雷电基础及防雷方案

1、雷电基础及防雷方案演讲：杨川林技术交流ml： 雷电是一种对人类的生命财产危害极大的自然现象，已被列为对人类生命财产危害最大八大灾害之一。自从200多年前美国人富兰克林发明避雷针至今，人类与雷电的斗争就没有停止过，随着科技的发展，人类对雷电有了更进步更科学的认识。第一章 雷电基础理论第二章 电力系统防雷原理第三章 防雷产品第四章 相关组织及标准第五章 行业防雷方案第一章 雷电基础理论 雷击是一种壮观的自然现象，它给人类带了巨大的灾难，被称为对人类社会危害最大的八大灾难之一。但它也并一无是处1 雷的物理含义雷的物理含义2 雷云与雷击雷云与雷击3 雷击特点雷击特点4 雷击分

2、类雷击分类5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理1 雷的物理含义雷的物理含义1.1 雷电的感官认识雷声与闪电1.2 雷的物理含义1 雷的物理含义雷的物理含义直径几十米以上的球2 雷云与雷击雷云与雷击2.1 雷云带电的云2.2 放电与雷击雷云放电称为雷击2 雷云与雷击雷云与雷击2.3 电离层与地面电荷平衡地球较衡定地带50万库仑的负电荷1800A放电雷击后剩余的电荷补充2.4 我们应感激雷电+-+电离层-雷云2 雷云与雷击雷云与雷击3 雷击特点雷击特点3.1 雷击的选择性雷云放电遵从电场原理3 雷击特点雷击特点3.2 雷电日听到雷声为准3.3 雷电流的频谱分析3 雷击特点雷击特点fI1khz雷电能

3、量主要集中在K级3.4 闪电的电荷量3 雷击特点雷击特点一次闪电从零点几到1000库仑3 雷击特点雷击特点3.5 雷电的破坏作用热、冲击波、电动力、感应、高电压4 雷击分类雷击分类4.1 直接雷击雷云对地某点的迅猛放电4 雷击分类雷击分类4.2 感应雷击直接雷击后，由于静电感应或电磁感应而造成的设备损坏4 雷击分类雷击分类4.3 模拟雷电流波形I KAt us8208/20US模拟波0.10.50.915 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.1 直接雷击防护基本原理人为地为被保护物设置一条放电通路- - -5.2 直接雷击防护装置5.2.1 接闪器5.2.1.1 接闪器定义5 雷击防护基本原理

4、雷击防护基本原理- - -接闪器5.2.1.2 常用接闪器5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.1 接闪器5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.1 接闪器5.2.1.3 特殊的防雷装置水、飞行物、火箭、激光等5.2 直接雷击防护装置5.2.1.4 避雷针保护范围计算5.2.1.5 避雷线保护范围计算5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理取避雷线的一点当避雷针计算5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理单针5.2.1.4 避雷针保护范围计算5.2.1.5 避雷线保护范围计算5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理双针5.2

5、.1.4 避雷针保护范围计算5.2.1.5 避雷线保护范围计算5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2 直接雷击防护装置5.2.1.6 防雷区0A0B125.2.2 引下线5.2.2.1 引下线定义5.2.2.2 常见引下线5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理- - -引下线接闪器地网5.2.3 地网5.2.3.1 接地与地网5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理地电位作为零参考点将雷电等疏散到大地5.2.3 地网5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.3.2 地网的基本参数5.2.3.3 接地

6、电阻接地电阻接地体本身的电阻+接地体与土的接触电阻+土的电阻5.2.3 地网5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.3.4 地网设计R=2LLn4LdP：土壤电阻率L：接地体长d：接地体直径5.2.3 地网5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.3.5 地网接地电阻测试dxD电流极电压极X/d=0.6125 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.3.6 降阻剂低电阻率、保湿、渗透5.2.3 地网5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.3.7 非常规接地体深圳市威尔利实业有限公司设计单位设计单位设计设计复核复核审定审定定位片离子孔3.

7、5m深直径155mm的孔START3000电解接地极:长3m直径54mm专用回填料接线端子定位片离子孔3m地面不小于0.5m54mm155mm电解接地极5.2.3 地网5.2.3 地网5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.2.3.8 独立接地与共用接地独立接地共用接地5.2.3 地网5.2.3.9 跨步电压5.2 直接雷击防护装置5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理U=IRI5.3 感应雷击防护基本原理5.3.1 感电入侵室内设备的途径分析5.3.1.1 配电线路引入雷电5.3.1.2 通信线路引入雷电5.3.1.3 地反击5.3.1.4 雷电电磁场5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理楼内外

