等電位防雷介紹及解決方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上中山市恒一電子科技有限公司，專業(yè)致力于防雷技術(shù)研究。公司主要經(jīng)營可不接地等電位避雷器、等電位防雷、等電位防雷器。其特點(diǎn)是: 防雷效果與接地電阻大小無關(guān)，避雷時電源、信號不中斷，具自動修復(fù)自動診斷，盡終保護(hù)功能。產(chǎn)品有國家規(guī)定的檢測報告，備案證等，工程驗(yàn)收方便快捷，并有十幾項(xiàng)專利對雷電危害的普通防護(hù)措施 概括的說，當(dāng)今電子設(shè)備的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等電位和過電壓保護(hù)五種方法。1、 分流分流也就是通過用接閃器、引下線及接地系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)GB50057-94中的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計、施工。接閃器應(yīng)使建筑物處于其滾球半徑保護(hù)范圍內(nèi)；采用多條引下線均勻分布，接地裝置的性能、

2、結(jié)構(gòu)、接地電阻值及有效長度應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。（1）接閃器 接閃器就是讓在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電能量按照人們設(shè)計的通道泄放到大地中去。外部防護(hù)安全在很大程度上取決于能不能利用有效的接閃裝置，把一定保護(hù)范圍的閃電放電捕獲到，納入預(yù)先設(shè)計的對地泄放的合理途徑之中。避雷針是一種主動式接閃裝置，其英文原名是Lightning Conductor,原意是閃電引導(dǎo)器，其功能就是把閃電電流引導(dǎo)入大地。避雷線和避雷帶是在避雷針 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。采用避雷針是最首要、最基本的防雷措施。 目前世界各國關(guān)于避雷針保護(hù)范圍的計算公式在形式上各有不同，大體上有如下四種計算方法：折線法，即單支避雷針的保護(hù)范圍為一折線圓錐

3、體。曲線法，即單支避雷針的保護(hù)范圍為一曲線錐體。直線法，日本建筑物防雷規(guī)范規(guī)定，避雷針的保護(hù)范圍是以避雷針的針尖為頂點(diǎn)作一俯角的角度來確定，如有爆炸危險的建筑物用45度角，對一般建筑物采用60度角。由于采用角度確定，實(shí)質(zhì)上保護(hù)范圍為一直線圓錐體。滾球法，是指以某一定半徑的球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當(dāng)球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物），或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護(hù)的部位時，則該部分就得到接閃器的保護(hù)。 對避雷針的接閃原理的認(rèn)識是有一個發(fā)展過程的，現(xiàn)在的滾球法理論比較全面地解釋了接閃器吸引雷電的各種現(xiàn)象，“滾球法”是國際電工委員會

4、（IEC）推薦的接閃器保護(hù)范圍計算方法之一；已被世界上一些國家作為國家防雷規(guī)范采用，我國建筑防雷規(guī)范B50057-94也采納“滾球法”作為接閃器保護(hù)范圍計算的方法?！皾L球法”理論認(rèn)為：半徑為R的球與接閃器和地面相切繞接閃器滾動一周所形成的陰影區(qū)域即為接閃器的保護(hù)范圍。根據(jù)建筑物不同的防雷類別分別選擇半徑為30米、45米、60米的滾球予以計算。在保護(hù)范圍內(nèi)并不是沒有雷擊，只是雷擊能量較小，滾球半徑R越小，進(jìn)入保護(hù)范圍的雷擊能量也越小，也就是說接閃器的防雷效果越好。接閃器并非越高越好，超過滾球半徑2倍的接閃器在技術(shù)上是沒有多大意義的。（2）引下線 引下線是指連接接閃器與接地裝置的金屬體。在國標(biāo)建筑

5、物防雷設(shè)計規(guī)范（GB50057-94）中，對金屬引下線的規(guī)定就已采取了降低引下線電磁干擾的措施，如多根引下線的分流作用，均勻?qū)ΨQ的布置在建筑物四周可相互抵消內(nèi)部電磁場，利用建筑物的鋼筋框架這個很好的屏蔽籠（法拉第籠）接閃引下雷電流等。因此，普通金屬引下線的方法在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上都有是可行的。 2、接地 接地就是讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨(dú)接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。90年代以前，部隊(duì)的通信導(dǎo)航裝備以

