防雷知识避雷知识汇总

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雷电形成： 雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25-30KV/cm），开始游离放电，我们称之为"先导放电"。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时（地面上的建筑物，架空输电线等），便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流（一般为几十千安至几百千安），并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成雷电. 雷电分类： 因按照雷暴形成时不同的大气条件和地形条件，一般将雷暴分为热雷暴、锋雷暴和地形雷暴三大类。锋雷暴本身又可分为暖锋雷暴和冷锋雷暴两种。此外，也有人把冬季发生的雷暴划为一类，称为冬季雷暴。 1、热雷暴：是在天气温暖时，在几乎是静止的很热和均一的气团内发生的。雷云是因下层空气受热或上层空气受冷发生强烈的上下对流作用而志的，往往决定于局部的条件，例如地形、温度和湿度等。在大陆中，夏季常常有这样的雷暴，它出现在闷热、无风和晴朗的夏天的午后。而下层空气受热的作用在个别的高处和小山上又特别明显，因而这种地方出现的热雷暴也特别多。这些雷暴伴有强烈的暴雨，发展得很快，下得很急，往往还带有冰雹和无数的闪电，但雷暴的分布极不均匀。 　　2、锋雷暴：是在两个大的气团移动时，在界面上，也就是在冷气团和暖气团相遇的锋面上发展起来的。这时冷空气总在暖空气下面，排挤暖而湿的空气，并把它抬升起来，于是那个地方的天气就急剧地变化。按照冷暖空气流动的情况，可以把锋分做两类： 　　⑴ 暖锋雷暴：当暖空气流动到原有冷空气区域时，暖空气沿着冷空气斜坡往上升，在上升过程中产生变冷凝结作用产生的雷暴。因为暖空气沿着冷空气的斜坡慢慢往上爬，作用并不剧烈，雷暴的强度一般不大。但这种雷暴分布的范围广，持续时间较长，雨量较多，常以暴雨形式出现，下雨时多半在夜间。 　　⑵ 冷锋雷暴：当强冷空气流像楔子一样侵入原来较轻而暖湿的气团时所形成的雷暴是，也叫做寒潮雷。由于冷空气往往来势很猛烈，它比前一种雷暴来得猛烈，是雷雨中最强烈的一种，常在短时间内成为特大暴雨，因而为害最烈。 　　3、地形雷暴：由于地形关系，某些地区特别容易产生雷雨。例如在山岭地区，当暖空气经过山坡被强迫上升时，在山地迎风的一面空气沿山坡上升，到一定高度变冷而形成雷云；但到了山肪背风的那一面，空气沿山坡下沉，温度升高，雷雨消散或减弱。特别是在滨海的山岳地带，近海的一面山坡上便常易有雷雨发生，这是由于海风潮气特重的缘故。 　　此外，在我国南部还常出现所谓旱天雷，也叫干雷暴。这种雷暴发生时只落下几滴雨，甚至没有雨，却伴随着强烈的台风，大气的带电作用已达到极端状态，所以干雷暴的破坏力特别强大。 雷电危害： 1、直击雷破坏 当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀， 从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。 2、感应雷破坏 感应雷破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。 ⑴ 静电感应雷 带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱了），那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。 易燃易爆场所、计算机及其场地的防静电问题，应特别重视。 ⑵ 电磁感应雷 雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了，对用电设备造成极大危害。