城市軌道交通電工電子技術(shù)課件：防雷設(shè)備基礎(chǔ)與技術(shù)應(yīng)用

防雷設(shè)備基礎(chǔ)與技術(shù)應(yīng)用CATALOGUE目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)章節(jié)引言任務(wù)一雷云的基本概念任務(wù)二防雷技術(shù)任務(wù)三

防雷設(shè)備任務(wù)四

接地網(wǎng)的防雷設(shè)計(jì)和施工學(xué)習(xí)目標(biāo)01知識(shí)技能目標(biāo)雷云形成與防雷機(jī)理了解雷云的形成過(guò)程，掌握防雷機(jī)理和技術(shù)，為建筑物和其他設(shè)施提供有效的防雷保護(hù)。接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工理解和掌握接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和施工方法，確保電氣設(shè)備和人身安全，防止雷電引起的損害。低壓供電系統(tǒng)防雷掌握低壓供電系統(tǒng)的防雷技術(shù)，了解雷電對(duì)電力系統(tǒng)的危害，采取相應(yīng)的防護(hù)措施。軌道交通車(chē)站防雷理解軌道交通車(chē)站的防雷技術(shù)，確保車(chē)站的電氣設(shè)備和乘客的安全，防止雷電引起的事故。培養(yǎng)科學(xué)精神培養(yǎng)端正的科學(xué)精神和態(tài)度，擁有科學(xué)化、現(xiàn)代化、數(shù)字化、高效化的態(tài)度。堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新觀(guān)念、知識(shí)和技能，適應(yīng)數(shù)字化時(shí)代的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。素養(yǎng)目標(biāo)防雷機(jī)理和技術(shù)深入理解防雷機(jī)理和技術(shù)，包括雷電的產(chǎn)生、發(fā)展和影響，以及相應(yīng)的防護(hù)措施。低壓供電系統(tǒng)防雷技術(shù)熟悉并掌握低壓供電系統(tǒng)的防雷技術(shù)，如浪涌保護(hù)、雷電過(guò)電壓保護(hù)等。學(xué)習(xí)重點(diǎn)防雷技術(shù)軌道交通車(chē)站的防雷技術(shù)是確保車(chē)站安全運(yùn)行的重要技術(shù)之一，需不斷研究和應(yīng)用先進(jìn)的防雷技術(shù)。接地網(wǎng)設(shè)計(jì)接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)是軌道交通車(chē)站防雷技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，直接影響車(chē)站的防雷效果。施工要求接地網(wǎng)施工需嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保接地網(wǎng)的質(zhì)量和效果，以保障車(chē)站的安全運(yùn)行。學(xué)習(xí)難點(diǎn)章節(jié)引言02防雷重要性現(xiàn)代化時(shí)代中，防雷是重要話(huà)題，涉及多個(gè)領(lǐng)域，如航天航空、電力、軍事、通信和民生。防雷技術(shù)滯后電子信息技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)防雷技術(shù)提出了更高的要求，但當(dāng)前防雷技術(shù)還滯后于電子信息技術(shù)。防雷設(shè)計(jì)規(guī)劃在電子信息系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)，遵循雷電機(jī)理和規(guī)律，全面應(yīng)用傳統(tǒng)和現(xiàn)代防雷技術(shù)。常規(guī)與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合本項(xiàng)目節(jié)將常規(guī)防雷技術(shù)與現(xiàn)代防雷技術(shù)相結(jié)合，系統(tǒng)性地講解了防雷技術(shù)的應(yīng)用。防雷技術(shù)多角度應(yīng)用項(xiàng)目節(jié)介紹了雷云形成、雷電形成機(jī)理和技術(shù)、接地網(wǎng)設(shè)計(jì)和施工、低壓供電系統(tǒng)防雷技術(shù)等內(nèi)容。章節(jié)引言0102030405任務(wù)一雷云的基本概念03目錄一、雷云的形成二、雷電的形成三、雷災(zāi)特點(diǎn)四、電離層與地面間的電荷平衡及尖端放電雷電作為自然現(xiàn)象，其本質(zhì)至今仍引發(fā)人們的好奇。從古人的陰陽(yáng)平衡理論到現(xiàn)代的實(shí)證科學(xué)，對(duì)雷電的認(rèn)識(shí)不斷深化。雷電現(xiàn)象的古與今雷擊是帶電云層與大地或云層間放電的現(xiàn)象，伴隨強(qiáng)烈閃電和巨大聲音，對(duì)建筑物、電子設(shè)備和人、畜有危害。雷擊的危害與形式帶電云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。1.直擊雷雷云的形成地球與電離層的角色地球作為電容器，穩(wěn)態(tài)時(shí)帶負(fù)電荷500000C，而上空電離層帶正電。兩者形成300kV的電壓差，場(chǎng)強(qiáng)上正下負(fù)。2.二次雷或感應(yīng)雷帶電云層通過(guò)靜電感應(yīng)使地面某一范圍帶上異種電荷，或直擊雷放電過(guò)程中電磁感應(yīng)產(chǎn)生高電壓而發(fā)生的閃擊。3.球形雷特殊的雷電現(xiàn)象，為橙色或紅色發(fā)光球體，直徑10~20cm，存在時(shí)間百分之幾秒至幾分鐘，沿建筑物孔洞或開(kāi)著的門(mén)窗進(jìn)入室內(nèi)。