广播电视发射系统雷电防护分析论文（精选合集）

第一篇：广播电视发射系统雷电防护分析论文

1天馈线路侵入及解决方法

天馈线侵入即雷电通过广播电视发射机的天馈线系统侵入到广播电视系统中。由于天馈系统大多安装在铁塔上，引入雷击几率很大。我们台利用高低通滤波器组合避雷器，可以对天馈线路防雷起到一定作用。我们知道雷电电流冲击波的主要能量大约在40kHz以下频率，而广播电视信号频率分布在几百千赫至几百兆赫以上频域，根据这个原理，我们可以利用高低通滤波器将雷电冲击波和有用信号分开，低频雷电冲击波直接入地，广播电视有用信号正常通路发射。在一定程度上解决了天馈线路雷电侵入的问题。

2信号线路侵入及防雷方法

信号侵入即雷电通过信号线侵入到广播电视系统中。在当今广电系统中，信号放大器、卫星接收机、信号解调器、光端机以及计算机、电话等信号传输往往使用的是同轴电缆进行传输，当雷电产生电磁脉冲时，会在导体中产生交变电磁场，使导体中的感抗和容抗发生变化，从而会产生电位差，这种电位差会对广播电视设备形成强烈干扰，并会形成驻波，严重时往往通过接口处形成过电压从而损坏电器设备。对此种雷电侵入我们采取的办法一是加强对电缆的屏蔽，保证电缆外金属皮有良好的接地，二是通过信号隔离避雷器进行信号与雷电通道分离，在电缆输入端和电缆输出端加隔离器，截断雷电波的侵入，保证了广播电视各系统的信号线路防雷安全。

3电源线路雷电侵入及解决方法

电源防电，一直是我们解决防雷问题的重中之生，之前我们说过，雷电电流冲击波的能量主要集中在40kHz的低频段，我们现在的供电电路不管是220V还是380V，其工作频率是50kHz。如果有雷电发生，所产生的较大的能量波谐波分量就会比较容易与附近的供电电路发生耦合谐波，特别是我们一般的发射台站都建在高山上或空旷地带，交流电网分布面积比较大，雷电电流的冲击波比较容易从电源线路进入供电系统，强大的电流会瞬间破坏电器设备的电源系统甚至破坏整个发射系统。对于电源线路的防雷，我们采取在电源配电室变压器次级、机房配电柜及发射设备电源进线处并联三级三相、单相电源保护器，把电源进来的雷电进行多级分流，分别引导入地。电源系统三级保护的基本要求分别是:第一级就采用高能量防雷器，防雷击电流不小于100kA,响应时间不小于100ns；第二级采用过压保护器，可随最大放电电流40kA，响应时间不大于25ns；第三级采用浪涌吸收精细过压保护器，可承受放电电流5kA，响应时间不大于25ns。如果电源有雷电冲出波侵入发生时，电源配电室高能量防雷器避雷器会首先启动，避雷电阻瞬间会降至短路状态，雷电电流会经过避雷电阻分流入地，保证后面设备安全。如果还有雷电冲击波存在，机房配电柜过压保护器随之启动，直至发射设备的浪涌吸收精细过压保护器启动，三级电源保护器可以有效的保证发射系统电源线路的防雷安全。雷电冲击波过后，各级保护器会瞬间再恢复为对地断路状态，保证设备供电正常。

4直击雷的预防

现在大多数广播电视台的发射和接收设施都安装在高山或铁塔上，所以会受雷电的直击的概率比较大。通常我们会在发射塔上安装一根避雷针，通过避雷针把闪电吸引到接闪器上，然后利用地线把闪电的电流冲击能量导入地下，从而保护了避雷针周围的建筑物。汤原县广播电视发射塔上的避雷针可以有效保护避雷针高度向地面幅射45度以内的建筑物及建筑物内的各种设备，但设备也必须安装相应的电子避雷器。为了达到引雷电入地的目的，应尽量减小发射铁塔的地网阻值，对地阻值必须＜4Ω。

