰包括导电性电磁干扰 其干扰能量通过导线或电缆从一电路传送到 另一电路 减少导电性电磁干扰是通过电路的合理设计 采用滤波器和电路的合理接地来 实现的 辐射性电磁干扰其能量是通过空气中的电磁场传送的 在设计外壳和箱体时 通 过选用合理的屏蔽材料 构造技术和设备布置以及采用合理的接地技术等等来减少辐射性 电磁干扰 其中处理好接地工程是防电磁干扰最重要的技术措施 低频率干扰绝大部分是通过线路互相耦合而来的 即前面所提到的共阻抗耦合 当两 个电路电流流经同一个公共阻抗时一个电路上的电流在这个阻抗上形成的电压就会影响到 另一个电路 这就是共阻抗耦合 如果一个公用的接地网在不同的地方分别接上连线 如图 所示 由于共阻抗耦合 关系 各连线之间将有 Vg1 和 Vgz 的电压 各连线的接地点电压不会一样 Vg1 和 Vgz 就 是干扰电压 经放大后就可能直接影响通信或控制信号 多点接地的优点允许存在许多接地环路 这时同时使用低频率的电路是有害的 如有 上述情况时 可考虑采用混合接地的方法 一 混合接地 所谓混合接地是在一部设备内的各电路板以最短的导线与机壳连接 或者信号电路相关的几部设备 以最短的导线与同一个金属体连接接地 然后多合设备分 别用金属线接到地网的同一点上 像这样的接地方式称为混合接地 混合接地在工程上最简单的办法 是在交流电源送进房屋的总开关处 把零线重复接 地 或把零线接到房屋的结构主钢筋上 然后在电源的零线处引出一条 PE 线 如图 所 示 连接所有应该接地的点 二 环形接地多用于地网 就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环 这样的接地 网可以使到界面以内的电场分布比较均匀 减少跨步电压对人的危害 也减少室内在受雷 击时 由于地面电位梯度大而产生对设备高压反击的危险 三 基础接地体 利用建筑物基础内的钢筋 按 规范 要求连接制作的接地体称为 基础接地体 有的人认为 在基础内的钢筋 被混凝土包住不可能与大地导通起到接 地体的作用 事实上干燥的混凝土是很好的绝缘体 而含有水份的混凝土与含水份的 土壤接触时 毛细管将水份吸收到混凝土里使混凝土保持较高的含水量 从而降低了 混凝土的电阻率与大地通若一体 防雷接地防雷接地 人工接地人工接地 人工接地体人工接地体 人工接地体分钢材制品和铜板制品 在钢材制品中又分垂直安装接地体和水平安装接 地体两种 一 垂直接地体 长度不小于 2 5M 的 L50 50 的角钢 DN50 钢管或 20 的圆钢 圆 钢 钢管的端部加工成斜口或锻造成锥形 角钢的一端应锯成尖头形状 尖点应保持在角 钢的角脊线上并使两斜边对称 接地体的安装 在接地极沟内放在沟的中心线上 垂直打入地下 顶部距地面不小于 0 6m 间距不小于两根接地体长度之和 即不小于 5M 当受地方限制时 可适当减少 一些距离 但不小于接地体的本身长度 接地体与地面保持垂直 防止接地体与土壤间产 生缝隙 增加接触影响散流效果 附设在腐蚀性较强的场所或土壤电阻率大于 100 m 潮 湿土壤中的接地装置 应适当加大截面或热镀锌 二 水平接地体 水平接地体多用于环绕建筑物四周的联合接地 常用 40mm 4mm 镀锌扁钢 最小截面不应小于 100mm2 厚度不应小于 4mm 当接地体沟挖好后应垂直附设 在地沟内 不应平放 垂直放置时 散流电阻较小 顶部埋设深度距地面不应小于 0 6m 如图所示 水平接地体多根平行附设时水平间距不小于 5m 沿建筑物外面四周附设成闭合环状的水平接地体 可埋设在建筑物散水及灰土基础以 外的基础槽边 不要把水平地体直接埋在建筑物基础坑的土壤里 因为接地体受土壤的腐 蚀早晚会损坏的 被建筑物压在下边 日后也无法维修 三 铜板接地体 铜板接地体一般使用 900mm 900mm 1 5mm 的铜板 安装形成如图 所示 铜板与接地线的连接有四种形式 1 地铜板上打孔 用单股 1 3 2 5 