防雷接地基础.doc

防雷接地基础 一、雷电的产生 雷电是一种自然现象。 它是由雷云产生的。形成雷云必须具备以下三个条件： 1、空气中含有足够的水蒸气； 2、大气中的空气形成温度差，以使潮湿的空气形成强大的上升气流； 3、没有破坏或防碍强烈而持久的上升气流形成的因素。 大多数雷电放电发生在云间或云内，只有小部分是对地发生的。在对地的雷电放电中，雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。 根据放电电荷量进行的多次统计，90％左右的雷是负极性的。 防雷区的划分 防雷区的划分 将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的电磁环境（雷电电磁厂的危害程度），同时指明各区交界处的等电位联结点的位置。 雷电分区保护示意图 以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。 LPZ0A：本区内各物体可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减； LPZ0B：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减； LPZ1：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有可能衰减； LPZ2：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有进一步的衰减 一个被保护的区域，从电磁兼容的观点来看，由外到内可分为几级保护，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，越往里，则危险程度越低。过电压主要是沿线窜入的，保护区的交界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属罩等构成的屏蔽层而形成，电气通道以及金属管道等则经过这些交界面。图3-1是雷电保护区域划分的示意图。 SPD（Surge Protect Device）：浪涌保护器的英文简称，公司内也叫做防雷器，用于保护设备接口免受雷击过电压和过电流的损坏。在本文中，统一将SPD称为防雷器。 雷电参数简介 雷电放电涉及到气象、地形、地质等许多自然因素，有一定的随机性，因而表征雷电特性的参数也带有一定的统计性质。在防雷设计中，我们对雷暴日、雷电流波形、幅值等参数比较关心。 雷暴日 为了表征雷电活动的频率，采用年平均雷暴日作为计算单位。 无论一天内听到几次雷声，只要有一次，该天就记为一个雷暴日，一天有多次，仍记为一个雷暴日。雷暴日数与纬度有关，在炎热潮湿的赤道附近雷暴日数最多，两极最少。关于我国的雷电活动情况，经实测与气象数据的研究得出的主要结论如下： 北回归线（北纬23.5癬）以南的大部分地区，年平均雷暴日数一般在80以上（但台湾省只有30－40左右，而广东的雷州半岛和海南岛则高达100－133）；北回归线到长江一带约为40－80之间；长江以北的大部分地区（包括东北）多在20－40之间；西北地区的大部分地方在20以下；西藏雅鲁藏布江一带约为50－80。我国把年平均雷暴日不超过25的区域叫少雷区，25～40的区域叫中雷区，40～90的区域叫多雷区，超过90的区域叫强雷区。在防雷设计时，要根据雷暴日的多少因地制宜。 此外，我们还应注意雷电季节的开始与结束时间。一般而言，南方的雷电季节在2月份就开始了，长江领域则在3月开始，华北、东北地区在4月左右开始，西北地区较晚，一般在5月才开始雷电季节。10月以后，除江南以外，其他地区的雷电活动几乎停止。 雷电流波形 雷电流是一个非周期的瞬态电流，通常是很快上升到峰值，然后较为缓慢的下降。雷电流的波头时间是指雷电流从零上升到峰值的时间，又称为波前时间；波长时间是指从零上升到峰值，然后下降到峰值的一半的时间，又称为半峰值时间。由于在雷电流波的起始和峰值处常常叠加有振荡，很难确定其真实零点和到达峰值的时间，因此，我们常用视在波头时间T1和视在波长时间T2来表示雷电流的上升时间和半峰值宽度，一般记为T1 /T2，如下图所示。 雷电流波形示意图 在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有：8/20us、10/350us（电流波）、10/700us以及1.2/50us（电压波）等。 雷电波频谱分析 雷电波频谱是研究避雷的重要依据。从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布，根据这些数据可以估算信息系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小，进而确定适当的避雷措施。通过对雷电波的频谱分析可知：1.雷电流主要分布在低频部分，且随着频率的升高而递减。在波尾相同时，波前越陡高次谐波越丰富。在波前相同的情况下，波尾越长低频部分越丰富；2.雷电的能量主要集中在低频部分，约90％以上的雷电能量分布在频率为10kHz以下。这说明了在信息系统中，只要防止10kHz以下频率的雷电波窜入，就能把雷电波能量消减90％以上，这对避雷工程具有重要的指导意义。 雷电过电压的形成 雷电对信息设备产生危害的根源是雷电电磁脉冲。雷电电磁脉冲包括两个方面，雷电流和雷电电磁场。雷电流是产生直击雷过电压的根源，而雷电电磁场则是产生感应雷过电压的根源。 对于通信设备而言，雷电过电压的来源主要有以下几种： 1、感应过电压：感应过电压是指雷