雷云的產(chǎn)生與假說(shuō)雷云是雷電形成的關(guān)鍵，但關(guān)于其產(chǎn)生的假說(shuō)眾多，尚未有完美學(xué)說(shuō)。這里介紹一個(gè)被廣泛接受的假說(shuō)。雷云的形成地球電荷平衡大氣中總有一些空氣分子被電離，形成放電電流。全地球的放電電流強(qiáng)度約為1800A。放電電流雷暴的影響雷暴的形成和雷擊將正電荷從大地送回電離層，起到對(duì)電離的正電荷充電的作用，使電離層與大地之間的電場(chǎng)保持穩(wěn)定。地球表面帶負(fù)電荷，電離層帶正電荷，兩者之間的電壓約為300kV。晴天時(shí)，地面附加電場(chǎng)強(qiáng)度為120V/m。電離層與地面間的電荷平衡及尖端放電帶電物體中的同性電荷受到互相排斥的電場(chǎng)力作用，當(dāng)帶電物體為尖端時(shí)，容易發(fā)生尖端放電。尖端放電天空帶電的雷云與其下方的地面形成一個(gè)已充電的電容器，當(dāng)電壓高到一定的時(shí)候，便對(duì)地面上突出的物體放電。先驅(qū)注流的延續(xù)將形成電離的微弱導(dǎo)通，稱(chēng)為先驅(qū)放電。先驅(qū)放電電離層與地面間的電荷平衡及尖端放電01二、雷電的形成PART空氣中必須有足夠的水汽，為雷電的形成提供了必要的濕度條件。充足水汽必須有使潮濕空氣強(qiáng)烈持久上升的氣流，為雷電的形成提供了動(dòng)力。持續(xù)上升氣流必須有使潮濕空氣上升凝結(jié)成水珠或冰晶的氣象、地理?xiàng)l件，為雷電的形成提供了溫度和結(jié)構(gòu)條件。凝結(jié)成珠或冰晶雷電形成的三個(gè)條件雨滴分裂作用理論云的形成云的形成過(guò)程是空氣中的水汽經(jīng)由各種原因達(dá)到飽和或過(guò)飽和狀態(tài)而發(fā)生凝結(jié)的過(guò)程，使空氣中水汽達(dá)到飽和是形成云的一個(gè)必要條件。積雨云是一種在強(qiáng)烈垂直對(duì)流過(guò)程中形成的云，夏日升溫明顯，氣體膨脹上升。電離層與大地電離層和地兩個(gè)帶電導(dǎo)體中間被不導(dǎo)電的大氣所絕緣，形成一個(gè)電容器。使處于其中的任何導(dǎo)體上端帶負(fù)電荷，下端帶正電荷；即發(fā)生極化。另外，空氣中水滴分裂后形成上負(fù)下正的帶電云層，進(jìn)一步被大氣電場(chǎng)極化。閃電現(xiàn)象潮濕空氣上升到高空后，由于高空氣溫較低，產(chǎn)生凝結(jié)，形成小水滴。這些水滴在上升氣流的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)中相互摩擦、碰撞、分裂，形成大小不等的水珠，最終導(dǎo)致電荷的分離過(guò)程，進(jìn)而產(chǎn)生閃電現(xiàn)象。02三、雷災(zāi)特點(diǎn)PART雷災(zāi)對(duì)象轉(zhuǎn)變雷災(zāi)的主要對(duì)象已從大型設(shè)備轉(zhuǎn)向微電子設(shè)備，雷電本身并未改變，而是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和微電子器件的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致了這一轉(zhuǎn)變。微電子器件靈敏微電子器件的極端靈敏性使其容易受到無(wú)孔不入的LEMP的影響，導(dǎo)致微電子設(shè)備的失控或損壞。受災(zāi)面在不斷擴(kuò)大雷電的成因?yàn)槟Σ辽娂霸茐K切割磁力線(xiàn)，把不同電荷進(jìn)一步分離，來(lái)源于大氣的運(yùn)動(dòng)。雷電的成因雷云的起電機(jī)理有三種理論，分別為水滴破裂效應(yīng)、水滴凍冰效應(yīng)和吸收電荷效應(yīng)。雷云的起電機(jī)理本書(shū)認(rèn)為前兩種解釋有其一定的局限性，而從火花放電發(fā)展機(jī)理去解釋?zhuān)捎梦针姾尚?yīng)理論來(lái)闡述更容易理解。吸收電荷效應(yīng)理論從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵雷電的主放電階段當(dāng)先導(dǎo)通道的頂端接近地面時(shí)，可誘發(fā)迎面先導(dǎo)（通常起自地面的突出部分），當(dāng)先導(dǎo)與迎面先導(dǎo)會(huì)合時(shí)，即形成了從云到地面的強(qiáng)烈電離通道，此時(shí)雷鳴和閃電都伴隨出現(xiàn)。雷電參數(shù)的復(fù)雜性流經(jīng)被擊物的雷電流幅值與定位高度、先導(dǎo)電荷相關(guān)，可獲得的雷電流與擊距有關(guān)，但有很多參數(shù)是不“真知”，目前世界上有很多不同的擊距與電流之間的關(guān)系計(jì)算公式。雷云中電荷的分布雷云中電荷的分布是不均勻的，形成許多堆積中心，電場(chǎng)強(qiáng)度不一致，當(dāng)云中電荷密集處的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25~30kV/cm時(shí)，就會(huì)放電。03020103四、電離層與地面間的電荷平衡及尖端放電PART地球表面帶負(fù)電荷，電離層帶正電荷，使電離層與地面之間的電壓約為300kV。晴天時(shí)，地面附加電場(chǎng)強(qiáng)度為120V/m，空氣分子在電場(chǎng)作用下形成放電電流。全球放電電流強(qiáng)度為1800A，雷暴和雷擊有助于維持電離層與地面之間的恒定電量和電壓。任何時(shí)刻全地球表面上連續(xù)發(fā)生著大約1000個(gè)雷暴，使電離層與大地之間的電場(chǎng)保持穩(wěn)定。四、電離層與地面間的電荷平衡及尖端放電地球電荷分布電場(chǎng)強(qiáng)度全球放電電流雷暴數(shù)量物體帶電通常物體內(nèi)部的正電荷和負(fù)電荷是相等的，所以從整體來(lái)看不顯示帶電現(xiàn)象，當(dāng)某一物體所具有的正、負(fù)電荷不相等時(shí)，這個(gè)物體就顯示帶電的特性。