雷电简介以及防雷设计

安徽金力电子有限公司目录一.雷电简介以及雷电危害二.雷电防护三.防雷勘察一雷电简介以及危害

1、雷电现象雷电是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象。放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。

闪电的平均电流约30KA，最大电流可以达到300KA。闪电的最高电压可达10万KV。一个中等强度雷暴的功率可达1万KW，相当于一座小型核电站的输出功率。2、雷电的分类

大量的观测事实表明：大地被雷击时，多数是负电荷从雷雨云向大地放电，称之为负地闪；少数是正电荷从雷雨云向大地放电，称之正地闪。在一块雷雨云发生的多次雷击中，最后一次雷击往往是雷雨云上的正电荷向大地放电。云层是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地高度或者说是云地间的电场强度。雷电按照形状共分为五种：线状闪电、带状闪电、片状闪电、链珠状闪电、球状闪电。线状闪电强烈的放电现象，在放电的瞬间具有极大的能量，电压可以积累到1.000—100.000kV以上，放电电流可高达数十万安培，而放电时间只不过千分之几秒。线状闪电大多是雷云与大地间的放电（约50—70%以上），也有雷云之间的放电。这种闪电可以同时击在不同的地方，一般分为前导放电和主放电等阶段。雷云与大地间的放电过程不是单一的而是多重的，也就是说由若干个先后在同一通道上发展的单一的放电所组成。一次放电过程重复放电的数目可多达1—27次，单次放电的延续时间一般为0.001～0.02秒，各次放电的间隔时间为0.01～0.05秒线状闪电对电力、电讯系统及人畜和建筑物等威胁最大。一般是一种蜿蜒曲折枝杈纵横的巨型电气火花，长2—3公里，也有长达10公里的，是闪电中较强烈的一种。当雷云与大地间或雷云相互间的电场强度由于游离电荷的逐渐累积而增长到足以使空气绝缘破坏的强度（最高时可达100KV/m）时，就会产生这种片状闪电片状闪电是出现在云的表面上的闪光，它有时可能是被云块遮没的火花闪电的延光，也可能是在云的上部发出来的丛集的、若隐若现的一种特殊的放电作用的光。这种闪电，表示云中电场的能量虽然已经足够产生放电，但是新加入的电量却太少，以致在闪烁放电尚未转变到火花（线状）放电以前，原有的储电量已经用完了，仅仅伴随有片状闪电的雷暴，是一种较弱放电现象，通常会对电力系统引入较弱的感应过电压。链珠状闪电带状闪电比较罕见，是一条发光的虚线，一条链子一样，在云与大地间放电或云与云间放电时均可能出现。似乎是介于线状闪电与球形闪电之间的一种过渡形式。宽度达十几米的一类闪电，它比线状闪电要宽几百倍，看上去象一条亮带，所以称为带状闪电。球状闪电

