儀表系統(tǒng)防雷技術課件

1、儀表系統(tǒng)防雷技術課件丁炎2009年10月儀表系統(tǒng)防雷技術課件 1、雷電形式 雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。雷電主要有兩種形式： 不同帶電云層間的放電作用； 云層對地的放電作用。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件易受雷擊的建筑物和構筑物是： 曠野孤立的或高于20m的建(構)筑物； 金屬屋面、磚木結構的建(構)筑物； 河邊、湖邊、土山頂?shù)慕?構)筑物； 地下水露頭處，特別潮濕處，地下有導電礦藏處或土壤電阻率較小處的建(構)筑物； 山谷風口處的建(構)筑物； 建筑物群中高于25m的建（構）筑物。儀表系統(tǒng)防雷技術課件通常雷擊有以下幾種主要形式： 直擊雷：是指雷電直接擊在建筑物構架或動植物上，常因電效應、熱效應和機械

2、效應等而造成建筑物等損壞以及人員傷亡。 一般防直擊雷的方法是通過由避雷裝置(即接閃器，如針、帶、網、線等)、引下線以及接地裝置構成的完整的電氣通路將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導通只能保護建筑物本身免受直擊雷的損壞，雷電仍會通過多種形式及途徑破壞建筑物內的電子設備。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 感應雷：是指雷電在雷云之間或雷云對地放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線或設備間連接線上產生電磁感應并侵入設備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設備遭到損害。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 雷電波侵入：由于雷電流有極大的峰值和陡度，在雷電流周圍會產生瞬變電磁場，處在該瞬變電磁場中的導體會感應出較高

3、的電動勢，而此瞬變電磁場又會在一定的空間范圍內產生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射。而這種空間雷電電磁脈沖波(lemp)將在三維空間范圍內對一切電子設備發(fā)生作用。由于雷電流峰值大、陡度高(變化率快)，且其瞬變時間極短，因此在這種交變磁場中的導體感應出的電壓很高，以致產生電火花。儀表系統(tǒng)防雷技術課件球形雷： 球形雷(即球狀閃電)是一種橙色或紅色的類似火焰的發(fā)光球體，偶爾也有黃色、藍色或綠色的。球形雷多在強雷暴天氣空中普通閃電最頻繁的時候出現(xiàn)。球形雷通常沿水平方向以12ms的速度上下滾動，有時距地面0.51m，有時升起23m。它在空中漂游的時間可由幾秒到幾分鐘。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 圖 1 仿真

4、雷電流波形儀表系統(tǒng)防雷技術課件1、雷電放電的浪涌起因雷電放電的浪涌起因起源于大氣的電涌，基本上都是直接雷擊和鄰近雷擊及遠處雷擊造成的。 直接雷擊：雷直擊受保護的建筑物； 鄰近雷擊：雷擊在與被保護系統(tǒng)直接相連的延伸系統(tǒng)或管線（管道、數(shù)據(jù)傳輸線或輸電線）儀表系統(tǒng)防雷技術課件 遠處雷擊：云間閃電在傳輸線上產生“反射浪涌”（行波），而周圍區(qū)域的雷電則會感應出過電壓。 在遠處雷擊情況下，行波沿線路傳播，或雷擊在被保護系統(tǒng)的附近，從而產生影響被保護系統(tǒng)的電磁場。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 圖 2 雷電放電的浪涌起因儀表系統(tǒng)防雷技術課件圖中： 直接近距離雷擊：擊中外部防雷保護系統(tǒng)、生產用的構架（工廠）、電纜等。1

5、a、沖擊接地電阻rst上的電壓降1b、閉環(huán)(由供電和信息技術系統(tǒng)形成)上由雷電流最大上升速率(di/dt)max產生的感應電壓。 遠處雷擊 2a、擊中中壓架空線路 2b、傳導的過電壓，由于云閃或架空線附近的雷擊造成的行波 2c、雷電通道產生的場（電磁場）儀表系統(tǒng)防雷技術課件2、雷電放電浪涌 在低壓供電系統(tǒng)、測量和控制系統(tǒng)、計算機網絡，有許多因素引起過壓浪涌。 直擊雷 附近的雷擊 遠處的雷擊 開關浪涌儀表系統(tǒng)防雷技術課件 直擊雷 如果雷電直接對有外部防雷裝置的建筑物或者直接打到建筑物頂部的可以通過某種途徑傳輸雷電流入地的裝置放電(如室外天線，衛(wèi)星接收裝置等)，使得地電位抬升，一大部分雷電流通過保