電離層與地面間的電荷平衡尖端放電帶電物體中的同性電荷總是受到互相排斥的電場(chǎng)力作用，當(dāng)金屬球帶上負(fù)電時(shí)，電子會(huì)分布到金屬球的最外層表面，并有“逃離”金屬球表面的趨勢(shì)。先驅(qū)放電當(dāng)帶電物體周?chē)目諝獬睗窕驇в信c帶電體相反電荷的離子時(shí)，帶電體也越易放電，天空帶電的雷云在電場(chǎng)的作用下，少數(shù)帶電微?？繑n形成先驅(qū)注流。先驅(qū)放電常常表現(xiàn)為分枝狀，這是由于放電是沿著空氣電離最強(qiáng)、最容易導(dǎo)電的路徑發(fā)展的，當(dāng)先驅(qū)放電到達(dá)大地，或與大地放電迎面會(huì)合以后，就開(kāi)始主放電階段。主放電階段雷電流峰值的大小與土壤電阻率的大小成反比關(guān)系，即土壤電阻率高，則雷電流峰值小；土壤電阻率低，則雷電流峰值大，雷電流大多數(shù)是重復(fù)的。雷電流峰值電離層與地面間的電荷平衡任務(wù)二：深入探討防雷技術(shù)及其應(yīng)用目錄一、防雷機(jī)理二、現(xiàn)代化防雷技術(shù)應(yīng)用01一、防雷機(jī)理PART防雷研究的新成果與實(shí)踐電場(chǎng)與放電在放電間隙電場(chǎng)很不均勻的情況下，從正針極發(fā)出初始電子在電場(chǎng)力的作用下，在其運(yùn)動(dòng)中發(fā)出碰撞電離形成初始電子崩，集中于崩頭的電子成為負(fù)空間電荷區(qū)，而留在崩尾的正離子成正空間電荷區(qū)。避雷針的目的三種避雷針具有不同的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，但它們的防雷機(jī)理是相同的。當(dāng)避雷針的上空出現(xiàn)雷云時(shí)，它們就處在大氣空間場(chǎng)中，由于針電極尺寸遠(yuǎn)小于場(chǎng)板極間隙長(zhǎng)度，所以帶電云團(tuán)與針極間是一個(gè)極不均勻的空間電場(chǎng)。避雷針新成果國(guó)內(nèi)外防雷專(zhuān)家致力于防雷研究，取得了新成果。澳大利亞E·F公司研制的system3000動(dòng)力球型避雷針和放射性避雷針，以及法國(guó)依麗達(dá)（HFLITA）公司的Pular高脈沖避雷針。防雷研究的新成果與實(shí)踐復(fù)合與光子輻射崩中部則為正、負(fù)離子混合區(qū)，因正、負(fù)離子濃度高，是進(jìn)行復(fù)合的極好條件，在復(fù)合過(guò)程中發(fā)生光子輻射，光子電離而產(chǎn)生二次電子，二次電子作用在崩頭，使崩尾發(fā)生更強(qiáng)烈的碰撞電離，形成二次電子崩，匯入初崩擴(kuò)大離子區(qū)。01電子崩與光效應(yīng)其后電子崩發(fā)速度遠(yuǎn)比初電子崩的速度快，可達(dá)光速。電子崩的長(zhǎng)度可能小于放電間隙長(zhǎng)度。電極正電荷附近的放電之所以?xún)H靠氣體光游離來(lái)維持，是因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)區(qū)把陰極與氣體游離區(qū)隔開(kāi)的緣故。02氣體光游離當(dāng)電極是負(fù)電荷時(shí)，二次電子的產(chǎn)生可以來(lái)自陰極的光效應(yīng)，也可以來(lái)自氣體的光游離。同時(shí)，隨著空氣密度和電極曲率半徑r的不同，就形成自由電子的某種機(jī)理。03當(dāng)N·ro≥4時(shí)，氣體中的光游離作用迅速增長(zhǎng)，因?yàn)楫?dāng)N·ro增大時(shí)，為氣體所吸收且飛不到陰極的光子數(shù)增加，或因電子崩的伸長(zhǎng)（r。增大時(shí)），或因N的增加（在P增大時(shí)）而增加。防雷機(jī)理避雷針就是利用自身的高度，使雷云電場(chǎng)發(fā)生畸變，其電場(chǎng)強(qiáng)度增加到極限值，于是開(kāi)始電離，并向下梯級(jí)式放電，稱(chēng)為下行先導(dǎo)放電。而避雷針在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向上先導(dǎo)。放電與電子崩防雷研究的新成果與實(shí)踐防雷機(jī)理的共同目的防雷研究的共同目的防雷專(zhuān)家致力于防雷研究，旨在提高建筑物的安全性和穩(wěn)定性，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。防雷措施的重要性隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，建筑物中的電子設(shè)備越來(lái)越多，防雷措施變得越來(lái)越重要。傳統(tǒng)防雷措施的局限性傳統(tǒng)防雷措施已不能滿(mǎn)足需求，需采取多重措施相結(jié)合，共同抵抗雷電的侵害。現(xiàn)代防雷技術(shù)的研究國(guó)內(nèi)外防雷專(zhuān)家正在研究現(xiàn)代防雷技術(shù)，以解決傳統(tǒng)防雷措施存在的問(wèn)題。電子崩的長(zhǎng)度與放電間隙電場(chǎng)的不均勻性電子崩與放電間隙01電子崩是放電過(guò)程中的一個(gè)重要階段，其長(zhǎng)度和速度受多種因素影響，包括放電間隙電場(chǎng)的不均勻性。電場(chǎng)不均勻性與電子崩速度02當(dāng)放電間隙電場(chǎng)不均勻時(shí)，電子崩的速度和長(zhǎng)度會(huì)受到影響。這可能會(huì)導(dǎo)致放電過(guò)程的延遲或加速。電子崩長(zhǎng)度與放電過(guò)程03電子崩的長(zhǎng)度可能小于放電間隙長(zhǎng)度，這取決于多種因素，包括電場(chǎng)強(qiáng)度、氣體密度和電極曲率半徑r?？諝饷芏扰c自由電子機(jī)理04隨著空氣密度和電極曲率半徑r的不同，形成自由電子的機(jī)理也會(huì)有所不同。這可能會(huì)導(dǎo)致電子崩的長(zhǎng)度和速度發(fā)生變化。