防雷技术培训讲义

湖南普天科比特防雷技术有限公司罗勇防雷技术基础12/6/20221

一概述1

雷电是大气中的一种放电现象。积雨云是产生雷电放电前提，目前积雨云形成雷电的原理还无法解释。2空气击穿场强为：3—4×105V/m。目前实验室还不能逼真模拟自然雷电放电。至今世界上最大实验室做的雷电冲击波空气间隙放电距离，最长的，也只有10m左右，电压与距离关系是非线性。迄今谁都不知道几十米至几百米这样长的空气间隙击距(R)的放电电压，是个未知数。

3大多数的雷暴放电都产生在云云之间，只有四分之一左右的雷电会击中地面，同一块云内不可能发生雷电现象。4闪电通道温度约为15000—20000℃。12/6/20222防雷发展简史11750年富南克林发明了第一枝避雷针，提出的防雷原理是：利用尖端导体将雷电流引入地中，并快速泄散，从而保护建（构）筑物免遭直击雷击。21753年罗蒙罗索夫重复了富南克林风筝实验，并编写论文《关于因电力而产生的大气现象的发言》。3目前防雷技术需要突破的难题是：雷电闪击路径无法事先预测-----雷电预警12/6/20223防雷技术发展趋势理论电磁场与电磁波理论-法拉第、麦克思韦方程确定雷电由场和路组成雷电活动规律：总是在阻抗较低的路径上发生闪击；雷电的活动遵守欧姆定律。技术发展主攻方向以大型变电站高压防雷、接地为主12/6/20224雷电危害方式直接雷击雷电直接击在建（构）筑物或其它物体上，产生的电动力、机械效应。雷电感应雷电闪击过程中，在金属物体上产生产生的电磁效应。雷电波侵入雷电过电压脉冲沿线路进入建筑物内造成设备、系统损坏的现象。12/6/20225常用技术规范GB50057-94《建筑物防雷设计规范》《电气装置接地母线设计及施工验收规范》GB50169—92GB50343—2004GB50174—93GB/T2887-200012/6/20226常用技术规范12/6/20227防雷类别划分

第一类防雷建筑物

1

凡制造、使用或储存大量爆炸物质，如炸药、火药、起爆药、火工品等的建筑物和具有一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的建筑物。2

具有O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。

O区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境1O区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境