铜线将铜接地线 绞线 绑扎在铜板上 在铜绞线 的两侧用气焊焊接 2 地铜板上打孔 将铜接地绞线分开拉直 搪锡后分四处用单股 1 3 2 5 铜线绑扎在 铜板上 用锡逐根与铜板焊好 3 线端部 铜端子与铜接地板的接触面处搪锡 用 5 6 的铜铆钉将端子与铜板铆紧 在接线端子周围进行锡焊 铜端子规格为 30 1 5L 750mm 4 25 1 5 的扁钢板进行铜焊固定连接 防雷接地防雷接地 接地装置接地装置 接地装置接地装置 从避雷的角度讲把接闪器通过引下线与大地作良好的电气连接的装置称之为接地装 置 接地装置的作用是把由接闪器和网络屏蔽引来的雷电流因快速泻放到大地中去 以保 护人员 设备和建筑物的安全 理想的接地装置 包括从接闪器到地面的引线 是没有电阻的 假如这样的装置存 在那么雷击的时候不论雷电流有多大 接地装置上任何一点对大地的电压都为零 这样的 避雷系统对人来讲是绝对安全的 但实际上 这样的接地装置是不存在的 所以引出很多 接地的技术问题 跨步电压及防止措施 当雷击时雷电流从接地装置向大地逸散 地面各点之间就有电压存在 当人站在接地 装置的电地面上 由于两只脚所站的地方不同 电位也就不同 在两只脚之间就有电压 这两脚之间的电压叫做跨步电压 如图 中 Uk 跨步电压越大流过人体的电流就越大 对 人的生命就越危险 所以设计接地装置时要给予重视 跨步电压对赤脚的人尤其危险 因 为人的脚直接与地面接触 接触良好流过人体的电流就大危险自然就大 在工程上规定以 0 8m 作为跨步的距离 为减少跨步电压 工程上多把建筑物的避雷接地装置做成围绕建筑 物的一个闭合周圈 这样在周圈内的电位梯度大大下降 跨步电压就可以降低 如果接地 周圈与地下金属导管连结或接成金属圈效果更好 接触电压及防止措施 当雷电流经过引下线和接地装置时 由于引下线本身和接地装置都有电阻和电抗 因 而会产生电压降 这种电压降有时高达几万伏 甚至几拾万伏 这时有人或牲畜接触引下 线就会发生触电事故 我们称人们因接触引下线或带电情况相似的其他金属物所受到的电 压为接触电压 也就是人的手与脚之间的电压 除引下线可能发生接触电压外 那些与避雷装置连通 或虽然不连通而绝缘距离不够 会受到反击的金属物体 也会出现这种现象 如牲畜棚安装的避雷装置与牲畜饮水用的自 来水管连通或绝缘距离不够时雷击都会造成危险 关于人能承受雷电造成的跨步电压和接触电压是多少伏 允许流过的电流是多少安 至今还没有得到明确的数据 但是经大量试验可肯定 由于雷电的作用时间非常短 且具 有脉冲 高频的特性 人体对高频 脉冲的电压和电流耐受能力要比工频大得多 根据各 国发生的人身冲击触电事故分析 认为相当于雷电流持续时间的危险电流约为 100A 如取 人体的冲击电阻值为 300 500 人脚对地的脉冲接触电阻为 600 人体能承受的跨步电 压为 90 110KV 之间 而大牲畜由于四蹄着地 电流易经过心脏 所以对雷电流比人更敏 感 例如 牛收到 96KV 的跨步电压 74KV 的接触电压 呼吸失常 心脏活动机能损伤 产生不可逆过程 有死亡的危险 为了保证避雷装置对人和牲畜的安全 应使其接地电阻不大于 规范 规定的数值 这样 可在雷电流放电时使接触电压减少 而且还能减少对建筑物内部或上面的金属构件受反 击的危险 应误将引下线和接地装置安装在人们不易接触到的地方 为了防止接触电压 危及人畜 尽可能将引下线覆盖上绝缘物或把它隔离起来 接地装置的构成接地装置的构成 接地装置是由接地线和接地体两部分构成的 接地线 是指从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体 分 接地干线 也称母 线 和接地分支线 其中接地分支线可利用下列接地线与接地体连接 1 建筑物的金属结构 梁柱等 及设计规定的砖内部的结构钢筋 2 起重机与升降机构架 皮带机钢架 设备构架及外壳 电气竖井等 3 配线的钢管 接地体 