1、防雷接地检测概念学习资料防雷装置基本知识宜昌市建夷建设工程质量检测中心技术室2017年6月防雷设计-滚球法确定接闪器的保护半径滚球法确定接闪器的保护范围(m)一、? 单支避雷针保护半径(m)Rx：避雷针在Hx高度的平面上的保护半径(m)；Ro：避雷针在地面的保护半径(m)；Hr：滚球半径(m)：类建筑物，30m；类建筑物，45m；建筑物，60m。Hx：被保护物的高度(m)H：避雷针高度(m)当HHr，RoH（2 HrH） Rx RoHx（2 HrHx）(开平方)当H Hr，H Hr，RoHr Rx HrHx（2 HrHx）(开平方)防雷器技术参数的选择1一、最大持续工作电压值(Uc)的选择?氧
2、化锌压敏电阻防雷器(如OBO V25-B+C,V20-C)的最大工作电压值(Uc)，是关系到防雷器运行稳定性的关键参数。在选择防雷器的最大持续工作电压值时,除了符合相关标准要求外,还应考虑到安装电网可能出现的正常波动及可能出现的最高持续故障电压。按照IEC61643-2的说明，在IT交流供电系统中,相线对地线的最高持续故障电压可能到达标称电压(Un)?(交流电压220Urms)的1.5倍，既可能达到330Urms.故此在电流不稳定的的地方，建议选择电源防雷器的最大持续工作电压值(Uc)为385Urms的模块.在直流系统中，并没有一个统一的最大持续工作电压值与正常工作电压的比例，但经验上该比例一
3、般可取1.5-2倍之间。二、残压(Ures)的选择:单纯考虑防雷器残压越低越好并不全面，并且容易引起误导.首先，不同产品标称的残压数值必须注明测试电流的大小和波形，才能有一个共同的比较基础。一般惯常以20KA(8/20us)测试电流记录残压，作为比较。其次，过分强调残压低,是需要付出最大持续工作电压(Uc)换来的后果可能是在市电不稳定地方，防雷器容易因长时间持续电压而损坏。其实在压敏电阻型的防雷器，如OBO的V20-C及V25-B+C，选择最合适的最大持续工作电压(Uc)和最合适的残压就好象天平的两边，不可能侧重任何一方，按照以往的经验,残压在2KVA以下(20KA 8/20us)j就能对用户
4、设备提供足够的保护。三、报警功能的选择:?为了监测防雷器的运行状态，当防雷器出现损坏时，用户应该及时通知并及时更换损坏的防雷模块。为了在不同的应用环境都可以实现及时监测,需要选择合乎特定环境的报警装置:OBO防雷器的报警装置有三种可选,适合不同环境的不同要求:声光报警装置AS,适用不同环境的不同要求;遥信报警装置FS,适用于无人值守的环境;遥信带电压检测报警装置FS-SU,适合无人值守的环境,同时可对电源是否停电及缺相进行监测.四、防雷器失效下的保护电路设计-后备保护空气开关基于电气安全原因,任何并联安装在市电电源相对中或相对地间的电气元件,为防止故障短路,必须在该电气元件前安装短路保护器,例
5、如空气开关或保险丝.根据在国内的应用经验,部分局(站),机房电源接地阻抗较高,当防雷器因电网故障损坏造成对地故障回路电流偏小,无法使保护防雷器的前级保险丝或空开跳闸,可能造成对防雷器长时间过流,损坏防雷器.建议设计人员对短路保护器件的额定电流值可取额定电流值约为32A(C类脱扣曲线)空气开关,使空气开关较易动作.移动通讯基站,接入网,模块局应采用额定电流值约为32A的空开,但较大型的通信局站(房),起保护B级防雷器的短路元件可选择额定电流值为63A的空开.浪涌保护器安装指导-电源系列电源防雷器安装指引以OBO电源防雷器系列为例一、? 应用当建筑物本身设有外部避雷系统（如安装有避雷针、引下线、地
