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1、第一章绪论第一章 绪论第一节课题作用与意义一.通信行业雷电防护的重要作用人类的各个时期都记录着人与雷电斗争的历史。自18世纪美国科学家富兰克林发明了避雷针，标志着人类在与雷电的斗 争中取得了决定性的胜利。人类进入电气化时代后，尤其是进 入信息时代后，雷电危害问题从过去以直击雷击毁地上的人和 物为主发展成为通过金属线传输的雷电波为主，雷电防护技术 也重点研究和解决这种类型的雷电防护问题。因此，雷电防护 技术是随着人类社会的进步而不断发展变化的 。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。20世纪七十年代以后，世界上半导体集成技术的发展和完 善，使它能渗透到几乎所有的科学技术领域。如在通信行业中， 各种通信设备大量采
2、用半导体元件，各种通信模块及系统的监 控管理均使用了微处理机芯片，这使通信设备主要技术指标及 系统监控智能化程度都有了较大的提高。但是由于半导体集成 电路不能耐受过电压和过电流冲击，因此凡是使用这些器件的 通信设备对瞬间高脉冲电压的承受能力有所下降，致使通信设 备由于遭受雷电的过电压冲击而损坏的事故时有发生。比如电 子计算机通信系统，有线通信系统，微波通信系统等设备的雷 害问题均显著增加，这些都向防雷技术提出了新的要求。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。而随着工业化和科学技术的进步，通信行业各种高层建筑 物和特殊用途的建筑物象雨后春笋般拔地而起，也向防雷提出 了新的课题。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。所以研究通
3、信设备和通信建筑物的雷电防护技术对整个通信行业的安全运行具有十分重要的作用。二、通信行业雷电防护研究的意义本课题计划追踪研究雷电的成因和特性、避雷原理、建筑物和通信系统的防雷接地等方面内容。着重研究通信建筑物和通信设备的雷电防护技术，并将研究成果应用到通信设备的安 装设计中去，形成避雷器（SPD和接地的安装设计规范。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。为此我所计划抽出部分有较强理论分析和实践能力的设计人员与协作单位合作，完成对雷电防护新技术的跟踪和研究工作；通过参加国内的各种学术、技术交流会，搜集相关方面的技术文献资料，组织人员完成资料的整理和输入工作，最后完成对这些资料的分析，形成技术论文，拟在国内的相关
4、刊物上 发表。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。本项目完成后，其意义主要表现在以下几个方面：1、使相关人员对雷电防护技术有较全面深刻的认识本项目完成后，可使我所的设计人员对雷电防护技术有较全面的掌握。通过它跟踪国际国内最新雷电防护技术的发展，设计中及时了解和采用更高效、实用的防雷器件，比如新型接闪 器、新型避雷器等，以确保通信设备的安全性。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2、为建设单位提供避雷器产品选型依据当前国内避雷器生产厂家众多，另有不少国外避雷器产品 代理商，这使得建设单位在进行防雷设备招投标时无所适从。本 项目完成以后，可以对当前国际国内的各种防雷产品有一个较全 面的认识，通过将它们进行对比，了解它们的优
5、劣，为建设单位 在选择防雷产品时提供依据。# -第一章绪论厦礴恳蹒骈時盡继價骚第二节国内外研究现状及实际工作中存在的问题一、国内外的研究现状国内外对传统的建 筑物和电力设备的防雷接地已经 进行了多 年的研究，获得的研究成果之一就是制定了一系列国家与国际防雷 标准和技术，同时按照标准和规范要求制造出许多有效的防雷器件， 在各行各业的防雷接地中起到重要作用 。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。各种防雷接地标准来自实践和科学研究，是千百万科技工作者 智慧的结晶，采用和推广此类国际标准是世界上一项重要的廉价技 术转让。目前世界上含我国在内的大多数国家，均采用等效使用的 原则，大量使用国际标准，促进本国技术进步。随
6、着技术的进步， 标准也在不断地修改和更新。因此，也就说明了防雷接地的标准不 可能一成不变的。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。1 、国际防雷技术标准框架防雷技术标准的编制工作主要由IEC和ITU （国际电信联盟，过去称为CCITT）进行，根据协议IEC与ISO紧密协作。各国电工委员会（IEC国家委员会）参加 IEC关于电气和电子领域标准化的 国际合作，并履行义务，将IEC标准等效（eqv）或等同（idt ）采用为该国国家标准。目前国际上已经制定了许多与通信行业防雷接 地有关的技术标准，详细情况请见附件。籟丛妈羥为贍债蛏练淨。2 、国内防雷技术标准的名称目前国内通信行业也已经制定了一些有效的防雷技术标准：例
7、如：GB0057-94建筑物防雷设计规范、YD5068-98、YD2011 93、GB50174-93计算机房防雷设计规范 、GB2887-89 计算站场地技术文件、GB9361-88 计算站场地安全要求、 GA173-1998 计算机信息系统防雷保安器等一系列标准。 这些标准对通信行业的防雷接地起到非常重要的规范和指导作用 。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。二、目前实际工作中存在的问题在取得一定防雷成就的同时，我们还要清醒地看到人类对雷电的防护研究还远远不够。尤其是通信行业发展非常迅速，如通信建筑物越来越高（许多信息大厦都成为各个城市的标志性建筑物）；建筑物内电力、传输、交换、数据、网管等设备种类非常
8、多而且这些 设备由于采用集成电路因此抗雷电感应、雷电波侵入的能力非常薄 弱,从而带来了许多预料不到的遭雷击因素 。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。目前通信行业防雷接地实际工作中主要存在如下一些问题：1、 由于通信设备的更新换代速度太快，因此还不可能完全有效的防 止各种通信设备免受雷击。2、防雷接地理论还不够完善，需要实践的进一步检验。3、防雷产品种类多，但是还不能够完全满足通信行业的需要。4、 实际中许多防雷接地地网的设置不符合规范（特别是一些采用民用建筑改造的机房以及一些高山基站的地网建设）。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。5、对防雷接地电阻测量的准确度和可靠度有必要进一步加强。6、实际中防雷接地总汇流排和分