球状闪电是最奇妙、最罕见和最神秘莫测的一种闪电，由拳头般大小到足球那样大的球形发光体所组成，活动速度不大，可以看到移动，它走的路径极不规则，往往与风向一致，它出现时，常有尖哨声或嗡嗡声，有时会安然地消失，但有时也会发生恐怖的爆炸。它消失时，往往留下具有刺激性的轻烟雾。球形闪电存在的时间可由几秒到几分钟，它能在一个地方停留一些时候，一面冒烟，一面发出火花，目前，国际上对于球形闪电也还没有很完善的解释，科学家们仍在研究中。3雷电及雷电流特征参数雷暴是一种伴有冰雹、龙卷、大风和雷电等多种天气现象的中小尺度天气过程，尽管每一次雷暴天气的出现不一定总有雷电发生，但人们还是认为地区大气中的雷电与雷暴密切相关，可认为大气中的雷电是发生在雷暴的活动期。气象业务部门对大气中雷暴天气现象的观测已有很长的历史，资料积累丰富，而专门的雷电观测是近些年才开始的，因此，使用气象雷暴观测资料分析研究雷电活动有是合理和现实的。这些数据主要包括：雷暴小时、雷暴日、季、年等时间分布规律；地面落雷密度等空间分布规律；雷电波形、雷电流强度等特征参数。4、雷电灾害雷电灾害是联合国公布的10种最严重的自然灾害之一，也是目前中国十大自然灾害之一。据估计，全球每年有几千人死于雷击，全球每年的雷击受伤人数可能是雷击死亡人数的5到10倍，雷电所导致的火灾、爆炸等时有发生。据观测，当今全球每一秒钟平均发生46次闪电，而我国平均每一分钟发生77次闪电。我国全年平均累点活动的一般规律：从温湿度来看，热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷电多。从纬度来看，低纬度地区比高纬度地区雷电多，赤道附近区域雷电发生最多。我国雷电发生频率递减的顺序为：华南，西南，长江流域，华北，东北，西北。从地势上看，南方多于北方，东部多于西部。夏季多于其他季节，而每天则是下午和上半夜多于上午和下半夜。5、雷电对人类社会的危害雷电危害直击雷雷击电磁脉冲电效应热效应机械力静电感应电磁感应电磁脉冲雷电反击雷电危害分类及机理

在雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，雷电流峰值高达数十至数百千安，其热效应可以在雷击点局部范围内产生高达6000～10000C的高温和5000～6000牛顿的强大冲击性机械力。直击雷的危害

直击雷产生的强大电流、灼热高温和剧烈的冲击性机械力，可以导致被击物体结构性破坏、损毁、燃烧、熔化、爆炸和人员伤亡。

例如：2003年8月1日15时40分，桐庐县花炮厂中转药仓库被雷击中引发爆炸，强大的冲击波带着泥、石飞向四周，方圆1000米范围内门窗皆碎，数十间房子被损，共有20位村民受伤，直接经济损失约50万元。所幸的是当时工厂正好停工，否则后果不堪设想。

直接雷击：在雷电现象发生时，闪电直接袭击到人畜体，高达几万到十几万安培的雷电电流，由人畜的头顶部一直通过人畜肢体，流入到大地。人畜因此而遭到雷击，受到雷电的击伤，严重的甚至死亡。接触电压：当雷电电流通过高大的物体，强大的雷电电流，会在高大导体上产生高达几万到几十万伏的电压。人畜不小心触摸到这些物体时，受到这种触摸电压的袭击，发生触电事故。旁侧闪击：当雷电击中一个物体时，如果人畜就在这雷击中的物体附近，雷电电流就会在人畜头顶高度附近，将空气击穿，再经过人畜体泄放下来,使人畜遭受袭击。

跨步电压：当雷电从云中泄放到大地时，就会产生一个电位场。如果在雷击时，人畜站的地点电位不同，这种电位差在人畜肢体间就产生电压，也就有电流通过人畜的肢体。距离越大，跨步电压也就越大。直击雷对生命危害形式1）.火灾爆炸2）.物理器件损毁3）.数据和信息丢失4）.系统不稳定甚至瘫痪5）.传递错误指令

……感应过电压烧毁集成电路

从雷电机理及其危害可见，无论是直击雷，还是雷电电磁脉冲（感应雷）都可能对人类生产生活造成极大破坏。因此，如果没有采取科学有效的防雷减灾措施，雷电灾害就可能造成人员伤亡、财产损失，甚至引发大范围的安全生产事故。

例1：广东省惠州市东江发电厂1号重油罐于2006年7月15日凌晨1点左右因雷击发生火灾爆炸事故，造成油罐掀顶爆炸起火，烧毁5000吨180号重油油罐一座，直接经济损失约780万元人民币。