6、電子管器件為主，采用模擬通信方式，模擬通信對干擾特別敏感，為了抗干擾，所以都采取電源與通信接地分開的辦法?，F(xiàn)在，防雷工程領(lǐng)域不提倡單獨(dú)接地。在IEC標(biāo)準(zhǔn)和ITU相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都不提倡單獨(dú)接地，美國標(biāo)準(zhǔn)IEEEStd1100-1992更尖銳地指出；不建議采用任何一種所謂分開的、獨(dú)立的、計算機(jī)的、電子的或其它這類不正確的大地接地體作為設(shè)備接地導(dǎo)體的一個連接點(diǎn)?，F(xiàn)在一般不主張采用單獨(dú)接地的方式而被共用接地取代，共有接地是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個地網(wǎng)上，或者把各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)通過地下或者地上用金屬連接起來，使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網(wǎng)。 接地是防雷的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接地方法是采用金屬型材鋪設(shè)

7、水平或垂直地極，在腐蝕強(qiáng)烈的地區(qū)可以采用鍍鋅和加大金屬型材的截面積的方法抗腐，也可以采用非金屬導(dǎo)體做地極，如離子接地極、石墨地極、硅酸鹽水泥地極和降阻劑。更合理的方法是利用現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)鋼筋做地極，有事半功倍之效。 由于過去對防雷認(rèn)識的局限性，片面強(qiáng)調(diào)降低接地電阻的重要性，認(rèn)為接地電陰越小避雷效果越好，被保護(hù)對象就越安全，當(dāng)然避雷接地電阻值應(yīng)該有一定要求，因?yàn)榻拥仉娮柙叫∩⒘髟娇?，被雷擊物體高電位保持時間越短，危險性越小，其跨步電壓、接觸電壓也越小。但是近十幾年來的理論和實(shí)踐證明，與其說接地網(wǎng)接地電阻值重要不如說接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)更重要。這是由于在等電位原理的防雷理論中，地網(wǎng)只是一個總的電位基準(zhǔn)點(diǎn)，

8、并不是絕對的零電位點(diǎn)要求地網(wǎng)形狀是為了等電位的需要。3、屏蔽屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體和各種可以利用的自然屏蔽體把需要保護(hù)的對象包圍起來，阻隔閃電的脈沖電磁場從空間入侵的通道。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設(shè)備影響的最有效方法。實(shí)際防雷工程中，屏蔽措施主要可分為建筑屏蔽（包括房間屏蔽）、線路屏蔽、設(shè)備屏蔽。 由雷電流的“集膚效應(yīng)”可知，雷電流能量大部分集中在建筑物外墻附近而室內(nèi)的電磁場強(qiáng)度在雷電流流經(jīng)的立柱（引下線）附近最大，所以機(jī)房及機(jī)房內(nèi)設(shè)備的位置應(yīng)選擇在建筑物的中間位置，并且應(yīng)與作為引下線的立柱保持足夠距離。 將建筑物的金屬構(gòu)架、門窗、地板及管線等均相互焊（連）接在一起，形成一

9、個“法拉第籠”，并與接地系統(tǒng)形成良好的電氣連接，構(gòu)成屏蔽以阻擋電磁波的侵入。屏蔽管線入戶要求采用埋地引入，其金屬保護(hù)層應(yīng)在兩端做良好接地。4、等地位連接等電位連接是把建筑物內(nèi)、附近的所有金屬物，如混凝土內(nèi)的鋼筋、自來水管、煤氣管及其它金屬管道、機(jī)器基礎(chǔ)金屬物及其他大型的埋地金屬物、電纜金屬屏蔽層、電力系統(tǒng)的零線、建筑物的接地線統(tǒng)統(tǒng)用電氣連接的方法連接起來（焊接或者可靠的導(dǎo)電連接），使整座建筑物成為一個良好的等電位體。當(dāng)雷電襲擊的時候在這建筑物內(nèi)部和附近大體上是等電位的，因而不會發(fā)生內(nèi)部的設(shè)備被高電位反擊和人被雷擊的事故。此外在電力線、電話線、電視信號電纜、電子計算機(jī)信號傳輸線等到一切與外界有聯(lián)