12/6/20228防雷类别划分—第二类

（国家级）1重点文物、办公建筑、会堂、大型火车站国宾馆、档案馆、大型城市供水泵房。2计算中心、国际通信枢纽、有大量电子设备的建筑物，3储存爆炸物质，电火花不易引起爆炸、造成巨大破坏和人身伤亡者；（含1区爆炸危险环境）4企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。5大于0.3次/a的一般性民用建筑物。6大于0.06次/a的省、部级办公、人员密集建筑。12/6/20229防雷类别划分---第三类1省级重点文物、档案馆。20.012-0.06次/a的省、部级及人员密集建筑物。30.06-0.3次/a的一般性民用建筑物。4大于0.06次/a的一般性工业建筑。5防雷21区、22区、23区火灾危险环境6大于15d/a的地区，15米以上建、构筑物，小于15d/a的地区，20米以上建、构筑物。12/6/202210主要要名名词词解解释释防雷雷装装置置：：接闪闪器器、、引引下下线线、、接接地地装装置置、、电电涌涌保保护护器器电磁磁感感应应：：雷电电流流在在迅迅速速变变化化在在其其周周围围空空间间产产生生瞬瞬变变的的电电磁磁场场使使附附近近导导体体上上感感应应出出很很高高的的电电动动势势信息息系系统统：：建筑筑物物内内计计算算机机、、通通讯讯设设备备、、控控制制装装置置等等电电子子装装置置的的总总称称。雷击击电电磁磁脉脉冲冲:一种种干干扰扰源源，，主主要要指指闪闪电电击击在在建建筑筑物物防防雷雷装装置置或或建建筑筑物物附附近近所所引引起起的的效效应应。11/27/202211粮食储备库21号中转仓东南南方顶部遭雷击燃烧，，起火点现场场测量被烧成成空洞面积为2.46平方米，烧焦焦碳化面积为0.33平方米。直击雷击11/27/202212直接雷击防护护1避雷针原名““LightningRod”或“LightningConductor”并没有避雷这这一概念。后后来成为消雷器商业运作基础础。等离子避雷球球。2直击雷击预防防的的最佳器器件仍然是传传统的避雷针针、避雷带、、避雷线。3目前，无理论论和实践证明明，30－60米长空气间歇歇放电电压真真实数据，一一般按照3KA／cm、5KA／cm、10KA／cm计算，也影响响了防雷技术术理论突破。。11/27/202213直接雷击防护护11/27/202214雷电波侵入电源线路、电电话线路、闭闭路电视信号号等在雷电电电磁场中，感感应雷电过电电压脉冲而侵侵入建筑物内内信息系统，，造成危害。。11/27/202215被击坏的设备11/27/202216雷电电强强度度区区域域划划分分年平均均雷雷暴暴日日小小于于20的地地区区：：少雷雷区区年平平均均雷雷暴暴日日大大于于20的地地区区：：多雷雷区区年平平均均雷雷暴暴日日大大于于40的地地区区：：高雷雷区区年平平均均雷雷暴暴日日大大于于60的地地区区：：强雷雷暴暴区区11/27/202217建筑筑物物易易遭遭受受雷雷击击部部位位1不同同屋屋顶顶坡坡度度2屋角角与与檐檐角角的的雷雷击击机机率率最最高高3屋面面坡坡度度越越大大雷雷击击机机率率越越大大，，坡坡度度大大于于40度时时，，屋屋檐檐一一般般不不会会再再遭遭受受雷雷击击。。4坡度度小小于于27度，，长长度度小小于于30米时时，，屋屋脊脊和和屋屋檐檐一一般般不不会会遭遭受受雷雷击击。。5屋面面遭遭受受雷雷击击的的机机率率甚甚少少。。0度15度30度45度11/27/202218注意事项项GB50057-94《建筑物防防雷设计计规范》第1.0.1条有人认为为，建筑筑物安装装了防雷雷装置后后就万无无一失了了，从经经济观点点出发，，要达到到这点是是太浪费费了，因因此，特特指出““或减少少”，以以示不是是万无一一失，因因为按照照本规范范设计的的防雷装装置的安安全度不不是100%11/27/202219避雷针使使用注意意事项（1）油库、、加油站站尽量不不要使用用避雷针针针接闪雷雷电流，，一般都都在5KA以上，50米范围内内的电磁磁场强度度足以引引起火灾灾等重大大事故。。