6、网、外部屏蔽时），根据IEC、VDE相关理论，在其建筑物内部的380V/230V低压配电电路上，采用OBO V25-B来建立电源线上的雷电保护等电位连接，可以避免雷电发生时引起的失火、爆炸、人身伤亡的危害。二、? 功能OBO V25-B高能量防雷器内含一个特别的压敏电阻电路，该电路由具备性能良好的非线性特性（?30）的氧化锌压敏电阻组成。这使得该防雷器即使在高能量的过电压冲击下，也能够最大限度地实现保护。其保护水平为在100Ka/10As冲击下，残压不超过2kV。因此，该防雷器能够承受来自于直接雷击下的部分雷电流。当线路过载情况发生时，防雷器内部的断路器，会自动将失效的防雷器模块从主电路分断开
7、来，同时模块上用于监视工作状态的显示窗口的颜色会由绿色转变为红色。三、? 特殊配置该防雷器可用于交流和直流电路中，采用OBO LS光控模块、AS声光报警模块、FS遥信触点模块、FS-SU电压和遥信触点模块可使维护人员实时对防雷器工作状态进行远程监视。当发现防雷器不能正常工作时，维护人员只需对已失效的防雷器模块进行更换，这样可降低维护费用，更换时并不需停电。四、选 型 指 南1、总则1.1 OBO电源防雷器的选型应依IEC61312、61643、VDE0100标准进行。通过严格的分级避雷保护，使过电压降低到对设备无害的量值。1.2? OBO 电源防雷的选型应严格依据使用环境的电网类型而定。1.3
8、? OBO B类防雷器在低压配电电路中，往往作为第一级防雷器安装于0-1区的交界面（如近距离专用变压器低压侧或主配电柜内），用于输电线路上由直接雷、感应雷引起的传导浪涌过电压给设备带来的危害。1.4? OBO C类防雷器往往应用于多级保护的场合，作为第二级感应雷电及开关转换过程中引起的瞬间过电压的保护。但对于同时具备以下条件的低压用电场合,V20-C类防雷器也可用作第一级避雷保护: a.该被保护建筑物并无架空低压线入户。 b.该建筑外部并无外部避雷系统。2、特别说明：2.1 鉴于国内电网类型较多，电压波动范围大，（尤其是农村和边远山区）接地电阻普遍较高的市电故障多等的原因，根据IEC61643
9、标准，建议在防雷器模块电压选取385V。2.2 为避免电源防雷器因过载而引起的持续短路，根据VDE-0100标准，郑重建议在防雷器前端串接合适之保险丝（或空开）。2.3 对于单相配电的场合，为适应DIN安装要求,根据VDE-0100标准建议一律采用V20-C/1+NPE进行防雷保护。2.4 对于目前国内生产厂用户普遍采用OBO V20-C，建议对于三相负载电源采用V20-C/3+NPE/FS/385V。2.5 为便于监测防雷器的状态，建议在无人值守的场合选取FS遥信辅助模块，而对于有人值守的场合，可选用AS声光报警模块。五、安 装 指 南 OBO电源防雷器系列产品是符合德国VDE0675标准要
10、求之过电压保护产品。根据德国VDE0110标准第一部分电气设备使用规范要求，OBO电源防雷器用于安装在1000V以下的低压电网中，释放从大气中放电（雷电）和操作过电压产生的能量，特别适合在低压配电系统保电路上。以下安装指南,指导防雷工程人员如何依据OBO标准化的安装技术要求,简便而专业地安装OBO电源保护器。1、安装位置1.1 避雷器的安装应尽可能地贴近于被保护负载,过流型的B 类避雷器(LA60-B、LA25-B、V25-B)应安于建筑物主配电柜电源入户处。过压型的C类保护器（V20-C）避雷器应独立安装于分路配电柜内。1.2 B、C两类避雷器都必须在空气开关制出线端（负载侧）并联连接，最理
11、想位置是靠近空气开关制左右任何一边，避免电源防雷器之下方有其他设备装置。（除接地汇流排外）2、 线连接2.1? 防雷器与被保护电路之间的连接线应小于50cm,其线径尽量与配电电源线的线径相同。如主配电线径大于35mm2,则连接线选取35mm2。2.2? 地线连接根据VDE-0185 Part1安装准则，防雷器的地线长度应越短越好。防雷器的地线线径约为总接地母线的线径的1/2，其上限为25mm2,下限为10mm2,具体选择见下表： 连接线选择 铜线截面积单位：mm2配电电源线径355070防雷器连接线线径162535接地连接线径101625第一二级电源防雷器使用? 1.电气连接:第一二级过电压保