5地电位反击与接地

当雷电击中室外避雷针(发射塔)时，闪电电流会在避雷针的接地连接处产生瞬间的高电压，对附近的公共接地极放电，把闪电的瞬时的高压引向公共接地的设备，造成室内的设备损坏，这种现象称地电位反击。因为当避雷针引雷电入地时，会在接地处产生1kv以上的冲击过电压，而大地的冲击击穿场强平均值约为600kv/m，因此在接地体3m以内的大地会产生新的冲击电流，会与更远处的设备接地线产生电位差，从而使更远处地线连接的设备受到雷电波及。为了防止这种现象发生，我们把汤原广播电视台原有的微波站、电台、电视台的机房及发射塔、和配电室的各种工作地、保护地等系统连接成一个接地网，做成一个等电位，变为一个整体，从而使当闪电电流入地时，大家共同升高，避免形成电位差造成地电位反击。要想达到良好的防雷效果，接地质量十分重要，如果接地不好，轻则会降低设备的可靠性，损坏机器设备，重则会并涉及到人身生命安全。各种接地线与地网必须保证可靠电气连接，焊接点要进行防锈处理。汤原广播电视台机房在做地网时，添加使用GDSZ系列高效降阻剂，达到降低接地电阻的目的，地线是选用：100mm×0.3mm型号的宽铜带，安全地线选用：4mm扁铜，其长度绕发射机机房一圈，共同接入公用地网。另外在发射机房中，还会有许多与发射机相配套的设备，如发射机箱、配套设备等的外壳均要与地线相接，接地电阻控制在4Ω以内，应避免发射机地与其它设备地电压不同，保持电压一致，否则有电位差。标准的安全地线对机器设备和操作者都可以起到安全保护作用。

虽然防雷电技术在不断的发展，但是雷电的偶然性和不确定性使我们不可能完全免除雷电的伤害，尽可能的提高我们的技术能力和手段把雷电伤害减少到最小程度，是我们广播电视技术人员永远的目标。

参考文献

[1]卞清华.浅析广播电视系统防雷技术[J].广播与电视技术.[2]沈香敏.广播站防雷系统关键技术探讨[J].数字技术与应用.[3]孙腾发.广播电视网络防雷技术浅析[J].西部广播电视.

第二篇：广播电视发射系统改造设计

二、项目简介

项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况：

本工程属广播电视发射系统技术改造领域。

主要内容包括技术设施和配套设施改造两部分。经建设单位科学组织，精心实施，完成810KHz 200KW发射机、1530KHz 50KW发射机、810KHz调配网络、高频传输路由、安防监控、冷却降噪除尘、发射机房等系统改造，提高了整个系统的总体技术水平和可靠性。

项目最大特点:

（1）复杂程度高。技术设施改造和配套设施装修改建同时上马，点多面广，十分复杂，并且由于项目资金主要来自专项，根据财政规定不能随意改动。施工期间，各分项工程齐头并进，必须充分协调好各施工单位工程进度，充分考虑施工每一个环节。

（2）施工难度大。由于实施不停播改造，工期紧（90天），作业面狭窄，既要维持安全播出，又要正常推进工程进展，任何一个细微的失误或纰漏都可能导致发射台节目停播的灾难性的后果。因此，任何工作必须科学安排，精心组织，任何工作必须一丝不苟。

（3）克服难点多。一是抗干扰。大功率多频点发射台，电磁干扰和各频率相互串扰无处不在，方案制定和实施都必须通盘考虑上述因素对整个系统的影响，许多工作只能安排到凌晨两点后至三点三十分停播间隙进行。二是抗灰尘。工程实施期间，为确保发射设备的运行安全，必须耗费大量精力用于消除灰尘对新旧设备的影响，施行特别保护措施。三是新技术、新设备应用多。需要建设单位尽快熟悉掌握相关知识和设备。四是没有专业人员帮助，没有经验可以借鉴，从前期准备到工程实施与监督，一切只能依靠自己。为此传发中心和某发射台工程技术人员付出了艰辛的努力。