是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体 有人工接地体和自然接地 体两种 有些自然接地体埋入地中或水中 能够很好地祈祷降低接地电阻 均衡电位的作 用 且能节约钢材 能提高电气身被运行的可靠性 还有一种是接地网性能较好 接地体分为自然接地体和人工接地体 自然接地体可利用以下几种 1 埋设在地下的金属管道 不包括易燃易爆物质管道 2 金属井管 3 与大地有可靠连接的建筑物金属的结构 4 水工构筑物及类似的构筑物的金属管桩 接地网 是把需要接地的各系统 统一接到一个地网上或者把各系统原来的接地网通 过底下或者地上用金属连接起来 使它们之间成为电气相通的统一接地网 接地网又分共 用接地网和独立接地网两类 但最终独立接地网会被共用接地网所取代 接地线 制作接地线 在地下不得来用裸铝导体 蛇皮管 金属软管 管道保温层的 金属外皮或金属网以及电缆金属护层 因为这些材质的强度差又易腐蚀 作接地线很不可 靠 故不能用作接地线 接地线应与水平接地体的截面相同 其规格如下表 钢接地体和接地线的最小规格 地上地下种类 规格及单位 室内室外交流电回路直流电回路 园钢直径 mm 681012 扁 钢 截面 mm 2 厚度 mm 6 0 3 100 4 100 4 100 6 角钢厚度 mm 钢管管壁厚度 mm 2 2 5 2 5 2 5 4 3 5 6 4 5 接地母线 也称接地连接线 即从引下线断线卡或换线处至接地体和连接垂直接地体 之间的连接线 接地母线一般使用 40mm 4mm 的镀锌扁钢 接地母线之间的连接应采用搭接焊接 见建筑电气安装工程实用技术手册下册第七 篇建筑防雷及接地装置安装 防雷接地防雷接地 引下线引下线 引下引下线线 连接接闪器与接地装置的金属导体称为引下线 雷击时引下线上有很大的雷电流流过 会对附近接地的设备 金属管道 电源线等产 生反击或旁侧闪击 为了减少和避免这种反击 现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线 经过实践证明这种方法不但可行 而且比专门引下线有更多的优点 因为柱钢筋与木梁 楼板的钢筋 都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的 法拉第 笼 均处于等电位状 态 雷电流会很快被分散掉 可以避免发击和旁侧闪击的现象发生 关于引下线 规范 作如下规定 GB50057 94 引下线一般采用园钢或扁钢 其尺寸不小于下列数值 园钢直径为 8mm 扁钢截面为48mm2 扁钢厚度为4mm 装在烟囱上的引下线其尺寸不小于 园钢直径 12mm 扁钢厚度为 4mm 截面积为 100mm2 所有引下线要镀锌或涂漆 在腐蚀性较强的场所 还应加大截面积或采取其他防腐措 施 引下线的固定支撑点间隔不得大于 1 5 2m 引下线的敷设应保持一定的松紧度 不能 拉的太紧 以免热胀冷缩而拉断 为了减少引下线的电感量 引下线应沿最短接地路径敷设 对于建筑艺术要求较高的 建筑物 引下线可采用暗敷设 但截面要加大 由于建筑物的造型不同 不能做直线引下 时 应注意弯曲开口处两点间的直线距离不得等于或小于弯曲部分线段的实际长度的 0 1 倍 一般弯曲处不用锐角尽量避免用直角 1 引下线应装在人员不易碰到的隐蔽地点 以防接触电压的危害 2 距地面 2M 以内的引下线 应有良好的保护 用瓷管或耐阳光的塑料管套住 避免人 或动物触碰 为便于检查避雷设施连接导体的导电情况和接地体的散流电阻 要在每根引下线上做 断接卡子 断接卡子 规范 规定距地面最高为 1 8M 暗装引下线也应在相应的地方做断接 卡子接线盒 利用混凝土柱钢筋做引下线时 不必做断接卡子 但必须引出测量线端子 外露墙面 断接卡子必须镀锌 并保护接触面严密 接触面不得小于 10mm2卡接母丝直径 必须大于 8mm 卡接母丝上应套有弹簧垫圈 