6、護接地線進入到建筑物的裝置和連接的設備。儀表系統(tǒng)防雷技術課件雷電也可能直接對電源線(低壓架空線)或數(shù)據(jù)線放電，大部分高能雷電流被引入到建筑物里。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 附近的雷擊 即使建筑物本身沒有遭到雷擊，附近的雷電閃擊也可能引起建筑物裝置上的過電壓。這個浪涌過電壓直接或通過電感性或電容性耦合到達電子裝置、設備的線路上。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 部分雷電流可能通過大地傳送到接地的裝置從而引起極大的危害，或者通過雷電放電通道散發(fā)出的磁場，在設備的線路上感應出過電壓，建筑物內的長導線回路特別容易感應出過電壓。容性耦合是通過具有高電位差的兩點之間的電場產生的，例如在雷電放電通道和金屬導線之間。儀表系統(tǒng)防

7、雷技術課件 遠處的雷擊 就是幾百米之外的雷電閃擊，也可能在低壓導線、數(shù)據(jù)線上感應過電壓，也可能將高電壓傳導到建筑物的接地裝置上，從而對電子設備造成極大的危害。甚至云層之間或云層內部的放電產生的電磁場也能耦合過電壓到導線中。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 開關浪涌 開關浪涌來自電路的閉合、斷開的轉換操作，來自感性和容性負載的開關操作，也來自短路電流的阻斷。特別是，大型用電系統(tǒng)或變壓器的斷開可能引起對鄰近的電子設備的損壞。儀表系統(tǒng)防雷技術課件開關浪涌產生的主要起因： (a)切除空載電力線路(或電容器)當開關打開時，電源電壓瞬時值的變化使得系統(tǒng)和被切除的線路之間出現(xiàn)高電位差。這種在數(shù)毫秒之內就建立起來的電位差

8、能在開關的觸頭之間引起重燃，就像觸頭再次合上。線路電壓隨即和電源電壓的瞬時值相等，開關觸頭之間的電弧熄滅。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 該過程可反復出現(xiàn)多次。這種線路電壓和一定的電源電壓的瞬時值相等的過程所產生的操作過電壓具有按幾百千赫茲衰減振蕩的特征。這種操作過電壓的初始幅值與重燃時刻開關觸頭之間的電位差有關，該幅值可以是額定電源電壓的數(shù)倍。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件(b)切除空載變壓器 如果在電網中切除空載變壓器，則磁場的能量被加載到其自身電容上。于是電感一電容電路就振蕩起來，直至全部能量都通過電路中的電阻轉換為熱能，所引起的操作過電壓的幅值可達額定電源電壓的數(shù)倍。儀表系統(tǒng)防雷技術課件(c)不接地電網

9、中的接地故障 如果不接地電網的外部線路發(fā)生接地故障，那么整個系統(tǒng)的對地電位將會因接地相的電壓變化而改變。如果接地故障電弧熄滅，其影響類似于切除空載線路或電容器：產生了操作過電壓并伴隨著衰減震蕩。儀表系統(tǒng)防雷技術課件d) 除了上述特性的電網操作過電壓以容性耦合的方式影響低電壓系統(tǒng)之外，電流的快速變化也能通過感性耦合在低電壓系統(tǒng)中產生電涌。這種電流的突然變化可能是投切重負荷引起的，也可能是短路、接地故障或重復接地故障引起的。儀表系統(tǒng)防雷技術課件1、現(xiàn)代防雷技術特點 現(xiàn)代防雷技術的理論基礎在于：閃電是電流源，防雷的基本途徑就是要提供一條雷電流(包括雷電電磁脈沖輻射)對地泄放的合理的阻抗路徑，而不能讓

10、其隨機地選擇放電通道，簡言之就是要控制雷電能量的泄放與轉換。德國專家希曼斯基在過電壓保護理論與實踐中提出了現(xiàn)代防雷保護的三道防線：儀表系統(tǒng)防雷技術課件 外部保護：將絕大部分雷電流直接引入大地泄散； 內部保護：阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號線侵入的雷電波危害設備； 過電壓保護：限制被保護設備上的雷電過電壓幅值。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 這三道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。希曼斯基在過電壓保護理論與實踐中提出雷電的防護可分為以下兩個方面：即直擊雷的防護和感應雷的防護。儀表系統(tǒng)防雷技術課件(1) 直擊雷的防護 目前，防直擊雷都采用避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網作為接閃器，然后通過良好的接地裝置迅速而安