改造工程完工后，某发射台发射设施和整体装备水平全面提升，安全播出保障能力得到增强，为发射台今后的发展打下了良好的基础。改造工程同时为全国大功率中波发射台原址更新改造创造了一种新模式，积累了宝贵经验，新系统的合理配置以及创新技术的应用对中波台建设也具有一定的示范意义。

1三、主要技术创新点

项目主要创新点有：

1、中波天线网络针对南方雷暴天气多的特点，采用多种防雷技术专门设计，电感由线径4.5CM铜管绕制，采用高压真空电容，设置同台播出的另两套中波广播的阻塞网络，采用多重防雷手段：石墨放电球、天线对地并接微亨级电感，输出通路设置三级隔直电容，提高了设备运行的稳定性和防雷性能，确保优质安全播出。经浙江科技信息研究所查新：多种防雷手段的200KW中波天调网络在全国200KW以上大功率中波发射台中创新使用。

2、安防监控系统采用全数字方案，在200KW中波广播发射台采用数字摄像头，信号利用地埋光缆数字传输，红外对射设备就近取电，缩短电源线，防止中波通过电源线串扰进红外对射系统，信号传输采用点对点方式。图像信号清晰，无网纹干扰，红外对射布防正常使用，有效解决了在全国200KW中波台大功率高场强下传统监控摄像系统会受到高频影响，图像产生网纹、红外对射受到干扰的难题。

3、应用模块式水冷机组建设冷却降噪除尘系统，隔绝与外界的空气交换，大大减少灰尘进入量，达到发射机室恒温，恒湿。系统自投入运行以来，效率高，运行可靠，为全固态发射机创造了一个良好的运行环境和条件，为安全播出提供了保障。据了解，在全国大功率中波台中还没有利用此种方式冷却降噪除尘的先例。

四、项目详细内容

1、立项背景

某发射台是省属最大功率等级的中波发射台，承担着广播电视集团AM810KHz江之声（发射功率200KW）、AM1530KHz城市之声（发射功率50KW）、AM603KHz旅游之声（发射功率10KW）三套节目的中波发射任务，是党和政府的喉舌，也是党和政府与人民群众之间沟通的桥梁与纽带。发射台建于1954年，前身为江人民广播电台某发射台，至今已有近60年的历史，服务区域主要为杭嘉湖宁绍及苏南、上海等长三角发达地区，覆盖人口6000万。

近年来，由于受高清电视、数字广播、互联网和移动多媒体等新兴媒体的冲击和影响，调幅广播在全国范围内均出现收听率降低、受众群减小、影响力收缩现象，导致技术改造滞后，跟不上广电技术飞速发展的节拍。某发射台除上世纪90年代末开始进行过发射机、供电系统、信号传输链路局部升级改造外，技术改造总体投入不够，系统装备和技术水平已明显陈旧、落后，尤其是浙江广播主频率浙江之声810KHz主备发射机超期服役，故障不断，严重影响发射台安全播出和保障能力，技术改造已迫在眉睫。

随着国家广电“西兴工程”的推进，加上在“5.12汶川大地震”、2009年初南方特大冰冻灾害等特殊时期中波广播显示出了重要战略意义，使中波广播重新得到认可。浙江广播电视集团对此高度重视，并得到省财政厅、省广电局的大力支持下，2009年8月，某发射台改造工程正式立项。

2、详细技术内容

改造项目总投资1015万，包含两方面内容：发射设施的更新改造，配套设施的改造。

1、设施更新改造：

（1）、在确保安全的前提下，拆除810KHz原200KW电子管板调机、1530KHz原50KW发射机各一部。对发射台三个频率的发射机、倒换和配套设备进行重新布局和设计。