浪涌产生的原因浪涌产生的原因 在低压供电系统 测量和控制系统 计算机网络 有许多因素可引起过电压浪涌 下 面所述的四种造成的危害最大 直击雷 如果雷电直接对有外部防雷装置的建筑物或者直接打到建筑物顶部的可以通过某种途 径传输雷电流入地的装置放电 如室外天线 卫星接收装置等 使得地电位抬升 一大 部分雷电流通过保护接地线进入到建筑物的装置雷电也可能直接对电源线 低压架空线 或数据线放电 大部分高能雷电流被引入到建筑物里 附近的击雷 即使建筑物本身没有遭到雷击 附近的雷电闪击也可能引起建筑物装置上的过电压 这个浪涌过电压直接或通过电感性或电容性耦合到达电子装置 设备的线路上 部分雷电 流可能通过大地传送到接地的装置从而引起极大的危害 或者通过雷电放电通道散发出的 磁场 在设备的线路上感应出过电压 建筑物内的长导线回路特别容易感应出过电压 容 性耦合是通过具有高电位差的两点之间的电场产生的 例如在雷电放电通道和金属导线之 间 远处的雷击 就是几百米之外的雷电闪击 也可能在低压导线 数据线上感应过电压 也可能将高电 压到建筑物的接地装置上 从而对电子设备造成极大的危害 甚至云层之间或云层内部的 放电产生的电磁场也能耦合过电压到导线开关浪涌 开关浪涌来自电路的闭合 断开的转换操作 来自感性和容性负载的开关操作 也来自 短路电流的阻断 特别地 大型用电系统或变压器的断开可能引起对邻近的电子设备的损 坏 瞬态过电压 在低压电网最大的电压峰值是由于雷电泄放引起的 当雷电直接打在外部防雷装置或 低压架空线上时 包含高能量的雷电浪涌常常使得连接在电网上的负载完全损坏 在建筑物里的设备上 在电源线或通信线上的感应过电压的峰值也可以达到正常工作电 压值的几倍或几十倍 开关浪涌不会出现象雷电泄放时那样的高电压 但是它们非常频繁地发生并且仍然能 够导致设备故障 开关浪涌可达工作电压的 2 倍或 3 倍 而雷电浪涌有时可达到额定电压 的二十倍 并且包含大量的能量 直接马上摧毁电子设备 开关浪涌导致的故障通常较迟 出现 因为较小的瞬间过电压是逐渐导致电子元器件老化 最后损坏 防雷名词解释防雷名词解释 1 1 等电位连接类 等电位连接 Equipotential bonding 将电器设备与外部导体作出连接 以达到相同或相近电位的电气连接器件 电涌保护器 为保护带电导体的其中一大类 2 故障分类 a 电涌 电涌在导线与导线之间或导线与地之间发生一个瞬态的过电压 时间少于 1ms 该电压 远远超过设备的最高允 工作电压峰值 但它并无工作频率 电涌的成因为雷击或者开关误 操作 如空气开关过流跳闸 而引起的操作过电压 b 瞬时过电压 Tranxient Overvoltage TOV 瞬时过电压是在某地区的波动 时间相对来说比较长 可视为 1ms 20ms 之间 3 电涌保护器分类 a SPD Surge Protection Device 的缩写 其功能是对电涌产生保护功能的器件 b 开关 限流 型 SPD 按照 IEC61312 3 的要求 一般用在 LPZOB LPZ1 区中 用于电源系统的防雷器 可最 大限度的消除电网后续电流 疏导 10 350us 的模拟雷电冲击电流 C 限压型 SPD 按照 IEC61312 3 的要求 一般用在 LPZ1 区和 LPZ2 区的防雷器 可较大程度减低电 网上的残压 疏导 8 20us 的模拟雷电冲击电流 d 类电涌保护器 第一级 由于特殊设计 能够承受直击雷的能量和释放部分直接雷击电流的电涌保护器 e 类电 e 涌保护器 第二级 能够释放由远距离或传导雷击以及开关转换而引起的电涌的电涌保护器 f 类电涌保护器 第三级 为了保护使用插座的单个负载而设计的电涌保护器 g 电涌保护器前端的保护熔丝 后备保险熔丝 在所有的电涌保护器前端都必须安装前级保险丝 如果电路中的熔丝的额定值高于电涌 保护器元件的最大容许熔丝 电涌保护器必须选择符合要求的前级熔丝串联在前端 