因此，避雷针引下线通体要有良好的导电性，接地体一定要处于低阻抗状态。 常见的雷电干扰的入侵途径及原因，有如下四种（见图示）： 1、当建筑物本身受雷电直击时，和建筑物连接的金属导体包括建筑物钢筋与地极之间产生瞬时电位差，构成摧毁电子设备之冲击过电压。并且经下引线流过的大量电流，亦产生磁场冲击波。如上图中①所示。 2、当远端的导线因雷电而产生感应电压会由远端经导线传导过来，如图②所示。 3、当云层间放电时，强大的电磁冲击会在邻近的地上金属导线感应出冲击电压，并且磁场冲击会漫延到地上的建筑物，如图③所示。 4、另外，内部操作过电压，如变压器的空载，电机的启动，开关的开启等，也能引起强大的脉冲冲击电流通过线缆引入，破坏电子设备。如上图中④所示。 防雷基础： 1、雷电防护措施主要包括：直击雷防护、侧击雷防护、感应雷防护三大部分，并采用接闪、分流、屏蔽、均压、等电位、接地等技术措施。 2、外部避雷和内部避雷 避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的，为了实现内部避雷，需要进出各保护区的电缆、金属管道等都要连接避雷及过压保护器，并进行等电位连接。 3、保护区的概念 一个欲保护的区域，从EMC（电磁兼容）的观点来看，由外到内可分为几级保护区，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，越望里，则危险程度越低，过压主要是沿线串入的，保护区的界面通过外部防雷系统、钢筋混泥土及金属管道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界面。 从0级保护区到最内层保护区，必须实行分级保护，对于电源系统，分为I、II、III、IV极，从而将过电压降到设备能承受的水平，对于信息系统，则分为粗保护和精细保护，粗保护量级根据所属保护区的级别，而精细保护则要根据电子设备的敏感度来进行选择，从理论上讲，雷电流约有50%是直接流入大地，还有50%将平均流入各电气管道（如电源线、信号线和金属管道等）。 4、基本建筑物综合防雷的设计 现代建筑物的综合防雷包括了直击雷、侧击雷、感应雷防护三大部分。建筑物防雷设施三大部分是从其对雷电的不同危害形式的防护功能上来区分的。一套完善的防雷设施，为了实现其对不同雷害的防护目的，必须采取接闪、分流、屏蔽、均压、接地等技术措施。因此，建筑物防雷设施应包括接地体、引下线、避雷网格、避雷带、避雷针、均压环、等电位、避雷器等八个技术环节。从设计到施工应分为两个阶段进行，第一阶段是随建筑物一体化施工的直（侧）击雷防护设施，其设计的目的是保护建筑物本身不受雷电损害以及尽最大可能去减弱雷击时对建筑物内的电磁效应，同时为建筑物内部设备的感应雷防护提供必要的基础条件，它的特点是与建筑工程的土建部分同步进行。第二阶段设计的目的是保护建筑物内的弱电设备安全，如通信系统、计算机系统、家用电气等，即建筑物防雷设施的感应雷防护部分，它的特点是与建筑工程设备安装同步进行。在第二阶段中应特别强调的是在安装计算机、通信设备等抗干扰（或过电压）能力比较低的电子设备前，首先必须弄清设备安装所在建筑物的直击雷防护设施的基本情况，包括：接闪器、网格、防雷接地体的形式及工频电阻值、等电位连接、引下线分布、动力进线形式、高低压避雷器安装等情况；高层建筑还要了解均压环和玻璃幕墙接地的形式及过渡电阻值等基本设计参数，才能确定机房的位置，缆线的分布，接地系统的形式和限压分流等技术方案。否则，脱离实际的设计将带有很大的盲目性。 方案： 　1．设计依据国家标准《建筑物防雷设计规范》、《低压配电设计规范》、《电子计算机机房设计规范》、《计算站场地安全要求》、《防止静电事故通用导则》、《电子计算机场地通用规范》、《建筑电气通用图集-防雷与接地装置》及IEEE、IEC、BS6651、CCITT等标准。 