9、汇流排在机房的设置非常混乱。在下面的章节中我们会进一步详细讨论到上述内容。# -第三节雷电及防护的基本原理介绍一、雷电基本理论雷电基本理论：雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压 可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来，雷 电所造成的破坏不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km 范围内 都可能产生危险过电压损害线路上的电子设备 。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。雷电产生于雷暴，而雷暴往往伴随强对流天气而形成，是由 大气环流和当地气象因素决定的。雷暴是积雨云中云与云之间或 云与地之间产生的放电现象，并伴有火花放电，强大电流通过时， 又使空气迅速膨胀产生巨大的响声，即雷电。闪电有枝状、片状、
10、 带状、球状，其中枝状最为常见 。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。雷暴的能量是由太阳辐射能转化的大气不稳定能所供给的。 每年进入春季，太阳辐射增强，大气中的不稳定能增加，因雷暴 始发于春季，盛夏，太阳辐射强烈，大气不稳定能储存多，雷暴 频繁。秋冬以后，太阳辐射减弱，因而雷暴逐渐减少。但由于全 球气候变化和大气污染等原因，现在冬季也经常出现雷击现象。 据悉，每个闪电的强度可以高达10亿伏，一个中等强度雷暴的 功率约有10万千伏，相当于一座小型核电站的输出功率 。 坛搏乡 囂忏蒌鍥铃氈淚。一般而言，雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性 和选择性等特点。随着现代化高新技术产业基础电子技术的迅速发展和广
11、泛运用，雷电灾害跟踪而至，还呈现出新的特点： 受灾面大大扩展，特别容易侵入与咼新技术最密切的领域，损失 和危害程度大大增加 。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。通常雷击的途径主要有两种形式：1. 直接雷击：雷云之间或雷云对地面某一点的迅猛放电现象称之为直接 雷击。直接雷击的主要破坏对象是：建筑物、野外工作台、森林、 架空配电线路、人畜等 。 買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。2. 感应雷击：雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现 象称之为感应雷击。装有避雷针的建筑物，可以避免雷击损坏建 筑物，但是雷击通过避雷针的地线从建筑物顶端泻放入大地或者 附近发生雷击的时候，会产生很强的电场，建筑物内的所有金属
12、物品均会产生感应电压，这些感应电压的高低随着金属形状、距 地线的距离和雷击大小而变（根据IEC1312标准，当雷击击中 建筑物时，即使装有避雷针，大约50%的雷击能量仍会分配到电 源系统）一旦您的电源输入线、电话线、网络线或其它电子设备 的金属引出、引入线感应到瞬间高压，避雷针就无能为力了。感 应雷击破坏的主要对象是电子电气设备 。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3. 地电位反击：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷 击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线 引入设备，造成设备的损坏 。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。4 .外部避雷和内部避雷：避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线
13、和接地系统构成外部 防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身 安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵 入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的，为了实现内 部避雷，需要进出各保护区的电缆、金属管道等都要连接避雷及 过电压保护器 。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。二、防雷接地工作原理及措施1、防雷接地工作原理是：所谓雷击防护就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽 可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括两个方面：直接雷击的防护和感应 雷击的防护。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危 险的 。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。2、防雷接地技术
14、的一般措施：防雷接地必须严格按照联合接地、均压等电位分区保护原则。一般采用外部防护措施和内部防护措施两种。2.1.外部保护措施外部保护是指将绝大部分雷电流直接引入地下泄放。外部保护 主要是指直击雷的防护，它是防雷技术的主要部分。其技术措施可 分接闪器引下线，接地体和法拉第笼。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.2 .内部保护措施内部保护是指对雷电波等侵入的防护，其技术措施可分为屏蔽 (含法拉第笼)、均压等电位。(1) 屏蔽措施：屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挡和衰减施加 在机房电子设备上的电磁干扰或过电压能量。(2) 等电位连接 ：等电位连接是内部防雷装置的一部分，其目的在于减小雷电流所引起的电位差，它通
15、过连接导线把过电压保护 器装置、防雷装置、建筑物的金属构架装置、电气装置、电信装置 的接地体连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位。輒峄陽檉簖疖網儂號泶第二章通信行业建筑物雷电防护技术研究第二章 通信行业建筑物雷电防护技术研究一、概述对于通信行业防雷接地技术的研究，我们离不开研究通 信局（站）这个根本，因为通信设备都是安装在通信局（站） 内的。在我们研究通信设备防雷接地之前，有必要先对通信 局（站）建筑物的防雷接地进行研究 。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。近年来，随着通信行业的迅猛发展，各种高层信息大厦、 通信枢纽楼等建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防 护提出了大量新的问题。“静电抵抗” “电磁干扰” “热岛 效应”等等的问题都有待进一步区别研究和解决。近十多年 来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防 雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出 许多全新的雷电防护技术，但这些理论、技术和设备并未得 到很好的推广。我国于1994年颁布了新的建筑物防雷设 计规范GB 50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对 原有的规范做了大量的修改，无论从指导