10、系的金屬線都要接上合理的過電壓保護(hù)裝置（避雷器），并且避雷器的接地端要與建筑物的避雷接地裝置直接進(jìn)行電氣連接，使之成為等電位（實(shí)際上是準(zhǔn)等電位，因?yàn)榻邮芾讚魰r避雷器兩端存在雷電殘壓）使用連接導(dǎo)體或等電位連接器將防雷地、交流工作地、保護(hù)地、直流工作地、防靜電地等連接后應(yīng)與建筑物主鋼筋連接的等電位連拉帶可靠電氣連接，形成共用接地系統(tǒng)，消除在雷擊發(fā)生時各接地體之間存在的瞬間電位差，防止地電位反擊。5、避雷器避雷器又稱等電位連接器、過電壓保護(hù)器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等。避雷器過壓保護(hù)的基本原理是，在瞬態(tài)過電壓存在的極短時間內(nèi)，在被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的所有導(dǎo)電部件之間建立起一個等電位。這種導(dǎo)電部件

11、也包括電路中的有源導(dǎo)線。人們需要響應(yīng)速度快于微秒的元件，對于靜電放電甚至快于毫微秒。這種元件能夠在極短的時間間隔內(nèi)，將非常強(qiáng)大直到高達(dá)數(shù)倍于十千安的電流（在預(yù)期的雷擊情況下按10/350us脈沖計算，電流高達(dá)50千安）導(dǎo)出并迅速通過接地系統(tǒng)瀉放到大地，可以在極短的時間內(nèi)形成一個等電位島，這個等電位島對于遠(yuǎn)處的電位差甚至可高達(dá)數(shù)十萬伏。重要的是，在需要保護(hù)的區(qū)域內(nèi)，所有導(dǎo)電部件都可認(rèn)為具有接近相等或絕對相等的電位，因而不存在顯著的電位差，從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。 常用的避雷器種類繁多，但歸納起來可分為四大類：放電間隙型避雷器；半導(dǎo)體（齊納型）；氧化鋅壓敏電阻避雷器；傳輸線分流型避雷器。 早期的線

12、路避雷器是開放的空氣間隙?？諝獾膿艨针妷汉芨?，約500KV/m，而當(dāng)其被高電壓擊穿后就只有幾十伏的低壓了。利用空氣的這一特性人們設(shè)計出了早期的線路避雷器，將一根導(dǎo)線的一端連在輸電線上，另一根導(dǎo)線的一端接地，兩根導(dǎo)線的另一端相隔一定距離構(gòu)成空氣間隙的兩個電極，間隙距離確定了避雷器的擊穿電壓，擊穿電壓應(yīng)略高于輸電線的工作電壓。這樣當(dāng)電路正常工作時，空氣間隙相當(dāng)于開路，不會影響線路的正常工作。當(dāng)過電壓侵入時，空氣間隙被擊穿，過電壓被箝位到很低的水平，過電流也通過空氣間隙泄放入地，實(shí)現(xiàn)了避雷器對線路的保護(hù)。開放間隙有太多的缺點(diǎn)，需經(jīng)過多個交流周期才能熄弧，這就可能造成避雷器故障或線路故障。以后研制出的

13、氣體放電管、管式避雷器、磁吹避雷器在很大程度上克服了這些毛病，但他們?nèi)匀皇墙⒃跉怏w放電的原理上。氣體放電型避雷器的固有缺點(diǎn)：沖擊擊穿電壓高；放電時延較長（微秒級）；殘壓波形陡峭（dV/dt較大）；重復(fù)使用特性變化大。這些缺點(diǎn)決定了氣體放電型避雷器對敏感電氣設(shè)備的保護(hù)能力不強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，通流量大，結(jié)電容小，可用于高頻電路。 早期的半導(dǎo)體避雷器是以碳化硅材料做成的閥式避雷器，它具有與穩(wěn)壓二極管相似的伏安特性，但通過雷電流的能力很強(qiáng)。不過很快人們又發(fā)現(xiàn)了金屬氧化物壓敏電阻器（MOV），其伏安特性更好，并具有響應(yīng)時間快、通流容量大及在額定通流量以內(nèi)，雷擊脈沖消除后能夠自動恢復(fù)原有工作特性，重