12、护器(防雷器)具有一个公共的中线(N)端子,三个压敏模块(L1-L3)安装于相线(L)和中线(N)之间,然后经NPE石墨间隙放电模块接地.防雷器应尽可能靠近于保护负载的前端安装.? 4.连接线的选择:连接防雷器的导线截面积应不小于电路相线和中线的截面积,防雷器接线端子不能作为分线端子.? 5.地线的连接:防雷器的接地线应尽可能短的接至于设备接地系统(最合适连接点为接地母排),应避免其他电气线的接近布防.防雷接地-其他接地接零与其他有关接地的概念 以上介绍了与防雷工程有关的各种接地，现把接零与有关接地的概念介绍如下：接零：发电机、配电变压器的中性点叫做零点，由中性点引出的线叫做零线。用电设备的金
13、属外壳接到零线上称为接零。工作接地：供电系统变压器的中性点直接接地为工作接地，工作接地可以保证电器设备可靠地运行，降低人体接触电压。保护接地：所有电器设备在正常工作情况下，不带电的金属部分作良好的接地为保护接地，保护接地主要保护人员的工作安全。重复接地：将零线上的多点与大地多次作金属性连接称重复接地。当中性点直接接地系统中发生碰壳或接地短路时，可以降低对地电压；当零线发生断裂时，可以使故障的危害程度减轻。静电接地：设备移动或物体在管道中移动，因摩擦产生静电，它聚集在管道、容器和储罐或加工设备上，形成很高的电位对人身安全及对设备和建筑物都危险。作了静电接地，静电一旦产生就导入地中以消除其聚集的可
14、能。油罐车后尾及轿车后尾拖一根接触地面的导电橡胶即属于静电接地。直流工作接地（也称逻辑接地、信号接地）：计算机及一切微电子设备大部分采用中、大规模集成电路，具有同一“电位”参考点，将所有设备的“零”电位点接于同一接地装置上，这样它可以稳定电路的电位，防止外来干扰这种接地称为直流工作接地。计算机房需设的接地：计算机房的接地问题是个很复杂的问题，目前它应设有四种接地：1、? 直流逻辑接地：见上面介绍；2、? 屏蔽接地：主机房屏蔽应有良好的接地；3、? 防雷接地：采用建筑物的防雷工程接地；交流工作接地：为保护接零系统，地极与屏蔽接地可以共用防雷接地-接地电阻接地电阻 接地装置的接地电阻是包括接地体的
15、对地电阻和接地线电阻的总和。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。 接地体的对地电阻又称为流散电阻它的数值比接地线的电阻大得多，所以接地电阻一般可认为等于流散电阻，大地的流散电阻是非线性电阻。 根据通过接地体流入地中的电流性质不同，又可将接地电阻氛围工频接地电阻（流入地中的电流为工频电流时，求得的接地电阻）与冲击接地电阻（流入地中的电流为雷电流时，求得的接地电阻）两种。一般用R表示工频接地电阻；Ri表示冲击接地电阻。现就有关规程对部分电气设备接地电阻的规定数值列入下表：部分电气装置要求的接地电阻值电气装置名称接地的电气装置特点接地电阻?1KV以下中性点直接接地和不接
16、地的系统与总容量在100KVA以上的发电机或变压器相联的接地装置。R ? 4同上装置的重复接地。R ? 10与总容量在100KVA及以下的发电机或变压器相联的接地装置。R ?10同上装置的重复接地。R ? 30低压架空电力线路低压线路水泥杆、金属杆。R ? 30零线重复接地。R ?10低压进户绝缘子铁脚。R ? 30建筑物防雷装置第一类防雷建筑物（防直击雷及雷电波侵入）R ? 10第一类防雷建筑物（防感应雷）R ? 10第二类防雷建筑物（防直击雷、感应雷及雷电波侵入）R ? 10第三类防雷建筑物（防直击雷）R ? 30烟囱、水塔接地R ? 30防雷接地-雷电保护接地雷电保护接地 接地是避雷技术