8、配电线路引入雷电楼内外通信线路引入雷电两地电位不等造成地反击雷电电磁场5.3.2 感应雷击防护基本原理5.3.2.3 地反击防护5.3.2.2 通信线路防护5.3.2.1 配电线路防护5.3.2.4 雷电电磁场防护在恰当的位置安装恰当的电源防雷器在恰当的位置安装恰当的通信防雷器将两地连接起来使之等电位做好建筑物、线路及设备屏蔽5 雷击防护基本原理雷击防护基本原理5.3 感应雷击防护基本原理第二章 电力系防雷原理近年来随着自动、信息化的深入，雷电又对电子设备造成极大的威胁。1 雷电危害、防雷现状及政策2 直接雷击防护3 感应雷击防护4 大型地网改造1.1 雷电对电力系统的危害造成电力大楼、输变电

9、设备等的损坏1 雷电危害、防雷现状及政策1.1 雷电对信息系统的危害损坏通信、自动化、信息等弱电子设备系统1 雷电危害、防雷现状及政策1.1 雷电对电力系统的危害造成大面积停电1 雷电危害、防雷现状及政策1.2 电力系统的防雷现状电力系统的高压线路、一次设备的防雷已经被广泛关注。现有的措施已基本能满足要求。1 雷电危害、防雷现状及政策通信设备、调度设备、网络设备、监控设备、自动化设备等，这些昂贵的弱电子设备对雷电是非常敏感的，其感应雷击防护十分必要。目前措施不完善但正逐步被重视。1.2 信息系统的防雷现状1 雷电危害、防雷现状及政策1.2 防雷政策 2003年美加大停电等重大事故，再次证明电力

10、系统的安全应是防范于未然。我国的最高层领导，系统的决策层对电力的安全也有了更进一步认识。提出了“安全第一，预防为主”的方针及“科技兴安” 新的战略思想。1 雷电危害、防雷现状及政策管理层重视：1.2 防雷政策1 雷电危害、防雷现状及政策 2000版的GB50057-94建筑物防雷设计规范除明确规定了建筑及野外设备的直接雷击防护外，于2000年修订时增加了第六章规定了建筑物内信息系统的防雷保护措施。国家标准明确：2 直接雷击防护2.1 建筑防雷2.2 野外架空线路防护2.3 野外设备防护2 直接雷击防护2.1 建筑防雷采用避雷针等常规措施，效果较好。电力系统的高压线路采用避雷线等常规措施，有一定

11、的效果。2 直接雷击防护2.2 野外架空线路防护2.2 野外设备防护2 直接雷击防护采用避雷针等常规措施，效果较好。3 感应雷击防护3.1 电力大楼信息系统防护3.2 变电站信息系统防护3.3 发电厂信息系统防护3.4 通信站防雷(DL548-94)3 感应雷击防护3.1 电力大楼信息系统防护3.1.1 电力大楼信息系统所含内容通信、调度、自动化、信息网络、客服等。3.1.2 雷电入侵电力大楼内设备途径分析3.1 电力大楼信息系统防护3.1.2.1 配电线路引入雷电配电线路在楼外有3种可能引入雷电配电线路在楼内有4种可能引入雷电380V/220V低压线、UPS输出线、直流线路等通信中心信息中心

12、自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.1.2 雷电入侵电力大楼内设备途径分析3.1.2.2 通信线路引入雷电3.1 电力大楼信息系统防护进出大楼的微波馈线、载波线、五类线、电话线等。楼内可能被感应的线：五类线、2M口线、电话线、GPS线等。通信中心信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.1.2 雷电入侵电力大楼内设备途径分析3.1 电力大楼信息系统防护3.1.2.3 地反击共用接地解决了主要等电位。各的机房设备集中等电位问题通信中心信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V4

13、8VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.1.2.4 雷电电磁场3.1.2 雷电入侵电力大楼内设备途径分析3.1 电力大楼信息系统防护附近雷击或楼内某些线路在楼内产生的电磁场0.3GS使设备误动作,2.4GS损坏设备通信中心信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.1.3 电力大楼信息系统防雷措施3.1.3.1 完善的配电线路防护方案3.1 电力大楼信息系统防护总配电安装电源防雷器楼层配电安装电源防雷器机房配电安装电源防雷器UPS输出配电安装电源防雷器直流输出配电根据情况安装电源防雷器通信中心信息中心自动化中心调度中心客服中心配

14、电室380V48VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.1.3 电力大楼信息系统防雷措施3.1.3.2 完善的通信线路防护方案3.1 电力大楼信息系统防护微波馈线安装高频信号防雷器载波通信线安装信号防雷器楼内五类线、2M口线根据情况安装通信防雷器通信中心信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.1.3 电力大楼信息系统防雷措施3.1.3.3 完善的地反击防护方案3.1 电力大楼信息系统防护采用共用接地方式各机房设置接地母排通信中心信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.