11、全地把雷電流傳導入大地。儀表系統(tǒng)防雷技術課件(2) 感應雷的防護 感應雷的防護是從整體和系統(tǒng)建立起三維的防護體系，在被保護設備構成的系統(tǒng)中可采取以下措施： 1） 電源防雷配電系統(tǒng)電源防雷應采用三級防護，避雷器采用的是b、c、d三級防雷的方式。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 第一級(b級) 保護一般安裝在建筑物輸入電源總配電室內的進線配電柜上或樓內單元輸入電源的主配電盤上，主要用于保護整幢建筑物用電設備或單位的主要用電設備。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 第二級(c級)保護主要安裝在設備配電柜上。 第三級(d級)保護主要安裝在各個用電設備的電源端，用于保護最終的用電設備。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 2）信號系統(tǒng)防雷 與電

12、源防雷一樣，信號系統(tǒng)的防雷主要采用信號避雷器防雷。 信號系統(tǒng)的防雷主要采用信號避雷器。 數(shù)據(jù)網絡用避雷器，如:rs232/485接口避雷器、lan網卡接口避雷器、儀表系統(tǒng)防雷技術課件 通信網絡設備主要為調制解調器、路由器和遠程中斷控制器等。通常根據(jù)通信線路的類型、通信頻帶以及線路電平等選擇通信避雷器，將通信避雷器串聯(lián)或并聯(lián)在通信線路上。 通信網絡用避雷器，如：電話線對避雷器、專線modem （如：ddn專線modem）接口避雷器、ei接口避雷器(雙絞線型、同軸電纜型和rj45網線型、)等。儀表系統(tǒng)防雷技術課件3）等電位連接等電位連接是將正常不帶電(或不傳輸信息)的、未接地或未良好接地的設備金屬

13、外殼、電纜的金屬外皮、建筑物的金屬構架、金屬管線的橋架與接地系統(tǒng)進行電氣連接，防止這些物件上感應雷電高電壓或接地裝置上雷電入地高電位的傳遞對設備內部絕緣、電纜芯線造成反擊。等電位連接的目的是減小需要防雷的空間內各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，防止雷電反擊。儀表系統(tǒng)防雷技術課件4） 金屬屏蔽及重復接地在做好以上措施的基礎上，還應采用有效屏蔽、重復接地等辦法，避免架空導線直接進入建筑物內配電系統(tǒng)和信號系統(tǒng)，盡可能采用埋地電纜引入方式，并用金屬導管屏蔽。屏蔽金屬管在進入建筑物或機房前重復接地，最大限度地衰減從各種線纜上引入的雷電高電壓。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件2、防雷分區(qū) 防雷區(qū)域劃分依據(jù)iec613

14、12.1 雷電電磁脈沖防護，防雷保護應根據(jù)雷電電磁脈沖的嚴重程度進行分區(qū)保護。 根據(jù)gb 50057-94建筑物防雷設計規(guī)范和iec 61312.1等標準，從emc(電磁兼容)的觀點來看，一個欲保護的區(qū)域(建筑物)由外到內可分為以下幾級保護區(qū)：儀表系統(tǒng)防雷技術課件 lpza區(qū) 本區(qū)內的各物體都可能遭到雷擊和傳導全部雷電流；本區(qū)內的電磁場強度沒有衰減。 lpzb區(qū) 本區(qū)內的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊，但本區(qū)內的電磁場強度沒有衰減。儀表系統(tǒng)防雷技術課件lpz l區(qū) 本區(qū)內的各物體不可能遭到雷擊，流經各導體的電流比lpzb區(qū)的更?。槐緟^(qū)內的電磁場強度可能衰減，這取決于屏蔽措

