综合防雷技术.ppt
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1、综合防雷技术综合防雷技术中光高科产业发展集团中光高科产业发展集团 张金辉张金辉一、什么是雷电?一、什么是雷电?雷电是因强对流气候而形成的雷雨云层间和云层与大地雷电是因强对流气候而形成的雷雨云层间和云层与大地间强烈瞬间放电现象。当雷电发生时,产生强大的雷击间强烈瞬间放电现象。当雷电发生时,产生强大的雷击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、瞬变的电磁场和强电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、瞬变的电磁场和强烈的电磁辐射烈的电磁辐射二、雷电防护学属新兴高科技边缘学科二、雷电防护学属新兴高科技边缘学科。自1749年富兰克林发明避雷针以来,已经253年了。从实践中可了解到,它对保护建筑物及其内部工作人员的防雷安
2、全,起到了积极的保护作用。然而250多年前科学家富兰克林万万没想到250年后的时代竟然进入了电子时代、信息时代和数字化时代。对当今信息设备的防雷特点主要是对付LEMP这个问题上,由于历史及科学技术发展的局限性,我们不能苛求富兰克林预见到这一点,从而采取预防LEMP的措施。计算机信息系统的娇嫩性和脆弱性 当我们看到它灵通广大、功能优越、效率高超的同时,我们也应看到它的娇嫩性和脆弱性。保证信息系统安全、正常运行,不仅仅要考虑使用它的环境因素及如何增强它对各种病毒的免疫力、抗毒性,更重要的是如何增强它抗御自然灾害即雷电灾害的能力。三、自然界的雷击主要分为两类:三、自然界的雷击主要分为两类:直击雷直击
3、雷感应雷及雷电电磁脉冲(感应雷及雷电电磁脉冲(LEMP)直击雷的特点直击雷的特点直击雷声光并发,电闪雷鸣,老少皆知。直击雷声光并发,电闪雷鸣,老少皆知。直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。感应雷及雷电电磁脉冲的特点感应雷及雷电电磁脉冲的特点感应雷及雷电电磁脉冲是由于雷雨云的静电感应雷及雷电电磁脉冲是由于雷雨云的静电感应、放电时的电磁感应以及雷电电磁脉冲感应、放电时的电磁感应以及雷电电磁脉冲辐射的作用,使建筑物上的金属部件,如管辐射的作用,使建筑物上的金属部件,如管道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等感应出雷电高
4、电压,通过电源线、信号线、感应出雷电高电压,通过电源线、信号线、天馈线以及进入室内的管道、电缆、走线桥天馈线以及进入室内的管道、电缆、走线桥架等引入室内造成放电,破坏电子设备。架等引入室内造成放电,破坏电子设备。感应雷及雷电电磁脉冲的破坏作用悄然发生,感应雷及雷电电磁脉冲的破坏作用悄然发生,不易察觉,后果远比直击雷严重得多。不易察觉,后果远比直击雷严重得多。四、直击雷和感应雷及雷电电磁脉(四、直击雷和感应雷及雷电电磁脉(LEMP)的侵害渠道不同,防护措施也就不同。的侵害渠道不同,防护措施也就不同。直击雷防护:主要采用避雷针、避雷带(网)直击雷防护:主要采用避雷针、避雷带(网)等传统避雷装置,只
5、要设计规范,安装合理,等传统避雷装置,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防这些避雷设施是能够对直击雷进行有效的防御,保护建筑物及户外设备的安全。御,保护建筑物及户外设备的安全。但是无论多么完善的防直击雷装置,对感应但是无论多么完善的防直击雷装置,对感应雷及雷电电磁脉冲的防护都无能为力;雷及雷电电磁脉冲的防护都无能为力;雷暴引起信号、电源线路感应雷击及过电压直击雷或邻近雷击直击雷或邻近雷击:击在外部防雷系统,如保护框架(智能建筑上击在外部防雷系统,如保护框架(智能建筑上.)电缆上等。)电缆上等。浪涌电流在接地电阻浪涌电流在接地电阻Rst上引起电压降。上引起电压降。闭合环