避雷針的高度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系避雷針結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)外防雷專(zhuān)家致力于防雷研究，研制出system3000動(dòng)力球型避雷針和放射性避雷針，以及Pular高脈沖避雷針。防雷機(jī)理放電階段避雷針利用自身高度使雷云電場(chǎng)發(fā)生畸變，電場(chǎng)強(qiáng)度增加到極限值時(shí)開(kāi)始電離，形成下行先導(dǎo)放電，并產(chǎn)生向上先導(dǎo)。避雷針在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向上先導(dǎo)，與下行先導(dǎo)會(huì)合形成雷電通路，并伴隨開(kāi)始主放電階段。直擊雷：直擊雷是雷電直接擊在建筑物構(gòu)架、動(dòng)植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。01感應(yīng)雷：感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí)，在附近的戶(hù)外傳輸信號(hào)線(xiàn)路、埋地電力線(xiàn)、設(shè)備間連接線(xiàn)上產(chǎn)生的電磁感應(yīng)。02雷電波侵入：雷電波侵入是由于雷電流有極大峰值和陡度，在雷電流周?chē)a(chǎn)生瞬變電磁場(chǎng)，導(dǎo)體感應(yīng)出較高電動(dòng)勢(shì)，并產(chǎn)生脈沖電磁波幅射。03球雷：球雷是國(guó)際建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)（IEC/TC—81）和我國(guó)的GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中未做出規(guī)定的防護(hù)對(duì)象。04地電位反擊：地電位反擊是雷擊大地或接地體時(shí)，引起地電位上升而波及附近的電子設(shè)備，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損壞。05雷擊的主要形式02二、現(xiàn)代化防雷技術(shù)應(yīng)用PART防雷技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代防雷技術(shù)的理論基礎(chǔ)在于閃電是電流源，而防雷的基本途徑是要提供一條合理的阻抗路徑，讓雷電流對(duì)地泄放。希曼斯基的理論直擊雷的防護(hù)防雷技術(shù)的特點(diǎn)德國(guó)專(zhuān)家希曼斯基在《過(guò)電壓保護(hù)理論與實(shí)踐》中提出了現(xiàn)代防雷保護(hù)的三道防線(xiàn)，即外部保護(hù)、內(nèi)部保護(hù)和過(guò)電壓保護(hù)。直擊雷的防護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)為IEC1312—1~3、《雷電電磁脈沖的防護(hù)》、《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》、《電子設(shè)備雷擊導(dǎo)則》和《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》等。感應(yīng)雷的防護(hù)感應(yīng)雷的防護(hù)是在整體上或在系統(tǒng)中建立起三維的防護(hù)體系，主要是在由被保護(hù)設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)中采取措施。防雷技術(shù)的特點(diǎn)電源防雷配電系統(tǒng)電源防雷應(yīng)采用三級(jí)防護(hù)，避雷器采用的是B、C、D三級(jí)防雷的方式。第一級(jí)保護(hù)用于保護(hù)整幢建筑物用電設(shè)備或樓內(nèi)單元用電設(shè)備。信號(hào)系統(tǒng)防雷信號(hào)系統(tǒng)的防雷主要采用通信避雷器防雷，根據(jù)通信線(xiàn)路的類(lèi)型、通信頻帶、線(xiàn)路電平等選擇通信避雷器，將其串聯(lián)或并聯(lián)在通信線(xiàn)路上。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設(shè)備的金屬外殼、電纜的金屬外皮、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬管線(xiàn)的橋架與接地系統(tǒng)作電氣連接，防止雷電反擊。等電位連接在做好等電位連接的措施基礎(chǔ)上，還應(yīng)采用有效屏蔽、重復(fù)接地等辦法，避免架空導(dǎo)線(xiàn)直接進(jìn)入建筑物內(nèi)的配電系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)。金屬屏蔽及重復(fù)接地防雷技術(shù)的特點(diǎn)外部無(wú)源保護(hù)外部無(wú)源保護(hù)（0級(jí)保護(hù)區(qū)防護(hù)），主要采用外部防雷裝置，主要由避雷針（網(wǎng)、線(xiàn)、帶）引下線(xiàn)和接地裝置（接地線(xiàn)、地極）構(gòu)成。01.多層分級(jí)（類(lèi)）保護(hù)內(nèi)部防護(hù)內(nèi)部防護(hù)包括電源部分防護(hù)和信號(hào)部分保護(hù)。電源部分防護(hù)是對(duì)引入建筑物的電力線(xiàn)路和建筑物內(nèi)的配電系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。02.接地處理在防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，一定要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷設(shè)施都需要通過(guò)接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。