15、施。lpzn+l(n=1，2，3)后續(xù)防雷區(qū)當需要進一步減小流入的電流和電磁場強度時，應增設后續(xù)防雷區(qū)，并按照需要保護的對象所要求的環(huán)境區(qū)選擇后續(xù)防雷區(qū)的要求條件。儀表系統(tǒng)防雷技術課件儀表系統(tǒng)防雷技術課件 3、多層分級（類）保護 多層分級(類)保護原則是指，根據(jù)電氣、微電子設備的不同功能及不同受保護程序和所屬保護層(區(qū))，確定防護要點進行分類保護；根據(jù)雷電和雷電過電壓危害的可能通道，從電源線到信號線或數(shù)據(jù)通信線路都應進行多層分級保護。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 (1) 外部無源保護 外部無源保護(o級保護區(qū)：lpza區(qū)或lpzb區(qū)防護)多采用外部防雷裝置，主要由避雷針(網、線、帶)、引下線和接地裝

16、置(接地線、地極)等構成。其保護原理是：當雷云放電接近地面時，它使地面電場發(fā)生畸變。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 在0級保護區(qū)內建筑物的所有外露金屬構件(管道)都應與防雷網(帶、線)進行可靠的電氣連接。儀表系統(tǒng)防雷技術課件(2) 內部防護 1）電源部分防護 對引入建筑物的電力線路和建筑物內的配電系統(tǒng)應進行過電壓保護。按國家規(guī)范應分三部分進行：儀表系統(tǒng)防雷技術課件 應在電力變壓器低壓側輸出端至建筑物總配電盤間的電纜內芯線兩端對地加避雷器，作為一級保護； 應在建筑物總配電盤至各分配電箱間的電纜內芯線兩端對地加裝避雷器，作為二級保護； 應在所有重要的、精密的設備以及ups的前端對地加裝避雷器，作為三級保護。

17、儀表系統(tǒng)防雷技術課件2）信號部分保護對于信息系統(tǒng)，應分為粗保護和精細保護兩種。 粗保護 粗保護的量級根據(jù)所屬保護區(qū)的級別確定。 如：電纜穿金屬管、在橋架（槽）敷設、屏蔽電纜等。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 精細保護 精細保護要根據(jù)電子設備的敏感度來進行確定。 應在所有信息系統(tǒng)進入建筑物的電纜內芯線端對地加裝避雷器，電纜中的空線應接地并做好屏蔽接地，其中應注意系統(tǒng)設備的在線電壓、傳輸速率以及接口類型等，以確保系統(tǒng)正常工作。儀表系統(tǒng)防雷技術課件(3) 接地處理 在防雷系統(tǒng)的設計和建設中，一定要求有一個良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷設施都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護設備和人身安全。如果接地系統(tǒng)做得

18、不好，不但會引起設備故障、燒壞元器件，嚴重時還將危及工作人員的生命安全。而電子設備為抗干擾采用的屏蔽技術、防靜電技術和濾波技術等都要求建立一個良好的接地系統(tǒng)。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件一般整個建筑物的接地系統(tǒng)有： 建筑物地網； 電源地(要求地阻小于4)； 邏輯地(也稱信號地或稱工作地)； 防雷地等。儀表系統(tǒng)防雷技術課件防雷產品種類繁多，大致可分為以下三大類： 接閃器 消雷器 防雷器儀表系統(tǒng)防雷技術課件（i）接閃器 為免遭直擊雷破壞，建筑物一般都設有獨立避雷針、構架避雷針或避雷線進行保護。其結構均分為接閃器、引下線和接地體三部分，其防雷機理相同。為了防止反擊，要求避雷針與被保護設備之間的空中距離不小

19、于5m，地中距離不小于3m。儀表系統(tǒng)防雷技術課件（2）消雷器 消雷器是國內近年來影響非常大的防雷產品。它的防雷機理是：通過改變接閃器的材料和形狀來產生電流以中和雷云中的電荷，讓雷云在消雷器的保護范圍內無法建立起接閃所需的場強，以達到消雷的目的。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件（3）防雷器 防雷器的作用就是在最短的時間(納秒級)內將被保護線路接入等電位系統(tǒng)中，使設備各端口等電位，同時將電路上因雷擊而產生的大量脈沖能量短路泄放到大地，故避雷器的電流泄放能力大小將直接影響其對電路的保護能力。儀表系統(tǒng)防雷技術課件防雷器也可稱為浪涌保護器 s p d（ surge protection device的縮寫），其功

