电源和数据口的抗雷击设计.doc

电源和数据口的耐雷击保护设计 一 雷电的形成和危害 雷击的形成 我们知道，打雷、闪电（简称雷电）是带有一定数量正负电荷的云团（雷云）之间 或云团对地进行的放电的一种自然现象。雷电的产生原因较为复杂，通常可以这样理解：电面上的水分受热变成水蒸气，连同空气中的水蒸气受热上升，在空中与不同冷热气团相遇，凝结成水滴或冰晶，形成积云。积云运动，在上下气流强烈的摩擦和撞击下，水滴电离，形成带正负电荷的水滴。微小的水滴带负电，也很容易被气流带走，形成带负电的积云，留下的较大水滴则形成带正电的积云。这种带电的积云也叫雷云。由于积云不断加大，云层中电荷越聚越多，正负雷云间形成强大电场（如图一所示）。同时由于静电感应，带电雷云临近地面时，大地或配电设施将感应出与雷云相反的电荷（如图二所示），同样形成强大电场。当电场强度达到25 ~ 30kV/cm时，雷云之间或雷云与大地之间的空气绝缘层将被击穿，发生先导放电，放电到达对方时发生“中和”作用，出现强大电流，可达数十万安培，这个电流也叫雷电流，其过程成为主放电过程。放电时间在1 ~ 4uS内温度急剧升高（可达2000°C以上），周围空气强烈膨胀，出现耀眼光亮和轰响，这就形成了雷电，即打雷和闪电现象。 2．雷电的危害 根据前面叙述可知，雷云之间在空中放电，不结束人、物时对人的危害不大。但是如果雷云对地面的建筑物放电，那么对人直接、间接的危害将是巨大的。 雷电破坏的三种形式 直击雷 这是指雷云直接对建筑物或电力装置放电，强大的雷电流通过这些物体入地时，将产生破坏性很大的热效应和机械效应，直接导致建筑物损坏和人畜死亡。这就是直击雷。 感应雷 这里指当雷云接近电力装置上方时，由于静电感应和电磁感应，雷云向物体由先导放电发展到主导放电的过程，物体上电荷被释放，产生数万安培的电流和上百万伏的电压。这将对电力装置造成极大的损坏。 雷电波 输电线路上遭受直击雷或发生感应雷时，要产生高电位雷电波。雷电波沿输电线侵入配电装置，将造成损害，这种雷电波侵入用户造成的事故占雷电事故一半以上，所以要严加防范。 雷电引起的几种效应 由上可知，雷电不管以什么方式出现，其破坏力都是巨大的。对电力装置而言，它的破坏因素，主要有以下几个方面： 热效应 雷电在放电时，由于强大的雷电流作用，一般可产生数万度的高温，虽然只维持几 十微妙，但足以引起电力设备、导线及绝缘材料起火。 机械效应 当雷电流形成高温时，使得它通过的易燃物品内部水分急剧汽化，气体又剧烈膨胀，产生强大机械力，使树木、建筑物遭破坏。另外当雷电流通过电器设备时，产生的电动力也可使电器设备变形，损坏。 电磁感应 由于雷电流的变化，它周围空间要陈胜强大的变化磁场，存在于这个变化磁场中的闭合导体，也将产生强大的感应电流，由于这一感应电流的人效应，会使导体电阻大的部分发热，引发火灾和爆炸。 雷电反击 一些防雷保护装置、电气设备、线路遭雷击时，都会产生很高的电位，如果彼此绝缘距离小，会产生放电现象，即出现雷电反击。发生雷电反击时，不但电气设备会被击穿烧坏，也极易引发火灾。 跨步电压 当雷电流入大地时，人在落地点周围20m范围内行走时，两腿之间会引起跨步电压，造成人体触电伤亡，尤其雨天，地面潮湿时更危险。 雷电的活动规律 要了解雷电的活动规律，应先了解以下名词： 雷暴日：指在一天当中只要听到雷声，就叫一个雷暴日，雷暴日通常用“d”表示。 雷暴小时：指在一个小时内只要听到雷声，就叫一个雷暴小时。我国大部分地区一个雷 暴日折合三个雷暴小时。 少雷区：年平均雷暴日数不超过15d的地区。 多雷区：年平均雷暴日数超过40d的地区。 雷电活动特别强烈地区：年平均雷暴日数超过90d的地区及雷害特别严重的地区。 雷电活动规律与雷暴日的多少、地区、时间有关。一般说来，热而潮湿的地区和山区， 雷电活动多；冷而干燥的地区和平原地带，雷电活动相对较少。从时间看，早春夏、夏冬交接之际，由于湿度大，雷电活动较多。 从我国各地雷电活动情况来看，南方沿海一带（如广州、南宁等地）降雨多，空气潮湿，雷电活动剧烈，一年内雷暴日可达87 ~ 88d；西北地区（如西安、乌鲁木齐等）干燥、寒冷，属于少雷区，一年内雷暴日在9 ~ 15d。 另外，建筑物的结构和建筑地点与遭受雷击情况也有一定规律，旷野中孤立的建筑物和高耸的建筑物、金属结构的建筑物、有金属管道和大量金属设备的厂房、潮湿和地下水位较高的建筑物以及建筑物突出部位等，都是易受雷击的目标。 防雷设计的有关技术参数及指标 1． 防雷设计中的有关技术术语及技术参数、 雷电保护区LPZ LPZ是Lightning Protection Zone的缩写，即雷电保护区。雷电保护区按闪电对建筑物及设备、物品的电磁影响，划分为下述几个区域，