03.動(dòng)作特性與穩(wěn)定性動(dòng)作特性應(yīng)具有長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性，免受暫態(tài)過(guò)電壓危害，并具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。完善防雷理論提高防雷技術(shù)需從兩個(gè)方面開(kāi)展工作，一是不斷探討和完善現(xiàn)代防雷理論，二是開(kāi)發(fā)和研制新一代的防雷產(chǎn)品。避雷器技術(shù)要求現(xiàn)代避雷器應(yīng)具有完全的防雷功能，即對(duì)雷電陡波和雷電幅值同樣有限壓保護(hù)作用，且不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)接地故障或線(xiàn)間短路故障。防雷技術(shù)水平的提高防雷技術(shù)水平的提高外形尺寸與安裝應(yīng)有較小的外形尺寸，小型化、輕量化，更便于安裝，并具有高的技術(shù)性能指標(biāo)和低的損耗。使用壽命應(yīng)具有20年以上的使用壽命，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多重要領(lǐng)域（郵電、廣電、金融、電力、公路等），防雷已經(jīng)是熱門(mén)話(huà)題。創(chuàng)新與發(fā)展電子信息設(shè)備廣泛應(yīng)用，引發(fā)了對(duì)傳統(tǒng)防雷技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，推動(dòng)各種防雷新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制，使得現(xiàn)代防雷技術(shù)不斷地創(chuàng)新和完善。防雷技術(shù)水平的提高等電位連接在一個(gè)完整的防雷系統(tǒng)中必須實(shí)施等電位連接，目的是在減小需要防雷的空間各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)都要通過(guò)過(guò)電壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接。01電位均衡連接金屬管道、設(shè)備機(jī)殼、電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)的屏蔽體都要實(shí)現(xiàn)等電位連接，建筑物各個(gè)內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要依此進(jìn)行局部等電位連接。02連接方式各個(gè)局部等電位采用等電位連接棒相互連接，并最后與主等電位母線(xiàn)連接為一體。電位均衡連接，就是使導(dǎo)體良好地進(jìn)行導(dǎo)電性連接，使它們達(dá)到電位相等，為雷電流提供低阻抗的通道，以使它迅速泄流入地。03任務(wù)三：避雷針、避雷線(xiàn)和避雷器的保護(hù)范圍及維護(hù)目錄避雷針的原理和結(jié)構(gòu)避雷針的保護(hù)范圍避雷線(xiàn)避雷器01避雷針的原理和結(jié)構(gòu)PART接閃器避雷針是接閃器的一種，主要用來(lái)保護(hù)露天發(fā)電、變配電裝置和建筑物，一般用鍍鋅圓鋼或鋼管制成。避雷針針長(zhǎng)1m以下者，圓鋼直徑不得小于12mm，鋼管直徑不得小于20mm；針長(zhǎng)1～2m者，圓鋼直徑不得小于12mm，鋼管直徑不得小于25mm。接閃器焊接處應(yīng)涂防腐漆，其截面銹蝕30%以上時(shí)應(yīng)予以更換。針長(zhǎng)與直徑為防止腐蝕，接閃器應(yīng)鍍鋅或涂漆。在腐蝕性較強(qiáng)的場(chǎng)所，還應(yīng)采取加大截面積的方法或其他防腐措施。防腐措施01020403焊接與更換引下線(xiàn)鋪設(shè)路徑引下線(xiàn)在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)沿支持構(gòu)架及建筑物外墻以最短路徑入地，以使雷電流以最短時(shí)間導(dǎo)入大地，減小電壓降。引下線(xiàn)檢查維護(hù)要經(jīng)常性檢查引下線(xiàn)各部分連接是否良好，有無(wú)閃絡(luò)或燒損痕跡，引下線(xiàn)截面銹蝕超過(guò)30%者應(yīng)予以更換。接地線(xiàn)保護(hù)措施在易受機(jī)械損壞和防人身接觸的地方，地面下0.3m的一段接地線(xiàn)應(yīng)采取暗敷或鍍鋅鋼管、改性塑料管或橡膠管的保護(hù)措施。引下線(xiàn)敷設(shè)方式引下線(xiàn)可以專(zhuān)門(mén)敷設(shè)，也可以利用建筑物的金屬構(gòu)件，如消防梯、鋼柱等，但各部件間需連成電氣通路。引下線(xiàn)人工接地體若自然接地體電阻不滿(mǎn)足規(guī)范要求，應(yīng)考慮添加裝設(shè)人工接地體進(jìn)行補(bǔ)充，人工接地體是專(zhuān)門(mén)作為接地用的金屬構(gòu)件。接地體定義接地體是埋入土壤中或混凝土基礎(chǔ)上作為散流用的金屬導(dǎo)體，分為人工接地體和自然接地體。自然接地體自然接地體是直接與大地相接觸的各種金屬構(gòu)件和結(jié)構(gòu)，如建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、行車(chē)鋼軌、埋地的金屬管道。接地裝置接地裝置接地體埋設(shè)要求01接地體埋設(shè)要符合一定的埋設(shè)深度和間距，對(duì)接地電流系統(tǒng)，當(dāng)IR≤2000V時(shí)對(duì)人身和設(shè)備是安全的。接地線(xiàn)定義02接地線(xiàn)是從引下線(xiàn)斷接卡子或換線(xiàn)處接至接地體的連接導(dǎo)體，也分人工接地線(xiàn)和自然接地線(xiàn)。