20、能是對電涌產生保護功能的器件。目前用于對避雷器閃放電流測試的波形主要有直擊雷電流脈沖波形l0350s、感應浪涌電流波形820s，如圖 3 所示模擬雷電流測試波形。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 圖 4 模擬雷電流測試波形注：l0350s波形是直擊雷模擬波形，其視在波前時間為10s，視在半峰時間為350s。 820s波形是感應雷模擬波形，其視在波前時間為8s，視在半峰時間為20s。儀表系統(tǒng)防雷技術課件1）防雷器的分類 雷電危害最嚴重的是直擊雷。當直擊雷發(fā)生時，由于其二次感應效應，直擊雷可通過電阻性及電感性途徑破壞電子設備。實際上，造成破壞的真正原因是客觀存在的電源線、信號線或數(shù)據(jù)線上產生了瞬間(在毫秒與微

21、秒級之間)沖擊電壓，這個瞬間沖擊電壓的峰值遠遠大于一般設備所能承受的700v。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件根據(jù)國際上有關防雷標準(如iec 1024等)，可把一個建筑物的電源輸入線及數(shù)據(jù)線所能感應到的最高電壓和電流分為a、b、c、d、e五個區(qū)域，每個區(qū)域的最高感應電壓和電流又視此建筑物所在位置的不同而分為高、中、低三級雷擊風險度，不同風險度又有不同的感應電壓和電流。儀表系統(tǒng)防雷技術課件根據(jù)設備所處區(qū)域的類別選用不同等級的防雷器是必要的。因此，防雷器也根據(jù)不同區(qū)域和使用特點而制造出種類繁多的品種。防雷器分為： 電源系統(tǒng)防雷器； 信號系統(tǒng)防雷器兩類。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 用于a區(qū)的交流電源防雷器該區(qū)的特

22、點是：可能出現(xiàn)直擊雷，雷電電壓較高，當然放電電流也較大。防雷器在該區(qū)中的作用是把上萬伏的雷電電壓抑制在一定范圍之內，以保護線路上的用電設備 。 這種防雷器額定放電電流為40ka時其殘壓小于或等于2.2kv?？捎糜谌嗨木€制及單相二線制交流電源系統(tǒng)。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 用于b、c區(qū)的交流電源防雷器 該區(qū)的特點是：可能出現(xiàn)感應雷，雷電電壓遠低于a區(qū)，用于該區(qū)的防雷器的額定放電電流一般為20ka，殘壓一般在1.5kv以下。 這種級別的產品適用于三相或單相交流電源系統(tǒng)。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 用于d區(qū)的交流電源防雷器 該區(qū)的特點是：可能出現(xiàn)感應雷，雷電電壓低于b、c區(qū)，用于該區(qū)的防雷器的額定放電電流一

23、般為10ka，殘壓一般在1.2kv以下。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 用于直流電源的浪涌吸收防雷器 此類防雷器是專門用于12v、24v等直流電源系統(tǒng)的過壓保護裝置，它可以將保護電壓等級保持在60v以下。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 雙絞線通信線路防雷器 該類防雷器主要用于雙絞線通信線路設備(如程控交換設備、傳真設備、電子電話以及警報發(fā)生器等)的防雷保護。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 網絡數(shù)據(jù)線路防雷器 該類防雷器主要用于廣域網和局域網中數(shù)據(jù)、信息傳輸線路設備(如ddn專線、hub、dtu等)的防雷保護。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 高頻天線饋線防雷器因為天線饋線是直接暴露在戶外的，在雷雨天氣時很容易產生雷電感應并將感

24、應電流引入其發(fā)送、接收設備中，導致設備受損。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 信號線防雷器 (信號浪涌保護器) 浪涌電壓抑制器件基本上可以分為兩大類型。第一種類型為撬棒(crow bar)器件，第二種類型為鉗位保護器。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 常用的撬棒器件包括氣體放電管、氣隙型浪涌保護器以及硅雙向對稱開關(csspd)等。 常用的鉗位保護器有二極管型保護器件和氧化鋅壓敏電阻(mov)等。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 目前， 信號線防雷器 (信號浪涌保護器)多設計成兩極保護電路，因此適合于安裝到lpz1lpz3。兩級電路由氣體放電管、壓敏電阻和箝為位二極管組成，具有流通量大、箝位時間極短和保護水平較低的特點。 儀