17、最重要的环节，不管是直击雷、感应雷或其他形式的雷，避雷工作的最终都是把雷电流送入大地。储存雷能量为人类造福，目前科技还达不到，因此没有合理而良好的接地装置是不可能谈及防雷的。所以说设计、施工好高标准的接地系统是防雷工作的重中之重。 过去讨论接地的时候，总是把讨论的焦点放在要求接地电阻小于多少欧姆上。长期以来，人们有一个错觉，认为接地电阻越小避雷效果就越好，被保护的对象就安全。当然电阻越小散流越快，雷击的高电位保留时间越短，危险性越小，其跨步电压、接触电压产生的机遇也就越小。但是，近十几年来的实践证明，与其说接地电阻值重要，不如说接地装置的结构更合理、重要。 现在的城市，在一座建筑物内有许多不同
18、性质的电气设备，需要多种接地装置，如避雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通信及计算机系统接地（也叫直流接地，在数字逻辑系统中叫逻辑接地）等，这么多系统的接地到底采用哪重好呢？现一一解释如下：根据实践证明，共用接地是应用最为广泛的接地方式。一、独立接地：如上面所谈到的需要接地的部分，都分别独立地建立自己的接地系统，这种接地方式称为独立接地。它的好处是各系统之间不会造成互相干扰，这对通信系统尤其重要。但网络容易被雷击坏，故除有防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避雷方式外，一般不主张采用独立接地的方式。这种独立接地在六、七十年代以前采用比较多，现在多被共用接地所取代。二、共用接地：也叫统一接
19、地。它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上，或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来，使它们之间成为畅通的电气接地统一地网，这样的接地方式为共用接地。共用接地是目前应用最广泛的接地方式。三、一点接地：把各系统的接地线接到接地母线同一点或同一金属平面上，这样的方法叫“一点接地”法。一点接地法能解决各系统接地线的等电位问题，所以能够降低各系统之间的干扰程度，尤其是50HZ工频信号对系统的干扰基本上得以消除，所以一点接地法在工程上得到广泛应用。一点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰。能很好地工作于1MHZ及以上的额频率，当整个系统的尺寸较小时（最大尺寸小于?
20、/20，?为干扰信号的波长）可以应用到10MHZ。四、多点接地：各系统的接地线采用多点短连线的接地方式，称作多点接地。当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时，电容耦合效应将会产生某种干扰耦合，这时引线长度成为主要矛盾，必须采用多点接地使串联阻抗减至最小，并将驻波减至最小。多点接地方式应用于高频电路（f?10MHZ）。如图 所示： 在二三十年以前，干扰被称为无线电频率干扰，因为绝大多数的噪音和干扰信号出自无线电频率。现今电子计算机、数字技术和逻辑电路不断扩大应用领域，现在的干扰被称为电磁干扰。电磁干扰包括导电性电磁干扰，其干扰能量通过导线或电缆从一电路传送到另一电路。减少导电性电磁干扰是通
21、过电路的合理设计，采用滤波器和电路的合理接地来实现的；辐射性电磁干扰其能量是通过空气中的电磁场传送的。在设计外壳和箱体时，通过选用合理的屏蔽材料，构造技术和设备布置以及采用合理的接地技术等等来减少辐射性电磁干扰。其中处理好接地工程是防电磁干扰最重要的技术措施。 低频率干扰绝大部分是通过线路互相耦合而来的，即前面所提到的共阻抗耦合。当两个电路电流流经同一个公共阻抗时一个电路上的电流在这个阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。如果一个公用的接地网在不同的地方分别接上连线（如图 所示）。由于共阻抗耦合关系，各连线之间将有Vg1和Vgz的电压，各连线的接地点电压不会一样。Vg1和Vg