（2）有机房的的非框架架结构式式建筑物物，不宜宜设置避避雷针非框架结结构式建建筑物的的防直击击雷装置置一般是是避雷带带，引下下线采用用明敷，，接闪雷雷电机率率较少，，当增设设避雷针针后反而而增加了了防雷装装置接闪闪雷电、、出现事事故的机机率。（3）防雷雷仔细考考察当地地气象、、地形、、地貌、、地质情情况，反反复论证证方案，，才可能能达到预预期的防防雷效果果。11/27/202220GB50057-94，3.2.2，3.3.2V雷击等效电路R1R1:天线等效电阻R2:避雷针引下线等效电阻R2室内等电位排11/27/202221感应雷击击预防11/27/202222雷电防护护的三种种模式初级保护护1电源进线线绝缘子子铁脚接接地，电电话线做做简易间间隙；雷雷雨时拉拉开有线线电视插插头，与与电视机机隔开2米远。2无经济能能力时可可不设直直击雷保保护。中级保护护1电源进线线、信息息线路进进线设SPD或简易接接地间隙隙）；2做直击雷雷保护（（针、带带、网））3有初级的的防雷电电磁脉冲冲措施（（装设SPD），敏感电子子设备离离开防雷雷导线2-5米，防电电磁感应应；4做统一的的接地系系统或暂暂态统一一接地系系统。高级保保护1电缆穿穿接地地铁管管（L>15米）进进线，，进线线端装装避雷雷器或或放电电间隙隙，电电缆金金属外外皮应应与防防雷相相连；；2利用基基础钢钢筋和和金属属构架架做避避雷网网，线线路集集中于于楼的的中部部经金金属线线槽配配线，，用铁铁管配配分支支线；；3有多级级的雷雷电电电磁脉脉冲防防护系系统；；4有良好好的统统一接接地系系统，，电源源系统统用TN-C-S制。11/27/202223等电位位联结结将分开开的装装置、、导电电物体体用等电位位连接接导体体或电涌保保护器器连接起起来以以减小小雷电流流在它们们之间间产生生的电位差差。功能上上分为为：总、局局部、、辅助助等电电位联联结。形式上上：S、M型等电位位联结结国家建建筑标标准设设计图图集《等电位位联结结安装装》(97SD567)11/27/202224S型等电位位连接接示意图图UPS123SPDMODEMSPD11/27/202225M型等电电位连连接示示意意图hostSPDMODEMSPDUPShostSPDMODEMSPDUPS11/27/202226等电位位连接接实际形形式①机机房配配电箱箱内接接地螺螺栓；；②机机房交交换机机、配配线架架柜内内接地地螺栓栓；③③机机房内内内墙墙柱筋筋焊接接出的的接地地扁钢钢；④④机机房内内专门门设置置的接接地扁扁钢或或扁铜铜；⑤总总配电电柜内内接地地螺栓栓。11/27/202227等电位位连接注意事事项1材质不不同电电化电电位不不一致致，形形成原原电池池造成成电化化学反反应，，腐蚀蚀铜或或铁。。2铜电化电位位+0.35v，铁电化电位-0.44v。3不允许金属水管、、输送爆炸炸气体或液液体的金属属管道、易易弯曲的金金属部分、、钢索配线线的钢索、、正常情况况下承受机机械压力的的结构部分分作联结线使使用。4关于利用柱柱筋问题11/27/202228(1)电缆、接地地干线应尽尽量布置在在建筑物中中部，强、、弱电线路路分开屏蔽蔽布置。(2)电缆线槽、、接地干线线的设计应应尽可能位位于距离建建筑物立柱柱较远的位位置。(3)PE线除在地网网处、或总总汇集点处处相连接外外，应尽量量避免在第第二点与柱柱筋或防雷雷引下线相相连，特别别是不能用用防雷引下下线作为机机房PE线。(4)机房电源、、信号线路路尽量避免免沿墙面（（特别是沿沿外墙柱筋筋平行）布布置，最好好布置在静静电地板下下分别布放放。电源线线路在UPS输出端最好好设置专门门接线柱，，统一由此此处通过电电缆引至设设备插座。。(5)线路架空进进入机房时时，入户第第一杆铁横横担应接地地，接地电电阻不大于于4欧。(6)计算机系统统的各设备备走线不得得与空调、、电源设备备的无电磁磁屏蔽的走走线平行，，交叉时，，应尽量以以垂直的角角度交叉，，并采取防防延燃措施施。线