15、1.3 电力大楼信息系统防雷措施3.1.3.4 完善的雷电电磁场防护方案3.1 电力大楼信息系统防护强弱电线路分开布设，并各自屏蔽设备外壳良好接地设备尽量摆放在室中央通信中心信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出微波载波光纤网线数据线二级交换机3.2 变电站信息系统防护3.2.1 变电站信息系统所含内容3 感应雷击防护通信机房内的通信等设备、主控机房内的控制网络等设备。3.2.2 雷电入侵变电站设备途径分析3.2.2.1 配电线路引入雷电3.2 变电站信息系统防护配电线路在楼外有3种可能引入雷电配电线路在楼内有4种可能引入雷电380V/220V低压线、220V直流线路

16、等站内的48V直流线路主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池3.2.2 雷电入侵变电站设备途径分析3.2.2.2 通信线路引入雷电进出变电站的微波馈线、载波线、测量线路、GPS等。站内主控机房与通信机房的网线、2M口线等通信线路。主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池共用接地解决了主要等电位。通信与主控机房设备集中等电位问题3.2.2 雷电入侵变电站设备途径分析3.2.3.3 地反击防护主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池3.2.2 雷电入侵变电站设备途径分析3.2.2.4

17、 雷电电磁场附近雷击或站内某些线路在站内产生的电磁场0.3GS使设备误动作,2.4GS损坏设备主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池3.2.3 变电站信息系统防雷措施3.2.3.1 配电线路防护主控机房及通信机房的配电安装防雷器220V及48V直流配电根据实际情况安装防雷器总配电根据实际情况安装防雷器主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池3.2.3 变电站信息系统防雷措施3.2.3.2 通信线路防护微波线路、载波通信线路安装防雷器通信机房到主控机房的通信线根据实际情况安装防雷器测量线路、GPS等根据实际情况安装防雷

18、器主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池3.2.3 变电站信息系统防雷措施3.2.3.3 地反击防护采用共用接地方式主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池3.2.3 变电站信息系统防雷措施3.2.3.4 电磁场防护强弱电线路分开，都要屏蔽。特别是测量线路等通信线路。主控机房通信机房布线层光纤数据线测量线网线载波微波48V220VDCGPS电池3.3 发电厂信息系统防护3.3.1 发电厂信息系统所含内容3 感应雷击防护MIS系统、微波、载波等弱电子设备3.3.2 雷电入侵发电厂内设备途径分析3.3.2.1 配电线路引

19、入雷电3 感应雷击防护3.3 发电厂信息系统防护总厂1分厂2分厂配电线路在楼外楼内都可能感应到雷电通信机房MIS机房380V48V微波载波光纤二级交换机二级交换机控制设备网线4 地网改造4.1 地网的基本概念作用:泄放电流电位基准埋于大地的导体总称4 地网改造4.2 接地电阻表征地网的最根本的参数接地电阻=接地体电阻+接地体与土壤的接触电阻+土壤的散流电阻4 地网改造4.3 接地电阻的测量xd电流极电压极D地网d25D x/d=0.612按5%左右移动电压极,三次测得的结果接近即取平均值为真值.正常情况下工频接地电阻大于冲击接地电阻.4 地网改造4.4 接地电阻的要求计算机工作接地按GB501

20、74-93要求不大于4防雷接地按GB50057-94要求不大于10 变电站大型接地网电阻旧要求为小于0.5 ,新规定按电流计算.4 地网改造4.5 地网的其他要求接地体的防腐性对环境的影响跨步电压防盗4 地网改造4.6 地网的设计垂直接地体地网常规设计:R =P2L4LdlinP: 土壤电阻率L: 接地体长d: 接地体等效直径()/n*n: 接地体数量 :接地体利用系数4 地网改造4.7 凯利锋大型地网改造经验4.7.1 采用常规接地体与电解接地体相结合的设计,并充分利用建筑物基础地.-1米接地体分布图电解接地极埋深不小于5米5*50*50镀锌角钢埋深不小于4米4*40扁铜或5*50镀锌扁钢电

21、解接地体之间不小于10米,任何两接地体之间不小于5米基础地4 地网改造4.7.2 电解接地体4.7凯利锋大型地网改造经验4 地网改造4.7凯利锋大型地网改造经验4.7.3 降低接地电阻的其他措施接地体埋入土壤电阻率最低层.一般深埋至20米.加大地网面积换回填土非常规措施第三章 相关产品1 直接雷击防护产品 防雷产品从最初的简易自制产品到目前已是专业化系列化的产品，并在全世界已形成一种产业。2 接地产品3 感应雷击防护产品1 直接雷击防护产品1.1 概述直接雷击防护装置中只有接闪器和接地极有商业化的产品。引下线以基础钢筋或金属框架为主。- - -引下线接闪器地网1 直接雷击防护产品1.2 常规接