22、z就是干扰电压，经放大后就可能直接影响通信或控制信号。 多点接地的优点允许存在许多接地环路，这时同时使用低频率的电路是有害的，如有上述情况时，可考虑采用混合接地的方法。一、混合接地：所谓混合接地是在一部设备内的各电路板以最短的导线与机壳连接，或者信号电路相关的几部设备，以最短的导线与同一个金属体连接接地，然后多合设备分别用金属线接到地网的同一点上。像这样的接地方式称为混合接地。混合接地在工程上最简单的办法，是在交流电源送进房屋的总开关处，把零线重复接地（或把零线接到房屋的结构主钢筋上），然后在电源的零线处引出一条PE线（如图 所示）连接所有应该接地的点。二、环形接地多用于地网，就是把接地体沿建
23、筑物周围围成一个闭合环。这样的接地网可以使到界面以内的电场分布比较均匀，减少跨步电压对人的危害，也减少室内在受雷击时，由于地面电位梯度大而产生对设备高压反击的危险。三、基础接地体：利用建筑物基础内的钢筋，按“规范”要求连接制作的接地体称为基础接地体。有的人认为，在基础内的钢筋，被混凝土包住不可能与大地导通起到接地体的作用。事实上干燥的混凝土是很好的绝缘体，而含有水份的混凝土与含水份的土壤接触时，毛细管将水份吸收到混凝土里使混凝土保持较高的含水量，从而降低了混凝土的电阻率与大地通若一体。防雷接地-人工接地人工接地体 人工接地体分钢材制品和铜板制品。在钢材制品中又分垂直安装接地体和水平安装接地体两
24、种。一、垂直接地体：长度不小于2.5M的L50?50的角钢、DN50钢管或?20的圆钢，圆钢、钢管的端部加工成斜口或锻造成锥形；角钢的一端应锯成尖头形状，尖点应保持在角钢的角脊线上并使两斜边对称。接地体的安装：在接地极沟内放在沟的中心线上，垂直打入地下，顶部距地面不小于0.6m，间距不小于两根接地体长度之和（即不小于5M），当受地方限制时，可适当减少一些距离，但不小于接地体的本身长度。接地体与地面保持垂直，防止接地体与土壤间产生缝隙，增加接触影响散流效果。附设在腐蚀性较强的场所或土壤电阻率大于100?.m潮湿土壤中的接地装置，应适当加大截面或热镀锌。二、水平接地体：水平接地体多用于环绕建筑物四
25、周的联合接地，常用-40mm?4mm镀锌扁钢，最小截面不应小于100mm2,厚度不应小于4mm。当接地体沟挖好后应垂直附设在地沟内（不应平放），垂直放置时，散流电阻较小。顶部埋设深度距地面不应小于0.6m，如图所示。水平接地体多根平行附设时水平间距不小于5m。 沿建筑物外面四周附设成闭合环状的水平接地体，可埋设在建筑物散水及灰土基础以外的基础槽边。不要把水平地体直接埋在建筑物基础坑的土壤里，因为接地体受土壤的腐蚀早晚会损坏的，被建筑物压在下边，日后也无法维修。三、铜板接地体：铜板接地体一般使用900mm?900mm?1.5mm的铜板，安装形成如图所示。铜板与接地线的连接有四种形式：1.地铜板上
26、打孔，用单股?1.3-2.5铜线将铜接地线（绞线）绑扎在铜板上，在铜绞线的两侧用气焊焊接。2.地铜板上打孔，将铜接地绞线分开拉直、搪锡后分四处用单股?1.3-2.5铜线绑扎在铜板上，用锡逐根与铜板焊好。3.线端部，铜端子与铜接地板的接触面处搪锡，用?5?6的铜铆钉将端子与铜板铆紧，在接线端子周围进行锡焊。铜端子规格为-30?1.5L=750mm。4.-25?1.5的扁钢板进行铜焊固定连接。防雷接地-接地装置接地装置 从避雷的角度讲把接闪器通过引下线与大地作良好的电气连接的装置称之为接地装置。接地装置的作用是把由接闪器和网络屏蔽引来的雷电流因快速泻放到大地中去，以保护人员、设备和建筑物的安全。
27、理想的接地装置（包括从接闪器到地面的引线）是没有电阻的，假如这样的装置存在那么雷击的时候不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电压都为零。这样的避雷系统对人来讲是绝对安全的。但实际上，这样的接地装置是不存在的，所以引出很多接地的技术问题。跨步电压及防止措施 当雷击时雷电流从接地装置向大地逸散，地面各点之间就有电压存在，当人站在接地装置的电地面上，由于两只脚所站的地方不同，电位也就不同，在两只脚之间就有电压，这两脚之间的电压叫做跨步电压（如图）中Uk。跨步电压越大流过人体的电流就越大，对人的生命就越危险。所以设计接地装置时要给予重视。跨步电压对赤脚的人尤其危险，因为人的脚直接与地面接触，接