人工接地線(xiàn)選擇03人工接地線(xiàn)在一般情況下應(yīng)采用扁鋼或圓鋼，并應(yīng)敷設(shè)在易于檢查的地方，且應(yīng)有防止機(jī)械損傷及防止化學(xué)腐蝕的保護(hù)措施。定期檢查內(nèi)容04對(duì)接地裝置進(jìn)行定期檢查的主要內(nèi)容有部位連接是否牢固、有無(wú)松動(dòng)、有無(wú)脫焊、有無(wú)嚴(yán)重銹蝕；接地線(xiàn)有無(wú)機(jī)械損傷或化學(xué)腐蝕、涂漆有無(wú)脫落。02避雷針的保護(hù)范圍PART避雷針保護(hù)范圍在h≤hr時(shí)，以針尖為圓心，hr為半徑作弧線(xiàn)交平行線(xiàn)于A、B兩點(diǎn)，以A、B為圓心，hr為半徑作圓弧，與地面相切，形成保護(hù)范圍。單只避雷針的保護(hù)范圍保護(hù)半徑與高度關(guān)系隨著被保護(hù)物的高度hx增加，保護(hù)半徑rx減小，由數(shù)學(xué)知識(shí)可得rx=f(hx)的關(guān)系式，其中hr為滾球半徑，r0為避雷針在地面上的保護(hù)半徑。豎直延長(zhǎng)線(xiàn)代替法在h＞hr時(shí)，可取避雷針豎直延長(zhǎng)線(xiàn)上距地面高度為hr的一點(diǎn)代替針尖作為圓心，進(jìn)行與h≤hr時(shí)相同的計(jì)算方法，以確定保護(hù)范圍。避雷針（帶、網(wǎng)）的檢查與維護(hù)接閃器檢查：檢查接閃器有無(wú)因遭受雷擊而熔化或折斷的情況，以及引下線(xiàn)是否短而直，引下線(xiàn)距地2m一段的保護(hù)處有無(wú)破損情況。斷接卡子檢查：檢查斷接卡子有無(wú)接觸不良情況，以及接地裝置周?chē)耐寥烙袩o(wú)沉陷情況，有無(wú)因挖土方敷設(shè)其他管道與種植樹(shù)木等而挖斷或損傷接地裝置。建筑物變形檢查：檢查是否有由于修繕建筑物或建筑物本身變形，而使防雷保護(hù)裝置受到影響或發(fā)生變化，以及木質(zhì)結(jié)構(gòu)的接閃器支架有無(wú)腐朽現(xiàn)象。避雷針（線(xiàn)、帶、網(wǎng)）檢查：檢查避雷針（線(xiàn)、帶、網(wǎng)）各處明裝導(dǎo)體是否有裂紋、歪斜與銹蝕，或因機(jī)械力損傷而發(fā)生折斷等現(xiàn)象，各導(dǎo)線(xiàn)部分的電氣連接是否緊密牢固。發(fā)現(xiàn)接觸不良或脫焊時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢修。03避雷線(xiàn)PART避雷線(xiàn)的架設(shè)位置避雷線(xiàn)一般架設(shè)在架空線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)的上方，通過(guò)引下線(xiàn)與接地裝置連接，以保護(hù)架空線(xiàn)路免受直接雷擊。避雷線(xiàn)的作用避雷線(xiàn)是接閃器的一種，其原理和作用與避雷針相似，主要用于保護(hù)電力線(xiàn)路、狹長(zhǎng)建筑物及設(shè)備，避免直接雷擊。避雷線(xiàn)的材料避雷線(xiàn)通常采用鍍鋅鋼線(xiàn)制作，分為單根和雙根兩種，雙根避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍更大。避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍單根避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍在無(wú)法確定弧垂的情況下，等高支柱間的距離小于120m時(shí)，架空避雷線(xiàn)中點(diǎn)的弧垂宜采用2m。雙根等高避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍當(dāng)h≤hr時(shí)，按單根避雷線(xiàn)規(guī)定的方法確定保護(hù)范圍。當(dāng)h>hr時(shí)，兩根避雷線(xiàn)的外側(cè)各按單根方法確定。避雷線(xiàn)之間保護(hù)范圍以A、B兩避雷線(xiàn)為圓心，hr為半徑作圓弧交于O點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)為圓心、hr為半徑作圓弧交于A、B點(diǎn)。避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍避雷線(xiàn)兩端的保護(hù)范圍按雙支避雷線(xiàn)的方法確定，但在中線(xiàn)上h0線(xiàn)的內(nèi)移位置的確定方法。避雷線(xiàn)兩端的保護(hù)范圍在確定保護(hù)范圍時(shí)，需要作出與地面平行的線(xiàn)，并以避雷線(xiàn)為圓心、滾球半徑為半徑作弧線(xiàn)相交或相切。在h＜hr情況下，避雷線(xiàn)在hx高度的保護(hù)寬度可以通過(guò)一定的公式進(jìn)行計(jì)算。保護(hù)范圍的確定方法在hr＜h＜2hr情況下，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度h0可以通過(guò)一定的公式進(jìn)行計(jì)算。保護(hù)范圍的最高點(diǎn)01020403避雷線(xiàn)的保護(hù)寬度絕緣子結(jié)構(gòu)：為保護(hù)絕緣子和避雷線(xiàn)的耐壓水平穩(wěn)定，采用無(wú)裙絕緣子并聯(lián)火花間隙的結(jié)構(gòu)。但此結(jié)構(gòu)在感應(yīng)高電壓作用下可能發(fā)生誤放電，引發(fā)避雷線(xiàn)接地故障。02間隙值調(diào)整：定期檢查和調(diào)整間隙值，確保感應(yīng)電壓不超過(guò)間隙動(dòng)作值。若感應(yīng)電壓過(guò)高，可采取避雷線(xiàn)“合理勤換位”的方法來(lái)降低電壓，防止間隙錯(cuò)誤動(dòng)作。03絕緣子檢測(cè)：對(duì)無(wú)裙絕緣子進(jìn)行定期檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓷質(zhì)老化變質(zhì)引起的內(nèi)絕緣性能下降問(wèn)題。