22、闪器避雷针、避雷带、避雷线、艺术造型接闪器等1 直接雷击防护产品1.3 非常规接闪器ESE避雷针、消雷器2 接地产品2.1 概述 接地是防雷、安全、工作的重要措施，接地电阻是表征接地好坏的主要参数，由于地质结构的差异有时要建一个接地电阻小的地网非常难，因此出现了很多降低接地电阻的相关产品。2 接地产品2.2 常规接地体钢、铜等材料2 接地产品2.3 电解接地体在地阻率较高地区有一定的降低接地电阻的作用3 感应雷击防护产品3.1 概述 感应雷电防护产品主要是吸收线路上高达10KA以上的雷击过电流，称之为防雷器（又称浪涌保护器SPD）。3.1.1 防雷器发展史3 感应雷击防护产品从简易式到单一器件

23、式到组合式3.1.2 防雷器性能的重要性3 感应雷击防护产品雷电是微秒级内的高达10KV以上的电脉冲。不影响原系统工作选用产品时必须根据自身情况，一一确定所有性能参数3 感应雷击防护产品3.2 防雷器（SPD）3.2.1 防雷器的基本工作原理3.2.1.1 开路工作原理设备3.2 防雷器（SPD）3.2.1 防雷器的基本工作原理3.2.1.2 短路工作原理设备3 感应雷击防护产品3.2.2 防雷器常用器件3.2.2.1 氧化锌压敏电阻(MOV)3.2 防雷器（SPD）IU0电气符号实物伏安特性3 感应雷击防护产品3.2.2 防雷器常用器件3.2 防雷器（SPD）3.2.2.2 气体放电管(G

24、DT)UI0电气符号实物伏安特性3 感应雷击防护产品3.2.2 防雷器常用器件3.2.2.3 瞬变抑制二极管(TVS)3.2 防雷器（SPD）IU0电气符号实物伏安特性3 感应雷击防护产品3.2.3 防雷器主要保护性能指标3.2.3.1 残压3.2 防雷器（SPD）用规定的波形冲击防雷器时，防雷接线端所呈现的电压，是防雷器最根本的参数设备3 感应雷击防护产品电源SPD残压应低于自身工作电压的2倍。信号SPD残压应高于信号工作电压低于设备接口的耐压。3.2.3 防雷器主要保护性能指标3.2.3.2 保护模式3.2 防雷器（SPD）一个性能优良的防雷器应是任何两线之间都有保护，即全保护横向保护与纵

25、向保护LNE3 感应雷击防护产品DL548-94、GB7450-87等标准都有明确规定3.2.3 防雷器主要保护性能指标3.2.3.3 放电电流3.2 防雷器（SPD）表征防雷器本身能流的承受雷电流的能力标称放电电流与最大放电电流3 感应雷击防护产品线路上最大雷电流估算：i=Imax/2/m/n3.2.4 防雷器主要常规性能指标3.2.4.1 工作电压/电流3.2.4.2 工作频率3.2.4.3 衰减3.2.4.4 匹配阻抗3.2.4.5 接口3.2 防雷器（SPD）3 感应雷击防护产品3.2.5 防雷器主要特殊性能指标3.2.5.1 脱扣3.2 防雷器（SPD）LNE防雷器必须有脱扣分离装置

26、3 感应雷击防护产品3.2.5 防雷器主要特殊性能指标3.2.5.2 防爆3.2.5.3 附加功能3.2 防雷器（SPD）3 感应雷击防护产品3.3 主要防雷器介绍3.3.1 防雷器分类3.3.1.1 按作用电源与通信3 感应雷击防护产品3.3 主要防雷器介绍3.3.1 防雷器分类3.3.1.2 按结成开关型与限压型3 感应雷击防护产品3.3 主要防雷器介绍3.3.1 防雷器分类3.3.1.3 按结构模块化与一体化3 感应雷击防护产品3.3.2 模快化防雷器与一体化防雷器3.3.2.1 设计思路3 感应雷击防护产品模块化：分级逐级降压，每级自成产品10m5m3.3.2 模快化防雷器与一体化防雷器3.3.2.1 设计思路3 感应雷击防护产品一体化：将多级放电集于一体3.3.2 模快化防雷器与一体化防雷器3.3.2.2 结构3 感应雷击防护产品模块化：一般为单一MOV一体化：多个MOV、GDT、TVS组成3.3.2 模快化防雷器与一体化防雷器3.3.2.3 性能3 感应雷击防护产品模块化一体化残压保护模式脱口大于1000V700VL-E、N-E保护L-E、L-N、N-E保护过流、过热脱口过流、过热脱口3.3.2 模快化防雷器与一体化防雷