6、路感应产生过电压闭合环路感应产生过电压信号线路信号线路电源线路电源线路L1L2L3PEN20 kVRst2c1a1b12a2b11a1b远处雷击远处雷击:击在远处架空输送线击在远处架空输送线缆上缆上雷云之间的放电通过雷云之间的放电通过架空线缆引起感应雷架空线缆引起感应雷电波及过电压。电波及过电压。在野外在野外,雷电击中通信雷电击中通信线缆线缆2a2b2c五、电防护由避雷针防直击雷发展到五、电防护由避雷针防直击雷发展到综合防雷理论的新阶段。综合防雷理论的新阶段。在治理雷电灾害方面总结出了在治理雷电灾害方面总结出了“整体防御、整体防御、综合治理、多重保护、层层设防综合治理、多重保护、层层设防”的基
7、本的基本原则。原则。四川中光公司于四川中光公司于1993年在重庆召开的首届年在重庆召开的首届全国雷电防护工作会议上率先提出:全国雷电防护工作会议上率先提出:“综综合防雷理论合防雷理论”。经过十年的实践现在以被。经过十年的实践现在以被我国和国际防雷界认可和指导防雷工程工我国和国际防雷界认可和指导防雷工程工作。实践正明作。实践正明“综合防雷理论综合防雷理论”是中光公是中光公司对雷电防护学的最大贡献。司对雷电防护学的最大贡献。六、综合防雷工程是一个系统工程六、综合防雷工程是一个系统工程 综合防雷工程包括:综合防雷工程包括:直击雷防护措施;直击雷防护措施;等电位连接措施;等电位连接措施;屏蔽措施;屏蔽
8、措施;规范的综合布线措施;规范的综合布线措施;设计安装设计安装SPD;完善合理的共用接地系统。完善合理的共用接地系统。七、综合防雷的主要方法是七、综合防雷的主要方法是采用隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压采用隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压与过流保护、接地等方法将雷电过电压、过与过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷电电磁脉冲消除在设备外围,从而电流及雷电电磁脉冲消除在设备外围,从而达到保护电子设备的目的。达到保护电子设备的目的。八、电涌保护器(八、电涌保护器(SPD)的组成原理:)的组成原理:主要由:气体放电管、放电间隙、高频二极主要由:气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬
9、态二极管、晶闸管、高低管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求组合成电源线、天馈线、信号线系流等要求组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器(列电涌保护器(SPD););安装在微电子设备的连接线路中,只要设计安装在微电子设备的连接线路中,只要设计合理、安装合格、电涌保护器就能对雷电进合理、安装合格、电涌保护器就能对雷电进行有效的防护。行有效的防护。综合防雷技术综合防雷技术 因此,我们既要防止直击雷,也要防感应雷因此,我们既要防止直击雷,
10、也要防感应雷及雷电电磁脉冲,二者有机结合,构成一套及雷电电磁脉冲,二者有机结合,构成一套完整的防雷体系,就是现代防雷新理论:完整的防雷体系,就是现代防雷新理论:“综合防雷技术综合防雷技术”。九、国内外防雷技术概况九、国内外防雷技术概况我国防雷理论在世界上处于领先地位。我国防雷理论在世界上处于领先地位。我们提倡综合防雷理论,采取综合防治我们提倡综合防雷理论,采取综合防治措施,将雷击损害降低到最低限度,达措施,将雷击损害降低到最低限度,达到防雷减灾,保护建筑物、电子、微电到防雷减灾,保护建筑物、电子、微电子设备之目的。子设备之目的。十、国内外防雷产品主要分为两大类:十、国内外防雷产品主要分为两大类