例2：1997年8月22日广东省高明市合水镇烟花爆竹厂因雷击引起火药库爆炸事故，事故原因是防雷装置不合格，导致2人死亡，23人受伤的后果，同时炸毁仓库、车间10间，该厂办公、宿舍楼全部门窗玻璃破碎，部分设备受损，直接经济损失120多万元，间接经济损失400多万元。高明市政府决定给予合水镇主管安全的副镇长撤职处分，市安全生产委员会进行通报批评。例3：2001年5月8日惠阳市秋长镇元翔制品厂雷击事故，事故原因也是防雷装置不合格,未经设计审核和竣工验收就投入使用。导致7人死亡，17人受伤的严重后果，4200多平方米的厂房倒塌，生产设备及原料、产品全部炸毁。该厂法定代表及相关管理部门人员共7人受到行政处分。

2005年4月21日，重庆市一化工厂工房遭雷击爆炸。2006年6月8日一架客机在天河机场降落过程中突遭雷击，起落架舱周边出现4个雷击点。2005年7月30日，扬州市一仓库遭雷击起火2004年6月26日，浙江临海发生重大雷击伤亡事件，死17人，伤13人。目录一.雷电简介以及雷电危害二.雷电防护三.防雷勘察二雷电防护雷电是人类无法阻止的自然现象，但可以采取科学有效的措施主动防御雷电灾害。

综合防雷系统外部防雷措施内部防雷措施接闪装置引下线屏蔽接地装置公用接地系统屏蔽︵隔离︶等电位连接合理布线安装浪涌保护器1、外部防雷措施接闪器：符合规范规格的避雷针、带、网、线等。引下线：雷电流释放到接地装置的通道。屏蔽：建筑物内钢筋网格可以起到屏蔽雷电电磁脉冲的作用。接地装置：可以采用建筑物基础钢筋做自然接地体，也可以采用人工接地装置。2、内部防雷措施屏蔽：内部闭合金属、设备金属外壳等也可以起到屏蔽的作用。合理布线：配电线路和信号线路的合理布置，减少电磁感应作用。等电位连接：设备和装置外露可导电部分做电气连接，保持电位基本相等。安装浪涌保护器（SPD）：用于限制暂态过电压、分流浪涌。共用接地系统：将各部分接地和接地装置连接在一起的系统。3、外部防雷装置1）、直击雷防护接闪器装置主要采用避雷针、避雷带（网、线）等传统避雷装置。国家鼓励采用经过鉴定、通过实践检验的新型防直击雷装置。只要设计规范，安装合理，这些避雷设施是能够对直击雷进行有效的拦截和防御。接地线

低电阻接地模块铁塔地网接闪器引下线建筑物≥3m≥10m室内设备摄像头摄像头SPD视频线优化避雷针屏蔽管≥10m卫星地面站天线防直击雷、接地示意图摄像头云台防直击雷、信号传输线防雷电感应示意图2）、接地装置的作用：让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下线上的过电压,避免发生反击。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，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。影响接地电阻的三要素：1）土壤电阻率ρ：2）地网包围的有效面积；3）地网埋设的深度（体积）；接地装置采用的材料：埋于土壤中的人工垂直接地体和水平接地体宜采用热镀锌（或者铜包钢）角钢、钢管、圆钢或接地摸块。垂直接地体50x50x5x2500角钢垂直接地模块水平环形接地体自然接地体与人工接地体连接线大楼基础的自然接地体总等电位接地端子板接地总干线接地总引出线0.7m地面≥5m自然接地体、人工垂直接地体、人工水平接地体埋设示意图4、内部防雷装置1）、等电位连接的目的：为了防止和减小设备与设备之间，系统与系统之间危险的电位差，确证设备和操作人员的安全。所以各类电气、电子信息设备必须采取等电位连接与接地措施。接地线的连接示意图接地模块