路布布置11/27/202229接地地就是为保证证设备或系系统的正常常运行，以以大地为基基准，为设设备或系统统提供一个个等电位面或基准电位点点。它是一个系统性考虑的问题题，既有安全性功能能，又有功能性功能。从功功能上有以以下几个功功能：（1）对故障电电流提供供入地的的低阻抗抗通道；（2）防止“中性点悬悬浮”；（3）为静电电电荷提供供对地泄泄放的通通路；（4）为感应雷雷电电流流提供低低阻抗抗泄放的的通路。11/27/202230保护性接接地绝缘保护护地：防止设备备电气绝绝缘损坏坏造成电电击事故故；防雷接地地：防止雷电电流使人人身受到到电击或或财产受受到破坏坏。防静电接接地：防止由于于静电的的大量堆堆积造成成对人体体或设备备危害害，在计计算机等等信息系系统机房房特别注注意。功能性接接地：工作接地地：交流（（中性点点）、直直流工作作地；逻辑地：稳定信信号参考考电位的的接地，，一般为为金属底底板作为为逻辑地地，常将将逻辑地地与其它它模拟信信号接地地称为直直流地。。屏蔽地：：为屏蔽设设备外来来干扰的的接地。。信号地：：为稳定信信号基准准的接地地。接地种类类11/27/202231(1）线型(2）辐射射型型(3）方型型（（网网型型））(4）环型型接接地地体体接地地装装置置常常见见形形式式11/27/202232屏蔽蔽就是是对对两两个个空空间间区区域域之之间间进进行行金金属属的的隔隔离离，，以以控控制制电电场场、、磁磁场场和和电电磁磁波波由由一一个个区区域域对对另另一一个个区区域域的的感感应应和和辐辐射射。。具体体讲讲，，就就是是用用屏屏蔽蔽体体将将元元部部件件、、电电路路、、组组合合件件、、电电缆缆或或整整个个系系统统的的干干扰扰源源包包围围起起来来，，防防止止干干扰扰电电磁磁场场向向外外扩扩散散；；用用屏屏蔽蔽体体将将接接收收电电路路、、设设备备或或系系统统包包围围起起来来，，防防止止它它们们受受到到外外界界电电磁磁场场的的影影响响。。11/27/202233屏蔽许多人认为只只要用金属做做一个箱子，，然后将箱子子接地，就能能够起到电磁磁屏蔽的作用用。在这种概概念指导下结结果是失败。。因为，电磁屏屏蔽与屏蔽体体接地与否并并没有关系。。真正影响屏屏蔽体屏蔽效效能的只有两两个因素：一一个是整个屏屏蔽体表面必必须是导电连连续的，另一一个是不能有有直接穿透屏屏蔽体的导体体。11/27/202234关于零地电压压产生原因N---PE线电压（1）三相交流流电源用电不不平衡，视负负载情况，不不平衡度越大大，零地电压压越高；（2）有大功率感感性负载，负负载越大，零零地电压越高高；（3）专用线路架架设过长，感感应了低频杂杂波；（4）使用的UPS质量不佳，输输出电源杂波波多；（5）使用UPS后造成供电线线路零线“断断开”；（6）零地电压最最高可在90V-130V之间。11/27/202235零地电压压对信息系统影影响造成信息线路路通信误码增增高，甚至网网络不通。如如零电压DDN专线网络。解决办法(GB50303-2002-9.1.4)1将UPS电源输出N线与机房地线线相联；2与接地装置接接地电阻大小小基本无关。。3进入机房N线接地。11/27/202236防雷器常用接接口BNC接头：Q-9Q-10Q-11L16系列接头：由由螺纹外径分分有L16、L27、L36、L52TC-10接头：电视机机RF插头FL10接头：传输线线到分支器接接头。RJ45双绞线连接器器：RJ118P8C(1、2、4、6头)电话插座对外外插头4P4C电话听筒插头头DB-2525针接口（也称称RS23C-25）11/27/202237防雷器常用接接口11/27/202238避雷器安装注注意事项(1）SPD应能承受所在在位置的工频频暂态过电压压。（2）应按照多级分流逐级级衰减原理设置避雷雷器，上下级级之间应能协协调配合，避避免发生前级级SPD不动作，后级级SPD泄放过量雷电电流而损坏的的事故。（3）为避免其自自然失效，对对地短路引起起建筑物总电电源开关跳闸闸，应带有失失效指示器，，以便及时察察觉，予以更更换。（4）安装SPD时，应先接地地线，再接零零线，最后接接火线。（5）SPD接线应尽量短短，地线长度度不宜大于0.5米，截面不应应小于6mm2(铜材，对线路路导入建筑物物的雷电脉冲冲而言)。11/27/202239SPD设备220V电源避避雷器器安装装注意事事项解决办办法：：组合式式避雷雷器11/27/202240避雷器器连接接图111/27/202241避雷器器连接接图211/27/202242电气原原理图图从原理理图看看符合合规范范规定定，但但实际际过程程中应应注意意隐患患。电源SPD电视机闭路电视SPD220V闭路电视线防雷装置原理图11/27/202243实际事事例11/27/202244避雷器器安装装常见见问题题（1）电源源避雷雷器技技术参参数选选取不不当，，启动动电压压过高高，电电源避避雷器器根本本不动动作，，造成成后续续设备备击坏坏。（2）避雷雷器与与防直直击雷雷装置置共用用引下下线，，造成成地电电位反反击，，避雷雷器反反向动动作，，设备备同样样被雷雷电过过电压压击穿穿。