进行 保护 4 电涌保护器参数分类 a 最大持续工作电压 Uc 对于内部没有放电间隙的电涌保护器 该电压值表示最大可允许加在电涌保护器两端的 工频交流均方根 r m s 在这个电压下 电涌保护器必须正常工作 不可出现故障 同 时该电压连续加载在电涌保护器上 不会改变电涌保护器的工作特性 B 额定电压 UN 厂家设计该设备在正常工作下的电压 它可以用直流电压表示 也可以用正弦交流电压 的有效值 r m s 来表示 C 最大通流量 Imax SPD 不发生实质性破坏 每线或单模块对地 过规定次数 规定波形的最大限度的电流 峰值 冲击通流容量一般大于标称放电电流的 2 5 倍 D 额定放电电流 In 标称放电电流 厂家出厂时标称电涌保护器的 8 20 雷电流波形的电流峰值 它是用来划分 C 类等级 级 电涌保护器 e 脉冲冲击电流 Iimp 标准的 10 350us 雷电流模拟波形 主要参数 电流峰值 电量 比能 它是模拟自然界直接雷击的波形 B 级雷击放电器必须能承受适当雷电流的多次冲击而 不发生损坏 f 电压保护水平 Up 电涌保护器被触发前 在它的两端出现的最高瞬间电压值 本书第 19 页表格中列出了 符合 DIN VDE0110 1 04 97 标准的各类设备的保护电压水平的要求及 OBO 产品的对应保 护水平电压 G 残压 雷电放电电流通过 SPD 时 其端子间呈现现的电压 h 100 雷击脉冲箝位电压雷击脉冲箝位电压雷击 在 1 2 50us 的雷击脉冲电压波形的冲击下 电涌保护器的动作电压 在这个电压波的测 试中 对电涌保护器进行十次冲击 保护器均必须动作 I 额定频率 fn 厂家设计该设备在正常工作下的频率 j 反应时间 tA 在本质上 反应时间是依赖于电涌保护器内部所采用的元器件的特性来确定的 反应时 间有可能由于浪涌电压的 du dt 电压上升速度 或浪涌电流的 di dt 电流上升速度 陡度 而有所限制 K 短路承受强度 电涌保护器必须在依靠外部或内部的断路器或电路的过流保护装置断开 短路中流前所 能承受的短路电流 如保险丝或断路器 将该电流遮断 l 后续电流 If 在电涌保护器放电后 流经它的电流 它依赖于不同的电网 后续电流是属于持续开路 电流 它的大小是和电涌保护器到变压器的距离及变压器容量有关系 m 传输频率 通信线路电涌保护器的插入损耗 3dB 时的频率 5 建筑物防雷分类 a 雷击保护系统 LPS 是对建筑物或屋内防雷击保护的全部系统的统称 包括外部防雷系统和内部防雷系统 B 雷击保护分区 LPZ 通过对雷击电磁环境的定义 进行区域划分 防雷名词解释防雷名词解释 2 术语 2 0 1 电磁屏蔽 Electromagnetic screen 用电磁屏蔽材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽 2 0 2 综合布线系统 Generic cabling system 采用一系列高质量的标准材料 把语音 数据 图像 部分控制信号系统和其他信 息管理系统采用统一的传输媒介 以模块化的组合方式 将建筑物内部及外部的传输网络 彼此连接 从而组成一套标准 灵活 开放的布线系统 2 0 3 防雷装置 Lightning protection system LPS 用以针对某一空间进行防雷电效应防护的整套装置 它由外部防雷装置和内部防雷 装置组成 2 0 4 外部防雷装置 External lightning protection system 由接闪器 引下线和接地装置组成 主要用于防直击雷的防护装置 2 0 5 内部防雷装置 Internal lightning protection system 除外部防雷装置外 所有其他附加设施均为内部防雷装置 主要用于减小和防护雷 电流在需防空间内所产生的电磁效应 2 0 6 共用接地系统 Common Earthing