设备≥4m0.7m接地总引出线40Х4扁钢+n地面总等电位接地端子板楼层辅助等电位接地端子板机房局部等电位接地端子板接地总干线楼层接地干线与楼层等电位连接接地分支线设备接地线下水道电源线220/380VACC&I或EDP电缆水管燃气管阴极保护的输油管通讯电缆ZZPAS绝缘部分基本接地极电网部分保护器信息网络保护器绝缘火花放电隙等电位接地母线BVR95mm2铜芯线（由地网中引来）静电地板桁梁机房内等电位连接带等电位连接端子盒限流电阻1MΩ／2W等电位连接器墙柱预留接地瑞子800静电地板可调支撑脚2、电源浪涌保护器的分类：1）模块型系列电源避雷器，箱式组合型系列电源避雷器两大类。2）模块型系列电源避雷器按特性分类：①、电压开关型SPD②、电压限制型SPD3）箱式组合型系列电源避雷器从用途可分为单相并连型、单相串连型；三相并连型；三相串连型两类。它们都是由开关型和限压型两类元件加上一些附属功能的元件组合而成。根据被保护设备的耐压等级而定，假如两级防雷就可以做到限制电压低于设备的耐压水平，就只需要做两级保护，假如设备的耐压水平较低，可能需要四级甚至更多级的保护。三级防雷的目的：第一级防雷的目的：防止直接的传导雷进入，将上万至数十万伏的浪涌电压限制到2500-3000伏。第二级防雷的目的：进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压或限制到1200-1500伏，并实施等电位连接。第三级防雷的目的：最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到1000伏以内或更低的水平，使浪涌的能量不致损坏精密设备。自备电源SPD1SPD1用电设备SPD2SPD3用电设备SPD2SPD3用电设备SPD2SPD3用电设备SPD2SPD3用电设备SPD2SPD3用电设备SPD2SPD3用电设备SPD2SPD3浪涌保护器安装示意图气象室转报室区调室站调室计算机室雷达室监控室塔台指挥室总盘转换柜分配柜SPD3SPD3SPD3SPD3SPD3SPD3SPD3SPD3SPD3SPD2SPD1UPS电源塔台设备间市电1市电2油机电机场航管楼计算机网络电源SPD安装示意图3、信号线路浪涌保护器的选用范围：在信号线路、程控电话线路、X.25、DDN、专线等与外界通信的物理链路和计算机网线、双绞线（屏蔽与非屏蔽）、粗缆、细缆，宜选用信号线SPD进行保护。终端接线盒ModemSPD3SPD1钢绞绳电缆墙体计算机SPD2信号线路的防护安装示意图

信号防雷器常用接口BNC接头：Q-9Q-10Q-11L16系列接头：由螺纹外径分有L16、L27、L36、L52TC-10接头：电视机RF插头FL10接头：传输线到分支器接头。RJ45双绞线连接器：RJ118P8C(1、2、4、6头)电话插座对外插头4P4C电话听筒插头DB-2525针接口（也称RS23C-25）

信号防雷器常用接口目录一.雷电简介以及雷电危害二.雷电防护三.防雷勘察1、防雷勘察的目的防雷工程勘察是为了防雷工程的规划、设计、施工等，对施工地点的地形、地质、气象要素、电磁环境等进行测绘、勘探、测试及综合评定，并提供可行性评价与建设所需要的勘察资料。一份高质量的防雷工程勘察报告在满足相应规范的基础上，不仅要真实客观地反映以上问题，更重要的是应该进行正确合理的防雷工程分析评价，提供合理可信的防雷工程参数和建议。综合布线供配电系统通信方式设备布置建筑土建防雷工程防雷工程外部防雷内部防雷地理地质气候特点雷电活动规律2、准备工作接地电阻测试仪、土壤电阻率测试仪、皮尺、游标卡尺、相机等仪表器材；勘察表等纸质文档资料；安全措施（安全帽、绝缘鞋等）3、防雷勘察的内容⑴地形：被保护对象所处的位置（平原、丘陵、山区、海边、河边、水库边等等）。⑵交通：交通条件的好坏和远近将直接影响到运输的成本。⑶地物状况：周围建筑物或较高的自然物的高度、距离、相对位置等。⑷气象条件：雷暴日数、雷暴强度、最大冻土深度、最大风速等。获取⑴—⑷资料方法：目测、向相关部门