28、触良好流过人体的电流就大危险自然就大。在工程上规定以0.8m作为跨步的距离，为减少跨步电压，工程上多把建筑物的避雷接地装置做成围绕建筑物的一个闭合周圈，这样在周圈内的电位梯度大大下降，跨步电压就可以降低，如果接地周圈与地下金属导管连结或接成金属圈效果更好。接触电压及防止措施 当雷电流经过引下线和接地装置时，由于引下线本身和接地装置都有电阻和电抗，因而会产生电压降，这种电压降有时高达几万伏，甚至几拾万伏，这时有人或牲畜接触引下线就会发生触电事故。我们称人们因接触引下线或带电情况相似的其他金属物所受到的电压为接触电压。（也就是人的手与脚之间的电压） 除引下线可能发生接触电压外，那些与避雷装置连通，
29、或虽然不连通而绝缘距离不够会受到反击的金属物体，也会出现这种现象。如牲畜棚安装的避雷装置与牲畜饮水用的自来水管连通或绝缘距离不够时雷击都会造成危险。 关于人能承受雷电造成的跨步电压和接触电压是多少伏，允许流过的电流是多少安，至今还没有得到明确的数据，但是经大量试验可肯定，由于雷电的作用时间非常短，且具有脉冲、高频的特性，人体对高频、脉冲的电压和电流耐受能力要比工频大得多。根据各国发生的人身冲击触电事故分析，认为相当于雷电流持续时间的危险电流约为100A，如取人体的冲击电阻值为300-500?，人脚对地的脉冲接触电阻为600?，人体能承受的跨步电压为90-110KV之间。而大牲畜由于四蹄着地，电
30、流易经过心脏，所以对雷电流比人更敏感，例如：牛收到96KV的跨步电压；74KV的接触电压，呼吸失常、心脏活动机能损伤、产生不可逆过程，有死亡的危险。 为了保证避雷装置对人和牲畜的安全，应使其接地电阻不大于“规范”规定的数值，这样可在雷电流放电时使接触电压减少，而且还能减少对建筑物内部或上面的金属构件受反击的危险。应误将引下线和接地装置安装在人们不易接触到的地方，为了防止接触电压危及人畜，尽可能将引下线覆盖上绝缘物或把它隔离起来。接地装置的构成 接地装置是由接地线和接地体两部分构成的。接地线：是指从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体。分：接地干线（也称母线）和接地分支线，其中接地分支线可利用
31、下列接地线与接地体连接：1.建筑物的金属结构（梁柱等）及设计规定的砖内部的结构钢筋2.起重机与升降机构架、皮带机钢架、设备构架及外壳、电气竖井等3.配线的钢管接地体：是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。有人工接地体和自然接地体两种，有些自然接地体埋入地中或水中，能够很好地祈祷降低接地电阻，均衡电位的作用，且能节约钢材，能提高电气身被运行的可靠性，还有一种是接地网性能较好。接地体分为自然接地体和人工接地体。自然接地体可利用以下几种：1.埋设在地下的金属管道。（不包括易燃易爆物质管道）2.金属井管3.与大地有可靠连接的建筑物金属的结构4.水工构筑物及类似的构筑物的金属管桩接地网：是把需要接地的各系统，统一接到一个地网上或者把各系统原来的接地网通过底下或者地上用金属连接起来，使它们之间成为电气相通的统一接地网。接地网又分共用接地网和独立接地网两类。但最终独立接地网会被共用接地网所取代。接地线：制作接地线，在地下不得来用裸铝导体、蛇皮管（金属软管）、管道保温层的金属外皮或金属网以及电缆金属护层，因为这些材质的强度差又易腐蚀，作接地线很不可靠，故不能用作接地线。接地线应与水平接地体的截面相同。其规格如下表：钢接地体和接地线的最小规格种类、规格及单位地