25、表系統(tǒng)防雷技術課件 圖 5 短路方式的多級雷擊防護器工作原理示意圖儀表系統(tǒng)防雷技術課件正常情況下，浪涌保護器不對電路產生影響；當浪涌侵入時，將所連接部分與地線短路，使線路中浪涌電流迅速釋放入地，從而使線路所連接的設備不受浪涌的侵害；浪涌中止后，浪涌保護器（spd）恢復正常。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 浪涌保護器（spd）的選型應關注其的工作電壓和負載電流與系統(tǒng)回路相匹配，其最大連續(xù)操作電壓應略大于回路最大正常工作電壓，負載電流應大于回路最大正常工作電流。對于本安回路應注意spd是否有相應本安認證，其線路電阻應足夠小，能保證現(xiàn)場儀表電壓正常工作。對于通訊回路應注意spd帶寬，確保正常信號通過。儀表系統(tǒng)

26、防雷技術課件 氣體放電管 氣體放電管的基本結構是，由一對帶電間隙的金屬電極封裝在充以放電介質（如惰性氣體）的玻璃管或陶瓷管構成。 常用的氣體放電管沖擊擊穿電壓為一百幾千伏，當線路沖擊過電壓達到氣體放電管沖擊擊穿電壓，管內氣體就會電離，產生出自由電子和正離子，這時氣體就變得能導電了。放電管由原來的開路狀態(tài)變?yōu)榻贫搪窢顟B(tài)，這樣給浪涌電壓提供了泄放通路，保護設備或系統(tǒng)免受雷電過電壓的損壞。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 二極管型保護器 二極管型保護器主要包括： 開關二極管、齊納二極管和瞬態(tài)二極管等。 在正常情況下管子呈高阻狀態(tài)，當外加電壓達到其門限值時，電流迅速增加，即二極管導通。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 氧化

27、物壓敏電阻 壓敏電阻是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件，壓敏電阻可以對集成電路及具他設備的電路進行保護，防止靜電放電、浪涌及其他瞬態(tài)電流(如雷電流等)對集成電路造成損壞。 當電壓瞬間高于工作極限值時，壓敏電阻的阻值迅速下降，導通大電流，從而保護集成電路或電子設備；當電壓低于壓敏電阻的工作電壓時，壓敏電阻呈高阻狀態(tài)，近乎開路，因而不會影響集成電路或電子設備的正常工作。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 國際電工委員會編制的標準iec 1024.1將建筑物的防雷裝置分為兩大部分： 外部防雷裝置 內部防雷裝置 這樣劃分很有必要，建筑物的防雷設計必須將外部防雷裝置和內部防雷裝置作為整體統(tǒng)一考慮。儀表系統(tǒng)防雷技術課件

28、（1）外部防雷裝置 外部防雷裝置 (即傳統(tǒng)的常規(guī)避雷裝置)由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。 接閃器：也叫接閃裝置，有避雷針、避雷帶和避雷網三種形式，它位于建筑物的頂部，其作用是引雷(或叫截獲閃電)，即把雷電流引下。 引下線：上與接閃器連接，下與接地裝置連接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。 接地裝置：接地裝置位于地下一定深度之處，它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。儀表系統(tǒng)防雷技術課件（2） 內部防雷裝置 內部防雷裝置的作用是減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁效應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。 除外部防雷裝置外，所有為達到此目的而采用的設施、手段和措施均為內部

29、防雷裝置，它包括的主要技術有等電位連接技術、屏蔽技術、濾波技術、浪涌吸收技術、優(yōu)化布線技術以及綜合接地技術。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 傳統(tǒng)的避雷針的保護范圍是以“保護角”的概念，現(xiàn)在多采用iec1024標準，采用滾球法和避雷網來計算避雷針（或避雷帶、避雷網）的保護范圍。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 傳統(tǒng)的避雷針是以“保護角”的概念，現(xiàn)在多采用iec1024標準，采用滾球法和避雷網來計算避雷針（或避雷帶、避雷網）的保護范圍。我國標準gb50057-1994 建筑物防雷設計規(guī)范 不再沿用避雷針的“保護角”的概念。儀表系統(tǒng)防雷技術課件（1）單支避雷針的保護范圍 避雷針在地面上的保護半徑r=1.5h 避雷針在被保

