防雷及过电压保护

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1、防雷及过电压保护第一章概述    当今人类社会的发展已进入了高度信息化的发展阶段，但是仍然遭受到能源、环境和安全这三大因素的困扰，特别是环境和安全。中国的古训深切的告知我们"福莫大于平安"，安全是维持人们正常生活、工作的基本条件，造成不安全的因素很多，但不外乎天灾和人祸两大类。从古至今我们人类始终以积极探索的精神与自然灾害进行着顽强的抵抗，尤其是对雷电的防护。    那么由雷电引发的自然灾害，对人类生活和工作的环境的影响程度有多大呢？我们引用欧洲著名的保险机构德国慕尼黑TELA保险公司1994年所做

2、的欧洲各国用户由于各种自然灾害造成的损失统计表做一直观的表述。1994年各种灾害造成的损害统计那么我们继续以TELA公司1994年的那次著名的资料形象的表明，由雷害引发的事故损失已呈上升的趋势。在联合国国际十年减灾委员会公布的十大自然灾害中，雷暴由于其对人类生命、财产的巨大侵害，被列在了显著的地位。这是基于近些年来伴随着高新技术的发展，尤其是电子技术的的飞速发展，各种先进的测量、控制、电信和计算机等电子产品正日益广泛的应用于各行各业中，特别是计算机技术与通讯技术的发展相互结合，电子器件的集成化和超大

3、规模集成化及新型网络通信技术的发展都为信息时代的发展超到了极大的推动和促进作用。另一方面，这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命弱点，一量遭受雷击、浪涌过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏，重则造成其它相关系统的中断瘫痪，造成不可估量的直接与间接的巨大经济损失和影响，对于金融、证券、医疗、保险、航空、航天、国防等国家重要关键部门尤其是这样，而且雷击侵害的程度已经越来越严重，发生的频率也越来越重要。为此，我们认为对雷电电磁脉冲（LEMP）的防护，不但是必要

4、的，而且是必须实施的。第二章系统防雷的设计指导思想和技术标准设计指导思想系统防雷保护的应用涉及很多行业，南宁邦恒工贸有限公司的系统防雷重点描述的是"计算机信息系统"的雷电防护设计原则。雷电防护设计是一项系统工程，那么从系统论的角度上讲，系统结构愈合理，系统的各个部分（要素）之间可以有机结合，相互之间的作用就愈协调，从而使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。在系统防雷保护设计工作中，我们认为防雷设计工作主要的目的是将防雷设计工作与计算机信息系统根据客观实际条件有机的结合在一起。通过合理配置，使之溶为一

5、体，确保系统的稳定工作，从而发挥出系统防护工作最佳效果。    具体地说，防护工作的第一步就是首先应确认雷害侵入计算机系统的各种途径，（即了解客户的实际需求），在这个基础上，依据系统防雷的科学理论和我们丰富的防雷设计安装经验，采取相应的防护措施，进行有针对性的防护，从而达到以在雷电入侵时能够保障系统安全运行的目的。为此，对于计算机信息系统的雷电入侵和危害，我们分别从以下几点进行分析：1）电力线是雷电入侵电子设备的重要渠道1.1雷电远点袭击电力线我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后，进行高

6、压远程送电，经低压变压器输出至用户。由于我国的电压基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲线，在电力线上形成每秒50次的交变磁场。如遇到雷雨天气时，在雷电未击穿大气时，将呈现出高压电场形式。根据电学基本原理，磁场与电场之间是相互共存可逆变化的，那么，雷电高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。假设电力线杆有5米高，那么在相对湿度25%时，要击穿5米空气，需要15×106V雷击高压（3000V/mm）。如果在相对湿度95%（下雨时），击穿5米空气需要5×106V雷击高压（1000V/mm）。电力线上的交变

7、磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引。如果，雷云击穿5米空气入地，需要很高的电压，雷电首先击在电力线上，并从电力线的负载保护地线入地释放，这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘，在变压器低压端与负载的连线上遭雷击，损失的是用电器。由于变压器低压输出端是三条相线，做一第地线，当作零地合一线，变成三相四线制零地合一方式给用电器供电，雷电击在火线与大地放电，就等于火线与零线放电通过电力线直接击穿用电器的电子元件。一般电子设备线与外壳的耐压为每分钟VAc1500V，火线与零线耐压为工业级Vdc5

8、50-650V，这么低的耐压一旦遭受远点雷击，必将击坏用电器。为此，在选择防雷器时，首先考虑远点雷击。1.2雷电近点电力线的侵入所谓雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击建筑物避雷针，从而引起的雷电电磁脉冲的保护问题。雷电打在建筑物避雷装置上，按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定，定义大楼接闪电能力雷击电流为150KA（为波形10×350μS斜三角波）。避雷针引下线由于线路电感的作用，IEC1312定义最多只能将50%的电流引入大地，余下的电流将通过电力线