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1、建筑物综合防雷,IES市场部,目录,引言雷的认识综合防雷的基本理论电涌保护器在低压配电系统中的应用IES电涌保护器及其应用,引言雷电的认识,引言雷电的认识,人类对雷电的认识过程,国内外对雷电的迷信富兰克林“雷就是电”理论的验证雷电基本理论的形成,引言雷电的认识,雷电的形成,地球是个带着54104C负电荷的球体从空中指向地球表面的大气电场电离源作用使大气的电离，电荷分配不均匀对流层产生雷暴,引言雷电的认识,雷雨云的形成,雷云主要由小水滴、冰晶及气体尘埃等物质组成。 上述物质在大气上下对流的作用下、发生摩擦、碰撞，产生大量的正负电荷。 在一般情况下，沉降的细微质粒取得正电荷；较粗大的质粒取得负电荷
2、。 气流把细微质粒带到高空。所以正负电荷分开。上正下负。,雷雨云的形成,雷击放电,由于静电感应、雷云下面的大地及物体便感应出大量的异性电荷。雷云与大地之间形成电场。 随着雷云靠近大地, 电场不断加强, 雷云中的一些带电微粒，在电场作用下，向大地运动，这些微粒叫做“电流先导”,也叫“下行先导”。同时地面上的物体所带电荷也向雷云运动, 叫做“向上闪流”。 当“下行先导” 到达地面或与“上行闪流”会合时,形成放电通路,发生强烈的电荷中和,产生雷击。当带有不同电荷的雷云相遇时也会在空中发生雷击。,雷电的分类,负极性 下行雷90%,负极性 上行雷1%,正极性 下行雷4%,正极性 上行雷5%,引言雷电的认
3、识,雷电流的大小,雷电流幅值概率表I 200 150 100 50 25 10 5 kA P(ILI) 0.8 1.5 3.8 22 72 91 96 %,引言雷电的认识,雷电的危害,放电电压高（可以达500kV以上） 闪电电流幅值大（可以大到100300kA） 强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场、以及强烈的电磁辐射等 人身伤亡、设备损坏,引言雷电的认识,雷电的危害,直击雷 .15% 感应雷 1.静电感应 2.电磁感应 85% 地电位提高,直击雷(雷电波从架空线传入),静电感应,-,-,+ + + + +,(对地放电),电磁感应,灵敏电子设备,电磁感应,雷电电流破坏力范围,防雷
4、是很重要的！,引言雷电的认识,综合防雷的基本理论,综合防雷的基本理论,雷电电流的侵入途径,综合防雷的基本理论,防雷的基本理论,多数闪电是向下发展的 直接雷击、反击和电磁感应的影响 接闪装置、等电位连接、屏蔽等结论：给雷电放电电流提供一条对地泄放的合理的低阻抗通道，而不是让其随机性选择放电通道,综合防雷的基本理论,建筑物的综合防雷,综合防雷的基本理论,接闪体的选用,接闪体的选用,接闪体的选用,不容许采用放射性的接闪体. 接闪体的主要部分要使用金属材料. ESE型接闪体在发展中.(法国及澳州标准) 保护范围 直线法(折线法) 滚球法 收集体积法(NZS/AS1768-1991),接闪体的选用,理论
5、基础及试验结果,包围着尖端的电晕电荷会抑制该处电场的提高. 在雷电场达到大约3MV/m时, 接闪体才能启动雪崩过程. 为了使向上闪流在启动后能持续发展,接闪体与下行先导间的空间电场必需超 过200kV/m.所以,接闪体的增强电场能力最好是1:15,200kV/m,3MV/m,接闪体的选用,电晕的影响(延缓发射向上闪流),零电晕及低电晕接闪体,中电晕接闪体,高电晕接闪体,接闪体的选用,下行先导接近不同形状的接闪体时的电场情况,1 :1,15 :1,100 :1 - 1000 :1,(此类的接闪体形状最佳),接闪体的选用,动态,3mm间隙,向上闪流,接闪体原理,(清洁空间),(加强电场),接闪体的
6、选用,接闪体原理,静态: 电感线圈提供外壳与地的通道,使电晕电荷流入大地, 减小电晕延缓发射向上闪流的影响.动态: 当雷电场向下移动时, 由于频率很高,电感线圈相当于开路. 在针尖与外壳(3mm间隙) 之间的电场强度逐渐增强,当达到 3MV/米时,空气被击穿,雪崩开始. 由于接闪体的增强电强能力是1:15, 此时的空间电场便恰好是 200kV/米, 向上闪流便持续向上发展.,接闪体的选用,LPI-CAT系列避雷针,简单原理: 基本原理与S3000相同 雷电场向下运动-极板感应电荷-由于极板面积比S3000小,电场建立比较快-提前发射闪流的能力比S3000强 圆顶代替尖顶，减小电晕的影响,接闪体
7、的选用,CAT系列避雷针的原理,CAT系列避雷针是S-3000避雷针的发展产品，是同一个设计者的研究成果。,S-3000,CAT,接闪体的选用,避雷针的分类,被动式: 传统式避雷针 半导体消雷器 主动式: Early Streamer Emission 有源: 放射性 无源: 有易损件的 无易损件的 ：CAT系列,克雷士,S-3000系统,接闪体的选用,同轴电缆下导体(HVSC),塑料填充质, 增加电缆的有效直径,50平方毫米铜导线,第一层绝缘,铜屏蔽层,第二层绝缘,外屏蔽层,导电橡胶外层,鞍型夹(安装紧固件),同轴电缆下导体的选用,同轴电缆的性能和规格,1.导流铜线截面:50平方毫米,分布在