30、護物高度hx平面上的保護半徑rx由下式確定： 當hxh/2時 rx=（h-hx）p=hap m當hxh/2時 rx=（1.5h-2hx）p m式中 hx 被保護物的高度，m ha 避雷針的有效高度，m ph 高度影響系數(shù)，h30時為1；30h120時為5.5/h。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 圖 6 單支避雷針的保護范圍示意圖 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 圖 7 兩支等高避雷針的保護范圍示意圖 其中：ho=h-d/7p bx=1.5(ho-hx)儀表系統(tǒng)防雷技術課件儀表系統(tǒng)防雷技術課件 圖 8 滾球法確定的防雷保護范圍 其中：h為接閃器距地面的高度；r為滾球半徑；為保護角儀表系統(tǒng)防雷技術課件 防雷接地電阻值

31、，一般指沖擊接地電阻值。 gb50057-1994建筑物防雷設計規(guī)范： 規(guī)定了防雷接地的接地電阻為沖擊接地電阻，規(guī)定的典型值為不大于10。 規(guī)定防雷電感應接地裝置應和電氣設備接地裝置共用。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 在現(xiàn)代工業(yè)中，自動控制系統(tǒng)對生產過程的正常運行起到決定性作用，自控設備的防雷對自控設計來說，已漸漸成為必不可少的內容。在這里談的雷擊是指由雷擊引起感應過壓和瞬時尖脈沖，沿著導線或導體將可能高達10kv的電壓傳到設備上，令設備損壞；而不是指設備受直擊雷的雷擊，直擊雷打在自控設備本體上，可能任何防護都起不到作用。 因此，在自動控制系統(tǒng)中的智能儀器設備的周圍首先要有電氣的防直擊雷設施。 儀表

32、系統(tǒng)防雷技術課件 從雷擊理論來看，由于儀器儀表設備一般大都安裝在設備或管道上，而它們都是良導體，另一方面，裝置區(qū)都采取了防雷措施，又加上儀器本身體積較小，因此，儀表直接“接閃的可能性較小。 而連接現(xiàn)場儀器和控制室儀器的電纜，則有傳導雷電感應電波的可能。這主要因為電纜敷設在裝置各個區(qū)域，連接距離長，當雷擊發(fā)生時，靠近雷擊點的電纜產生感應電壓，并向“地傳導，形成瞬間浪涌電壓或電流。另外，由于電纜橋架的架空敷設，電纜匯線橋架單獨引入雷電波的可能性也存在。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 根據(jù)雷電的特點，儀器預防雷擊一般要考慮以下幾個因素。 儀表及系統(tǒng)選型時要選擇抗干擾能力強，內部設有專門的避雷接地措施； 儀表安

33、裝時要正確，必須接地良好，同時要考慮儀表所處的位置，需根據(jù)實際情況安裝避雷針； 儀器信號電纜的架設，必須按規(guī)定匯入槽盒，在裝置現(xiàn)場一次元件的信號連接時，電纜屏蔽隔離必須按規(guī)定接地； 儀表系統(tǒng)的接地，必須符合設計規(guī)范要求； 重點考慮防范感應雷擊，感應雷擊的防護主要采用感應雷擊防護器（即浪涌保護器），或對可能感應到雷擊的導線加以屏蔽。 儀表系統(tǒng)防雷技術課件 儀表及系統(tǒng)防雷設計，一般應對裝置所在區(qū)域的雷害有所了解，如雷擊頻度、雷擊強度及當?shù)氐某Ｒ娎讚粜?，同時還應對控制系統(tǒng)的重要性加以考慮。目前，還沒有儀表系統(tǒng)防雷工程設計規(guī)范，我們僅對防雷設計的類型和儀表控制系統(tǒng)用雷擊防護器的應用加以說明。儀表系統(tǒng)防雷技術課件 為了更好地防止雷電波侵入儀器，可以從不同的場合將防雷系統(tǒng)分為三種情況： 第一種是控制室儀表及系統(tǒng)的防雷； 第二種是現(xiàn)場儀表的防雷； 第三種是全系統(tǒng)的防雷，即對控制室儀器和現(xiàn)場儀器全部采用防雷保護。 控制室儀器是控制系統(tǒng)的核心，尤其是dcs控制系統(tǒng)。從以上介紹看，與控制室連接的