system 将各部分防雷装置 建筑物金属构件 低压配电保护线 PE 设备保护地 屏蔽 体接地 防静电接地和信息设备逻辑地等连接在一起的接地装置 2 0 7 接地电阻 Earthing resistance 接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆定律电阻 注 所谓远方是指一段距离 在此距离下 两个接地极的互阻基本为零 2 0 8 等电位连接带 Equipotential bonding bar EBB 其电位用来作共同参考点的一个导电带 需要接地的金属装置 导电物体 电力和 通信线路以及其他物体可与此连接 2 0 9 接地基准点 Earthing reference point ERP 共用接地系统与系统的等电位连接网络之间的唯一连接点 2 0 10 自然接地体 Natural earthing electrode 具有兼作接地功能的但不是为此目的而专门设置的与大地有良好接触的各种金属构 件 金属井管 钢筋混凝土中的钢筋 埋地金属管道和设备等统称为自然接地体 2 0 11 环形接地体 Ring type electrode 围绕建筑物基础周围外 按规定深度埋设于地下的闭合接地体 含水平或垂直接地 体 2 0 12 总接地端子板 Main earthing terminal board MEB 将多个接地端子连接在一起的金属板或金属带 2 0 13 局部等电位接地端子板 Local earthing terminal board 电子信息系统设备机房内作为局部等电位连接的接地端子板 2 0 14 接地装置 Earth termination system 接地体和接地线的总合 它将雷电流引导并泄放到大地而不在接地装置上产生危险 电位差 2 0 15 等电位连接网络 Bonding network 建筑物内 上 的所有导电部分组成的互联网络 其主要作用是防止在建筑物内 上 的设备之间出现危险的电位差 2 0 16 保护线 PE 线 Protective conductor 电击保护措施要求将下列任一部分作电气连接的导体 外露导电部分 装置外部导 电部分 接地连接端子板 接地极 2 0 17 电涌保护器 SPD Surge protective device 用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器 它至少包含一个非线性的元件 2 0 18 信息系统 Information system 建筑物内许多类型的电子装置 包括计算机 通信设备 控制装置等的统称 防雷名词解释防雷名词解释 3 术术 语语 2 0 1 雷暴日 Thunderstorm Day 一天中可听到一次以上的雷声则称为一个雷暴日 2 0 2 雷电活动区 Keraunic Zones 根据年平均雷暴日的多少 雷电活动区分为少雷区 中雷区 多雷区和强雷区 少雷区为一年平均雷暴日不超过 25 天的地区 中雷区为一年平均雷暴日在 26 40 天的地区 多雷区为一年平均雷暴日在 41 90 天的地区 强雷区为一年平均雷暴日超过 90 天的地区 2 0 3 雷击 Lightning Stroke 雷云对大地及地面物体的放电现象 2 0 4 直击雷 Direct Lightning Flash 闪电直接击在建筑物 其它物体 大地或防雷装置上 产生电效应 热效应和机械力 者 2 0 5 非直击雷 Indirect Lightning Flash 击在建筑物附近的大地 其他物体或与建筑物相连的引入设备的闪电 2 0 6 雷电过电压 Lightning Overvoltare 因特定的雷电放电 在系统中一定位置上出现的瞬态过电压 2 0 7 地 Earth Ground 大地或代替大地的某种较大导电体 2 0 8 接地 Earthing 将导体连接到 地 使之具有近似大地 