11、:防直击雷产品;防直击雷产品;防感应雷产品;防感应雷产品;电源、天馈、信号线系列电涌保护器(电源、天馈、信号线系列电涌保护器(SPD)防雷原理国内外产品基本相同。防雷原理国内外产品基本相同。第二节第二节 电子信息系统雷电防护原则电子信息系统雷电防护原则雷电防护必须坚持预防为主、安全第一的指雷电防护必须坚持预防为主、安全第一的指导方针。导方针。应根据设备所在地区雷暴等级、设备放置在应根据设备所在地区雷暴等级、设备放置在不同的雷电防护区、系统对雷电电磁脉冲的不同的雷电防护区、系统对雷电电磁脉冲的抗扰度等因素采取不同的综合防治措施。抗扰度等因素采取不同的综合防治措施。电子信息系统的防雷设计应坚持全面
12、规划、电子信息系统的防雷设计应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则进行经济合理、定期检测、随机维护的原则进行综合设计及维护。综合设计及维护。第三节第三节 电子信息系统雷暴等级的划分电子信息系统雷暴等级的划分一、根据年平均雷暴日数将雷暴发生的地区划一、根据年平均雷暴日数将雷暴发生的地区划分为:少雷区、中雷区、多雷区、强雷区。分为:少雷区、中雷区、多雷区、强雷区。年雷暴日平均值:年雷暴日平均值:20天以下的地区定为:少雷区。天以下的地区定为:少雷区。20天以上天以上40天以下的地区定为:中雷区。天以下的地区
13、定为:中雷区。40天以上天以上60天以下的地区定为:多雷区。天以下的地区定为:多雷区。60天以上的地区定为:强雷区。天以上的地区定为:强雷区。二、电子信息系统雷电电磁脉冲防护二、电子信息系统雷电电磁脉冲防护等级划分原则等级划分原则电子信息系统的雷电防护,应采用雷击风险电子信息系统的雷电防护,应采用雷击风险评估方法,将信息系统雷电防护等级划分为评估方法,将信息系统雷电防护等级划分为A、B、C、D四级,分别采取不同的防护措四级,分别采取不同的防护措施。施。第四节第四节 建筑物电子信息系统的雷电防护建筑物电子信息系统的雷电防护第五节第五节 直击雷防护直击雷防护建筑物直击雷的防护以避雷针作为主要的防建
14、筑物直击雷的防护以避雷针作为主要的防护方法,保护范围按滚球法计算确定。护方法,保护范围按滚球法计算确定。避雷针可优先选用中光优化避雷针,优化避避雷针可优先选用中光优化避雷针,优化避雷针有降低雷电流幅值和陡度、减小感应雷雷针有降低雷电流幅值和陡度、减小感应雷击的作用。幅值衰减可达击的作用。幅值衰减可达80%,陡度衰减可,陡度衰减可达达33%。中光优化避雷针中光优化避雷针ZGU系列优化避雷针是一种新颖的避雷针,是中光公司具有发明专利权的产品它采用气隙放电、阻抗限流等综合技术,既保留了传统避雷针的吸引雷电和疏导入地的作用,又明显地改变了雷电流的放电过程使波形展宽,幅度降低80%以上,波头陡度衰减大于
15、33倍,从而有效的抑制和削弱地电位反击和感应雷击效应。第六节第六节 等电位连接与共用接地系统的设计等电位连接与共用接地系统的设计一、等电位连接一、等电位连接二、共用接地系统二、共用接地系统一、等电位连接一、等电位连接为保证设备和操作人员的安全,各类电气、电子为保证设备和操作人员的安全,各类电气、电子信息设备均应采取等电位连接与接地措施。信息设备均应采取等电位连接与接地措施。进入建筑物的所有金属导体、管道、电缆的外屏进入建筑物的所有金属导体、管道、电缆的外屏蔽层,应在蔽层,应在LPZ0B 区与区与LPZ1区交界处作等电位区交界处作等电位连接与接地,在连接与接地,在LPZ1区与区与LPZ2区交界处
16、作等电区交界处作等电位连接与接地。位连接与接地。配置有信息系统设备的机房内应设等电位连接端配置有信息系统设备的机房内应设等电位连接端子板、端子板应可靠接地。子板、端子板应可靠接地。机房内的电气和电子设备的金属外壳、机柜、机机房内的电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、屏蔽线外层、及各种架、屏蔽线外层、及各种SPD接地端均应以最短接地端均应以最短的距离就近与等电位连接端子板连接。的距离就近与等电位连接端子板连接。等电位连接网络的基本结构型式有:等电位连接网络的基本结构型式有:S型星形结构型星形结构和和M型网形结构。型网形结构。二、共用接地系统二、共用接地系统共用接地系统是将交流工作地、直流工作地
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