2．雷击风险评估 　　针对建筑物所在地的年平均雷暴日数、截收雷击的等效面积、重要性及性质及遭受雷击的后果、自身特点及周边环境，确定建筑物的防雷类别。 若建筑物内含大量电子设备或需要重点保护的系统设施，还需要在上述评估的基础上，根据建筑物的结构及材料、信息系统的重要程度、信息系统耐受雷电冲击的能力、信息系统所处的雷电防护区、信息系统损坏并中断运行的后果，确定建筑物内信息系统的防护级别。 3．设计原理 　　雷电防护的本质就是等电位连接。 　　凡能够直接接地的金属物体均应作有效电气连接并共同接地，形成绝对的等电位体（又称法拉第笼），使之同时具备接闪、分流、屏蔽等多种功能，及时将雷电流泄放入地。 　　凡不能直接接地的电源线、信号线等，应通过串/并联电涌保护器等方法实现瞬间等电位，使设备、线路、大地形成有条件的等电位体。通常情况下，电涌保护器与大地之间的通路呈高阻态，不影响供电和设备运行；遇雷击或过电压时，电涌保护器迅速与大地导通，将过电流泄放入地。 　　工程设计中，我们将根据雷击可能的入侵途径，在拦截、分流、均衡、屏蔽、接地、布线等六个方面做完整的、多层次的防护，并做好等电位连接，从而确保人员和设备的安全。 4．主要防护措施 ⑴ 直击雷防护 　　依据建筑物的高度、结构等采取直击雷防护措施，包括接闪装置（避雷针、带、网）、引下线和接地装置三大部分。若建筑物已采取有效防护措施，则这部分可不予考虑或只进行适当的完善。 　　⑵ 弱电防护 　　雷击发生时，大约50%的雷电流将沿接闪——引下通路直接泄放入地，频率成分非常复杂的雷电流快速通过引下线时会感应出极强的电磁场，建筑物中的管线相对切割磁力线产生感应电流（即雷击电磁脉冲），间接导致设备损坏和人员伤亡；另一方面，至少有50%的雷电流将沿着进出建筑物的管线泄放，对人员和设备构成直接威胁。因此，雷电波侵入与雷击电磁脉冲防护已成为现代防雷设计的重中之重。其主要防护措施是：电涌保护器安装和等电位连接。 ① 电源系统电涌保护器安装 　　在供电线路上安装电涌保护器，目的是为了将线路上的电压限制在一个安全的水平。通常，我们需要采取三级防护措施。 　　电源一级：将雷击产生的过电流通过此级电涌保护器瞬间泄放入地，并将瞬间过电压限制在2.5KV以下。 　　电源二级：对第一级电涌保护器泄放后的线路残压进一步抑制，使瞬间过电压限制在1.8KV以下，确保一般用电设备的安全。 　　电源三级：在重要设备（如服务器、交换机等）的前端安装带精细保护和噪声抑制电路的电涌保护器，将残压进一步限制在0.9KV以下，此外它还具有吸收非雷击导致的操作过电压的作用。 ② 通信线路电涌保护器安装 　　通信线路电涌保护器的选型和安装是防雷项目中最复杂、最容易出问题的环节。不同于直击雷防护，即使没有雷电波侵入，仍可能由于设计失误或产品选择不当，导致保护无效、数据包丢失甚至通信中断。因此，必须在详细了解相关设备的基础上，根据通信线路（DDN、ISDN、ADSL以及无线信道等）、通信接口（RS-232等）、供电方式（交、直流）、工作频率、带宽等要求，选择插入损耗小、响应速度快、频带宽、通流量大的电涌保护器。 　　③ 屏蔽、等电位连接、接地和综合布线 　　等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属物与各系统之间的电位差。根据相关标准，防雷保护地、防静电地、电气设备工作地等应共地使用。机房门窗、设备外壳、等电位连接端子盒以及所有穿越防雷区界面的金属物和系统均应就近与等电位连接带（网）相连，确保机房内各接地线间的电位均衡，同时还可以及时泄放聚集在地板表面和设备外壳上的静电电荷。 　　综合布线的主要任务是将电源线、信号线分槽布置，减少线间交叉和冗余信息点。电源线、信号线置于屏蔽槽内，屏蔽槽两端接地。各线缆屏蔽层两端应同时接地，当系统要求单端接地时，须进行二次屏蔽处理。