低值或零值絕緣子在落雷時(shí)易引發(fā)內(nèi)部電流，燒壞絕緣子，應(yīng)嚴(yán)格按導(dǎo)線(xiàn)上的絕緣子檢測(cè)要求進(jìn)行定期檢測(cè)。04避雷線(xiàn)檢查維護(hù)：檢查避雷線(xiàn)每基桿塔處接地可靠性，確保與避雷器接地線(xiàn)共同接地，并定期檢查接地裝置周?chē)寥烙袩o(wú)沉陷或因其他施工活動(dòng)損傷接地裝置。01避雷線(xiàn)的檢查維護(hù)04避雷器PART電氣設(shè)備耐壓水平避雷器工作階段避雷器工頻續(xù)流避雷器類(lèi)型避雷器導(dǎo)通泄流避雷器工作原理當(dāng)過(guò)電壓強(qiáng)度超過(guò)電氣設(shè)備的耐壓水平時(shí)，電氣設(shè)備就可能遭到破壞，這時(shí)就需要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。避雷器是中、高壓系統(tǒng)最主要的過(guò)電壓保護(hù)器件，它并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備或設(shè)施上，正常時(shí)處在不通的狀態(tài)，阻抗為無(wú)窮大。出現(xiàn)雷擊過(guò)電壓時(shí)，避雷器先于設(shè)備導(dǎo)通，相當(dāng)于對(duì)地短路，阻抗為零，將雷電流泄入大地。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，避雷器的工作過(guò)程可分為三個(gè)階段，即限壓、熄弧和恢復(fù)。雷電過(guò)電壓在導(dǎo)體上是以行波的形式傳輸?shù)?。在系統(tǒng)正常工頻電壓作用下，避雷器中可能有工頻電流通過(guò)，稱(chēng)之為工頻續(xù)流，一般要求在工頻續(xù)流第一次過(guò)零時(shí)就將其斷開(kāi)。常用的避雷器有管式、閥式、磁吹和金屬氧化物避雷器。避雷器的工作原理避雷器的種類(lèi)避雷器間隙S1為管式避雷器的內(nèi)部間隙，S2為裝在管式避雷器與運(yùn)行帶電的線(xiàn)路之間的外部間隙，在正常運(yùn)行情況下，S1與S2均斷開(kāi)，管式避雷器不工作。避雷器工作原理當(dāng)線(xiàn)路上遭到雷擊或發(fā)生感應(yīng)雷時(shí)，大氣過(guò)電壓使管式避雷器的外部間隙被擊穿，接著管型避雷器內(nèi)部間隙擊穿，雷電流通過(guò)接地裝置入地。管式避雷器組成管式避雷器由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙三部分組成，產(chǎn)氣管由纖維、有機(jī)玻璃或塑料等產(chǎn)氣材料制成。030201滅弧能力取決于產(chǎn)氣量管式避雷器的滅弧能力取決于產(chǎn)氣量，而產(chǎn)氣量又取決于電弧電流的大小，續(xù)流太大或太小都會(huì)影響管式避雷器的滅弧效果。避雷器的種類(lèi)避雷器電壓特性管式避雷器的伏秒特性陡峭，不容易與被保護(hù)設(shè)備絕緣配合，動(dòng)作后電壓急劇下降，形成陡峭的截波，威脅被保護(hù)設(shè)備的匝間絕緣。避雷器應(yīng)用管式避雷器一般裝于線(xiàn)路上，變電站、配電所內(nèi)一般都用閥式避雷器，閥式避雷器內(nèi)部由火花間隙和碳化硅制造的非線(xiàn)性電阻片組成。間隙與非線(xiàn)性電阻元件間隙元件由多個(gè)統(tǒng)一規(guī)格的單個(gè)間隙串聯(lián)而成，串聯(lián)間隙數(shù)量與電壓等級(jí)有關(guān)，非線(xiàn)性電阻也由多個(gè)非線(xiàn)性閥片電阻串聯(lián)而成。避雷器元件串聯(lián)間隙與非線(xiàn)性電阻元件串聯(lián)，非線(xiàn)性電阻片的作用是限制流過(guò)間隙的電流，并使電阻片在高溫下穩(wěn)定工作，保護(hù)設(shè)備不受損壞。避雷器的種類(lèi)任務(wù)四：接地網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)與施工詳解目錄接地分類(lèi)和目的接地網(wǎng)的建設(shè)接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)接地網(wǎng)施工工藝01接地分類(lèi)和目的PART為了減小或消除同系統(tǒng)中不同性質(zhì)接地之間的電位差，需要選用適當(dāng)?shù)牟季€(xiàn)方式。減小電位差防雷地、工作地、外殼接地、靜電地、信號(hào)地等是同系統(tǒng)中不同性質(zhì)的接地。防雷地通過(guò)采用適當(dāng)?shù)牟季€(xiàn)方式，可以有效地減小或消除不同性質(zhì)接地之間的電位差。布線(xiàn)方式接地連接方式和接地參數(shù)并重010203接地的分類(lèi)接地的作用可以分為兩個(gè)，一是保護(hù)人員和設(shè)備不受損害的保護(hù)接地，二是保障設(shè)備正常運(yùn)行的工作接地。聯(lián)合接地方案接地工程設(shè)計(jì)施工中考慮的各種要求導(dǎo)致的分類(lèi)，并不表示每種“地”都需要獨(dú)立開(kāi)來(lái)。相反，應(yīng)提倡采用聯(lián)合接地的方案。根據(jù)地質(zhì)情況，盡量進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)保護(hù)接地防雷接地系統(tǒng)防雷接地是防止雷電襲擊時(shí)造成的損害的接地系統(tǒng)，包括信號(hào)防雷地和電源防雷地。信號(hào)與電源防雷地信號(hào)防雷地和電源防雷地需要分開(kāi)建設(shè)，因?yàn)樗鼈儾粌H接地電阻不同，而且信號(hào)防雷地需要獨(dú)立地。機(jī)殼安全接地機(jī)殼安全接地將系統(tǒng)中平時(shí)不帶電的金屬部分與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。