或代替大地的导电体 的电位 可以使地 电流流入或流出大地 或代替大地的导电体 2 0 9 接地系统 Earthing System 接地线 接地汇流排 接地汇集线 接地引入线以及接地体的总称 2 0 10 综合防雷 Synthetical Lightning Protection Technology 对建筑物及内部电子信息系统进行直击雷防护 联合接地 等电位连接 电磁屏蔽 雷电分流和雷电过电压保护的系列措施 2 0 11 外部防雷装置 External Lightning Protection System 由接闪器 引下线和接地装置组成 主要用于防直击雷的防护装置 2 0 12 内部防雷设施 Internal Lightning Protection Facility 由等电位连接系统 接地系统 屏蔽系统 浪涌保护器等组成 主要用于减少和防止 雷电流产生的电磁危害 2 0 13 接闪器 Air terminal System 包括避雷针 避雷带 线 避雷网以及用作接闪的金属屋面和金属构件等 2 0 14 雷电引下线 Down conductor System 连接接闪器与接地装置的金属导体 2 0 15 接地体 Earthing Electrode 为达到与地连接的目的 一根或一组与土壤 大地 密切接触并提供与土壤 大地 之间的电气连接的导体 2 0 16 接地网 Ground Grid 由一组或多组接地体在地下相互连通构成 为电气设备或金属结构提供基准电位和对 地泄放电流的通道 2 0 17 接地引入线 Earthing Conduction 接地网与接地汇集线之间相连的导电体称为接地引入线 2 0 18 接地装置 Earth termination System 接地引入线和接地体的总和 2 0 19 基础接地体 Foundation Earth Electrode 建 构筑物基础中地下混凝土结构中的接地金属构件和预埋的接地体 2 0 20 等电位连接 Equipotential Bonding 将不同的电气装置 导电物体等 用接地导体或浪涌保护器以某种方式连接起来 以 减少雷电流在它们之间产生的电位差 2 0 21 接地端子 Earthing Terminal 接地线的连接端子或接地排 2 0 22 接地汇集线 Main Earthing Conductor 接地汇集线是指作为接地导体的条状铜排 通常作为接地系统的主干 母线 可以 敷设成环形或线形 2 0 23 接地汇流排 Earth Terminal 与接地汇集线相连 并作为各类接地线连接端子的矩形铜排 2 0 24 土壤电阻率 Earth Resistivity 表征土壤导电性能的参数 它的值等于单位立方体土壤相对两面间的电阻 常用单位 是 m 2 0 25 工频接地电阻 Power Frequency Ground Resistance 工频电流流过接地装置时 接地体与远方大地之间的电阻 其数值等于接地装置相对 远方大地的电压与通过接地体流入地中电流的比值 2 0 26 联合接地 Common Earthing 使基站内建筑物的基础接地体和其他专设接地体相互连通形成一个共用地网 并将机 房内设备的工作接地 保护接地以及建筑物防雷接地等共用一组接地系统的接地方式 2 0 27 防雷区 Lightning Protection Zones LPZ 需要规定和控制雷电电磁环境的区域 2 0 28 浪涌保护器 Surge Protective Devices SPD 通过抑制瞬态过电压以及旁路浪涌电流来保护设备的装置 它至少含有一个非线性元 件 2 0 29 开关型 间隙型 浪涌保护器 Switching type SPD 无浪涌时呈高阻状态 对浪涌响应时突变为低阻的一种 SPD 常用器件有气体放电管 放电间隙等 2 0 30 限压型浪涌保护器 Voltage Limiting type SPD 无