8、18mm直径的圆周上(225平方毫米) 2.导流量:135kA.(30kA以下的雷电流占 50%,135kA的例子小于1%) 3.特征阻抗低.两层绝缘.防止侧向跳火. 4.绝缘层耐冲击能力:200kV(1.2/50波形) 5.两层屏蔽,减小电磁感应影响. 6.外层导电橡胶,接触表面变成等位面,同轴电缆下导体的选用,钢筋下导体,L,L,L,L=1.6微亨利/米. 当导体直角弯曲时,电感更大.,R = 0,L = 0,E = IR + L*di/dt,当 I = 30kA 时,每米钢筋的电压降为:E = 48000V/m,1.,所以,易产生侧向跳火,2. 电磁感应大,I,同轴电缆下导体的选用,侧向
9、跳火的讨论(一),+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,_,静态,动态,高电场跳火,钢筋,同轴电缆下导体的选用,侧向跳火的讨论(二),+,+,+,+,+,+,静态,动态,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,_,_,+,+,+,+,+,+,无电场,同轴电缆,同轴电缆下导体的选用,采用同轴电缆下导体的优点,1.雷电流不通过被保护对象, 建筑物层间没有电位差.没有侧向跳火.电磁感应影响小. 2.安装方便、灵活.可选用最安全可靠的路线敷设.如通风井、外墙与玻璃幕墙之间等. (IEC建筑防雷草案要求电子设备在LPZ1区时,需距墙保持建筑物钢筋柱一个网格的距离
10、.一般措施难以满足.) 3.可安装雷击计数器.便于检查系统性能及安排维修.,同轴电缆下导体的选用,同轴电缆下导体的安装,1.最小弯曲半径:0.5米 2.与电源线的距离:最好大于0.3米 3.与讯号线的距离:最好大于1米 4.与电源线及讯号线最好垂直相交 5.每23米一个固定点,同轴电缆下导体的选用,电涌保护器在低压系统中的应用,电涌保护器在低压配电系统中的应用,浪涌保护器的作用,防止雷击过电压 防止操作过电压,电涌保护器在低压配电系统中的应用,大气过电压,操作过电压,50 Hz,瞬态过电压,暂态过电压（TOV）,系统中存在的过电压,浪涌保护器的分类,电压开关型（间隙、气体放电管、闸流管等） 电
11、压限制型（ SiC， ZnO压敏电阻） 组合型,电涌保护器在低压配电系统中的应用,防雷器技术,火花间隙技术,两电极之间的距离大小决定了该火花间隙的工作电压。 火花间隙型防雷器是由两片或更多的电极片串联在一起组成的。 电极是由不燃性材料（例如石墨）构成。 如果火花间隙点火，空气被击穿，两电极之间的电压由击穿电压迅速下降，直到阳极-阴极之间维持很小的电压。,压敏电阻技术,中间相,电极,环氧树脂,烧结的氧化锌颗粒，添 加了其它的金属氧化物,氧化锌颗粒,微变阻器,= 10 m,镀锡铜质电极,1) 资料来源：Siemens Publication “Metallic oxide varistor SIO
12、V”,压敏电阻是阻值随着电压的改变而改变的电阻，具有很高的U/I非线性特性。压敏电阻的阻值可以改变是因为在该电阻内部存在大量串联和并联的微变阻器。 在过电压的影响下，内部的微变阻器将会逐渐老化。,二极管技术,双向二极管（限压二极管）可以限制正方向和负方向的过电压。因为具有极快的开关特性，在皮秒（百亿分之一秒）级别内响应，因此特别适用于提供精细保护和数据线上的防雷保护。,5.5 防雷器的相关标准,0区 1区,用于雷电等电位连接的防雷器。 基本保护 测试参数: Iimp (10/350),用于过电压浪涌保护的防雷器。 中等保护 测试参数: Imax (8/20) In (8/20),1区 2区,直
13、接用在终端设备前端的防雷器。 精细保护 测试参数: Uoc (1,2/50) In (8/20),2区 3区,浪涌保护器的基本参数,最大持续运行电压 Uc 电压保护水平 Up 标称放电电流 In 最大放电电流 Imax 最大泄漏电流 Ic 冲击电流 Iimp,电涌保护器在低压配电系统中的应用,浪涌保护器的基本参数关系,Up: 电压保护水平 SPD限制接线端子间电压的性能参数 Uc: 可持续运行电压 允许持久的加在SPD上的交流电压有 效值或直流电压。 Ic: 无故障时的泄漏电流Ic1mA（ZnO） In: 标称放电电流 这是未损坏时电涌保护器可以通过 的8/20 s波形电流的峰值 (15 次) Imax:最大放电电流这是电涌保护器可以导通的8/20 s 波形电流的峰值 (1 次),Up,Uc,In,Imax,I,U,Ic,Un,电涌保护器在低压配电系统中的应用,国内防雷的相关标准,国家标准GB50057-94（2000）建筑物防雷设计规范GB18802.1-2002 低压配电系统的电涌保护器第一部分：性能要求和试验方法 行业标准QX10.12002 电涌保护器性能要求和试验方法GA2672000 计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范YD/T 50982001 通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范YD/T 12352002 通信局（站）低压配电系统雍电涌保护器技术要求测试方法,