靜電積聚與保護(hù)接地保護(hù)接地還可以防止靜電的積聚，確保設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因?yàn)殪o電問(wèn)題而受到影響。工作接地的介紹工作接地是為了確保系統(tǒng)及其電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和測(cè)量控制精度而設(shè)置的接地系統(tǒng)。機(jī)器邏輯地機(jī)器邏輯地是計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯電平負(fù)端公共地，也是+5V等電源的輸出地。信號(hào)回路接地信號(hào)回路接地，如各變送器的負(fù)端接地、開(kāi)關(guān)量信號(hào)的負(fù)端接地等。工作接地屏蔽接地是電子設(shè)備屏蔽罩或?qū)印⒕€(xiàn)纜屏蔽層或金屬保護(hù)管的接地。屏蔽接地本安接地是本安儀表或安全柵的接地，是抑制干擾并使儀表和系統(tǒng)具有本質(zhì)安全性質(zhì)的措施。本安接地安全柵的作用是限制電流和電壓，以保護(hù)危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)端永遠(yuǎn)處于安全電源和安全電壓范圍之內(nèi)。安全柵的作用工作接地工作接地考慮安全柵的電阻值得提醒的是，由于齊納安全柵的引入，使得信號(hào)回路上的電阻增大了許多，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮安全柵的電阻并留有余地。供電系統(tǒng)地供電系統(tǒng)地，也叫交流電源工作地，是電力系統(tǒng)中為了運(yùn)行需要而設(shè)的接地（如中性點(diǎn)接地）。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有接地在很多企業(yè)，特別是電廠(chǎng)、冶煉廠(chǎng)等，其廠(chǎng)區(qū)內(nèi)有一個(gè)很大的地線(xiàn)網(wǎng)，而通常供電系統(tǒng)的地是與地線(xiàn)網(wǎng)連在一起的。對(duì)于電力負(fù)荷很重，而且負(fù)荷經(jīng)常啟停的單位，將電力系統(tǒng)地和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有地分開(kāi)是有好處的。電力負(fù)荷的影響從工程角度來(lái)看，在有些場(chǎng)合下單設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)地，并保證其與供電系統(tǒng)地隔開(kāi)一定距離是很困難的，可以考慮能否將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地和供電系統(tǒng)地共用一個(gè)。共用一個(gè)地網(wǎng)工作接地02接地網(wǎng)的建設(shè)PART降阻措施接地電阻計(jì)算公式根據(jù)電工技術(shù)理論，接地電阻的計(jì)算公式為R=ρ/(L/d)，其中R為工頻接地電阻，ρ為土壤電阻率，L為接地棒伸入地下的長(zhǎng)度，d為接地棒的截面直徑。接地裝置接地棒介紹接地棒采用電鍍技術(shù)，將鍍鋅（銅）與鋼芯完全分子結(jié)合，確保接地裝置的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。接地網(wǎng)實(shí)效性探討目前國(guó)內(nèi)接地系統(tǒng)的概念不夠清晰，用戶(hù)對(duì)接地概念的理解比較模糊，因此需要探討接地網(wǎng)在防雷接地工程中應(yīng)用的實(shí)效性。030201降阻劑具有較低的電阻率、較高的吸水性和保水性，具備較好的穩(wěn)定降阻作用。降阻劑的優(yōu)點(diǎn)降阻劑的優(yōu)點(diǎn)防腐性和穩(wěn)定性好，對(duì)接地網(wǎng)有良好保護(hù)作用，具有長(zhǎng)效性，很好的沖擊特性和均壓效果。防腐穩(wěn)定降阻劑不僅對(duì)中小型接地系統(tǒng)具有較大的降阻功能，而且對(duì)大型接地系統(tǒng)亦能實(shí)現(xiàn)一定的降阻功能。降阻劑的作用03接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)PART接地電阻最大值Rmax表示接地電阻最大值，通常為10Ω、4Ω或1Ω，取決于工程要求。季節(jié)因數(shù)Ω表示季節(jié)因數(shù)，根據(jù)地區(qū)和工程性質(zhì)取值，常用值為1.45。接地電阻計(jì)算通過(guò)R=ρ/S公式計(jì)算接地電阻，其中ρ為土壤電阻率，S為接地網(wǎng)的面積。接地網(wǎng)設(shè)計(jì)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)需考慮土壤電阻率、土層結(jié)構(gòu)、含水情況、季節(jié)因數(shù)、氣候及施工面積等因素。接地網(wǎng)形狀與材料土壤電阻率、土層結(jié)構(gòu)、含水情況、季節(jié)因數(shù)、氣候及可施工面積等因素決定接地網(wǎng)形狀、大小、工藝材料的選擇。因地制宜的設(shè)計(jì)方案0102030405地網(wǎng)形狀的影響地網(wǎng)的形狀對(duì)接地效果和所需地網(wǎng)占地面積有很大影響，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的形狀。接地環(huán)與接地體建立接地環(huán)（或接地面）是重要的，可使用水平接地極和垂直接地體配合使用。平面接地方法在低要求接地中，可選用平面的接地方法（接地環(huán)接地），將接地體和接地環(huán)配合使用，形成三維結(jié)構(gòu)。三維接地類(lèi)型三維接地包括等長(zhǎng)接地、非等長(zhǎng)接地和法拉第籠式接地，等長(zhǎng)接地使用相同接地體，非等長(zhǎng)接地采用不同接地體相互配合。法拉第籠式