14、復(fù)使用特性穩(wěn)等許多優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是結(jié)電容大，不可用于高頻電路。因此，目前普遍采用MOV線路避雷器。 隨著通信的發(fā)展，又產(chǎn)生了許多用于通信線路的避雷器，由于受通信線路傳輸參數(shù)的約束，這一類避雷器要考慮電容和電感等影響傳輸參數(shù)的指標(biāo)。但其防雷原理與MOV基本一致。 各避雷器的主要區(qū)別在于放電能力，電容大小，響應(yīng)特性以及殘余電壓。由于各有其優(yōu)缺點(diǎn)，人們將其組合成特殊保護(hù)電路，以揚(yáng)長避短。 據(jù)統(tǒng)計，由電力線引入雷電過電壓造成的事故約占雷擊事故的70%80%，因此要重點(diǎn)加強(qiáng)對電源系統(tǒng)的雷電防護(hù)，根據(jù)IEC-61312的多級防護(hù)原則，應(yīng)在各防雷保護(hù)區(qū)界面處加裝相應(yīng)的雷電過壓保護(hù)器（SPD）作多級防護(hù)，最終使過

15、電壓限制在設(shè)備可以承受的范圍內(nèi)。一般根據(jù)機(jī)房建設(shè)的要求，配電系統(tǒng)電源防雷應(yīng)采用三級防護(hù)，第一級采用放電間隙型避雷器，第二、三級采用氧化鋅壓敏電阻避雷器，通過組合可以發(fā)揮各器件之所長，保護(hù)設(shè)備不受浪涌過壓損害。對于SPD的選擇，IEC標(biāo)準(zhǔn)也信出了明確的要求：在LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)的交界處加裝的SPD應(yīng)滿足10/350us的雷電測試波形，在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)的交界處加裝的SPD應(yīng)滿足8/20us的雷電測試波形。 目前，計算機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)常采用的方式有電話線、專線、X.25、DDN和幀中繼等，通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要為MODEM、DTU、路由器和遠(yuǎn)程中斷控制器等。通常根據(jù)通信線路的類型、通訊頻帶、線路電平

16、等選擇信號避雷器，將信號避雷器串聯(lián)在通訊線路上。通信線路避雷器的技術(shù)要求較高，因?yàn)槌藵M足防雷技術(shù)要求外，還須保證傳輸指標(biāo)符合要求。加上與通信線路相連的設(shè)備耐壓很低，對防雷器件的殘壓要求嚴(yán)格。解決的方法是采用不同器件組合成兩級避雷器，第一級用放電管，中間隔離阻抗用電阻或PTC，第二級用半導(dǎo)體避雷器，這樣可以發(fā)揮各器件之所長。這種避雷器大約可到幾十MHZ的頻率。更高頻率的避雷器就主要是采用放電管了，如移動和尋呼的天饋線避雷器，否則很難足傳輸要求。也有產(chǎn)品采用高通濾波器的原理，因雷電波的能量頻譜集中在幾千赫茲到幾百千赫茲之間，相對于天線的頻率很低，濾波器容易制作。最簡單的電路是在高頻芯線上并聯(lián)一個

17、小磁芯電感，就可以構(gòu)成高通濾波的避雷器。對于點(diǎn)頻通信天線也可采用四分之一波長的短路線構(gòu)成帶通濾波器，防雷效果更好，但這兩種方法都會將天饋線上傳送的直流短路，其應(yīng)用范圍有限。大量實(shí)例證明，以上各種對雷電的防護(hù)措施雖然在不同程度起到了應(yīng)有的效果，但總是無法徹底地解決防雷（特別是感應(yīng)雷）對設(shè)備損壞的問題。為什么呢？因?yàn)樗麄兛偸翘怀觥氨芾仔Ч芙拥仉娮杷萍s”的傳統(tǒng)理論框框。而要徹底解決這個難題；恐怕由中山恒一獨(dú)創(chuàng)的“避雷效果與接地?zé)o關(guān)”的“等電位” 避雷器來完成。門禁系統(tǒng)等電位防雷方案地點(diǎn)避雷器型號避雷器描述安裝位置（具體安裝見避雷器說明書連接圖）備注門襟系統(tǒng)HY01-25K275純電源等電位避雷器 單相220V電源，串聯(lián)插座式， 三插座輸出可限制浪涌電流大 于25KA,安裝于總電源進(jìn)線前.做串聯(lián)連接。安裝于機(jī)柜總電源進(jìn)線前.可按要求做成接線式或