（3）电源源避雷雷器接接地线线截面面积不不够，，小于于6mm2。（4）信号避雷器器连接后，，网络不通通，常见原因是：避雷器器输入电容容过大，将将信号高频频部分短路路，使得网网络数据信信号波形变变形，误码码率增高，，网络不通通；RJ-45接头线序号号与UTP线路序号不不同。11/27/202245防雷技术方方案设计步步骤(1)调查当地年年平均雷暴暴日数量、、年最大雷雷暴日数，，估算年预预计雷击大大地平均密密度，估算算出当地曾曾经出现的的最大雷击击电流幅度度。（2）勘查电源源线路、信信号线路布布置情况，，查看电源源、信号线线路插座位位置是否存存在雷击事事故隐患。。（3）勘察建筑筑物内接地地干线布置置情况，接接地装置情情况，电井井设置情况况，总配电电室、楼层层配电柜、、机房避雷雷器设置情情况；（4）检查等电电位连接情情况，检查查是否存在在非等电位位情况；（5）根据勘查查的情况，，绘制电源源、信号线线路避雷器器安装电原原理图。选选取适合该该系统的电电源、信号号避雷器。。（6）制作技术术整体方案案。11/27/202246防雷技术方方案格式1、雷电概述述2、雷电防护护原理3、项目概述述A、项目勘察的的具体情况况[说明]：依据工程程勘察记录录表各项内内容对项目目进行描述述。首先，确定保护护对象（是是做整个建建筑整体的的外部、内内部防护，，还是只做做建筑内的的一部分，，如：一个个机房或者者仅仅配电电系统的防防护）。其次，确定项目目周围的环环境和需做做防护的项项目目前的的状况；最最后，标标明甲方的的具体要求求（关于：：接闪器、、引下线、、接地装置置、等电位位连接、均均压装置、、屏蔽措施施、电源系系统、信号号传输系统统、天线馈馈线系统九九项具体的的要求）。11/27/202247防雷技术术方案格格式B、雷暴区及及危险等级级[说明]：依据GB50057-94的要求，，该地区区年平均均雷暴日日，评估估其所属属雷暴区区域，然然后计算算起危险险等级。。C、设计需达达到的保护等级级[说明]：此项为为全面评评估其雷雷电灾害害、危险险程度后后提出的的设计方方案中所所应该达达到的保保护等级级。属全全面系统统的防护护要求。。D、甲方需要要达到的的保护等级级[说明]：为客户户方的要要求，如如其只要要求对其其部分区区域进行行防护，，那公司司仅对所所防护的的区域设设计，区域外未未防护的的线路、、通道、、引下线线、地线线等引入入的雷电电对其线线路、设设备等产产生的损损坏，公公司不予予负责。。11/27/2022484、设计方方案A、引用标准准凡被引引用的标标准必须须在方案案中出现现。B、设计方案案1）、将其其分为：：（外部部）接闪闪器、引引下线、、接地装装置、等等电位连连接，（（内部））均压装装置、屏屏蔽措施施、电源源系统、、信号传传输系统统、天线线馈线系系统九个个部分（（项目不不涉及的的部分可可以不写写入）。2）、标明明每个部部分中a、标准的设设计要求求（注出出标准的的条文）），b、甲方的要要求，c、设计方案案所能达达到的要要求，d、所选产品品所能达达到的技技术指标标（注出出产品说说明书中中所列该该型号产产品的技技术参数数）。3）、在每每个部分分中简要要的叙述述完成该该工程各各部分的的具体施施工措施施（包括括：避雷针品牌、型型号、依依据标准准；避雷带用什么材材料、什什么规格格、依据据什么标标准安装装；接地装置置用什么材材料、什什么规格格、依据据什么标标准施工工，地槽槽开挖多多宽、多多深，用用什么品品牌降阻阻剂等；；等电位位连接、、均压装装置、屏屏蔽措施施用什么么材料、、什么规规格、依依据什么么标准施施工；电源系统统用线径多多少、布布线、依依据安装装标准、、安装位位置等；；信号传传输系统统、天线线馈线系系统SPD、依据安装装标准、、安装位位置等））。防雷技术术方案格格式11/27/202249防雷技术术方案格格式5、验收方方法[说明]：标出是是单方验验收、双双方验收收还是第第三方验验收；验验收的具具体方式式、时间间及测试试方法；；验收依依据的文文件和标标准；需需要由谁谁出具验验收报告告；验收收费用由由谁承担担等。6、工程设设计进度度表[说明]：用图表表简略说说明每个个项目预预计需要要的天数数；因天天气、能能源等因因素所可可能延期期的天数数。最后后用文字字标注需需要甲方方配合的的项目（（包括：：人员、、动力、、食宿、、交通、、通讯、、运输、、监理等等等）7、材料、设备备汇总表[说明]：标明各个项项目的名称和和此项目所选选用的材料、、设备的规格格、型号、数数量、产地，，并备注其用用途。11/27/202250防雷技术方案案格式8、工程预算[说明]：此表为所有有设备、材料料、施工、服服务、财务的的总报价。其其中设备报价价：依据公司司定价原则；；材料报价：：参考市场定定价原则；施施工报价：套套用当地定额额（参照施工工明细表）；；服务包括：：项目管理费费、资质使用用费、工程验验收费、产品品保险费等（（可酌情删减减）；财务包包括：设备税税和工程税两两部分。9、施工明细表表[说明]：此表套用当当地国家定额额，项目包括括：材料费、、加工费、运运费、安装费费等。10、提供的服务务[说明]：包括保修、、保换期限，，保险单，定定期的检测