（2）、安装调试HARRIS DX-200（200KW）、HARRIS 3DX-50（50KW）全固态发射机各一部。

（3）、同步更新810KHz馈电路由和天线调配网络一组。引进126M 4英寸Andrew软馈地埋敷设用于810KHz高频信号传输。安装Dielectric倒换开关一只实现200KW、100KW主备发射机倒换功能。安装400KW仿真假负载一台用于810KHz主备机日常使用，建设天调网络实现阻抗匹配、对同台发射的另外两台节目的阻塞、良好避雷功能。

（4）、完成现用另外四台发射机移位。对三个频率发射系统进行联调，试用正常后，利用凌晨停播间隙进行新旧割接。

（5）、对改造以后的广播发射系统进行技术指标测试和调整。

2、配套设施的改造：

（1）、完成冷却降噪除尘系统建设。采用模块式水冷机组搭建系统建设方 案，实现发射机室恒温（常年控制在23度），恒湿（50%），降噪除尘功能，并满足节能环保和稳定运行需要。

（2）、完成发射区域安防监控系统建设。采用全数字方案实现200KW中波台 重点区域的实时摄录，监控，回放和技术区域400M小围墙的红外对射设防功能。

（3）、完成主机房和发射机室整体改造，满足全固态发射机的运行要求。

（4）、完成附属用房改造。利用闲置的180M2短波机房改建解决发射台长期 以来一直没有后勤用房的困境，利于发射台日常管理。

（5）、完成810KHz天线调配房和射频电缆工艺管道建设，为新天调网络和 高频传输软馈提供配套。

（6）、对配套设施进行强弱电及给排水改造。

改造工程按照上述内容制定了详细缜密的实施方案，并充分考虑改造过程中产生的各种不利因素，对安全播出可能产生的影响，制定相应对策和应急预案（抽调技术力量，加强值班、巡查、维护，在第四发射台搭建发射机作备份等）。由于科学规划、操作规范、专人监理、措施得力，再加上全体职工的热情参与，改造工程始终按照预定计划顺利推进，取得了最终的圆满成功。

3、与当前国内外同类技术主要参数、效益、市场竞争力的比较

浙江广播电视集团某发射台广播发射系统的改造主要由技术设施改造和配套设施改造组成，采用的技术和方案，与全国部分大功率发射系统改造基本类似，但有明显的特点和优点：

在天线调配网络的设计中充分考虑到全固态发射机对防雷的敏感性，针对江南雷暴天气多，某发射台天线场地条件比较差（场地狭小，总共两座天线，拉线塔和自立塔相距不到200M）的特点进行了专门设计，创造性地采用多种方法和手段，提高了设备运行的稳定性和防雷性能。一年来，基本没有发射机由于雷电保护导致降功率和损坏器件发生。

采用Dielectric倒换开关和Andrew软馈地埋敷设搭建810KHz高频传输路由，解决传统明馈阻抗不稳，软馈架空难以维护的问题，提高了系统效率，具有更高的运行指标。

采用全数字方案建设安防监控系统，图像信号利用地埋光缆数字传输，红外对射信号采用点对点回传，跟传统建设方案相比，图像更清晰，运行更稳定。

另外在制定配套设施改造方案时充分考虑全固态发射机对运行环境的高要求，针对发射台临近104国道的现状，进行了探讨和摸索，采用模块式水冷机组建设冷却降噪除尘系统实用，可靠，对发射机运行起到良好的保护作用。四台老发射机改造前由于积尘影响，故障不断，一年以后，运行趋于稳定，状态越来越好，间接延长了使用寿命。

综上所述，某发射台广播发射系统的整体改造，与其他大功率台改造相比，在应用技术和方案制定、实施具有更强的科学性、实用性和合理性。

4、应用情况

改造工程完成后，极大地改善了某发射台技术设施的运行环境，发射设施得到全面更新，各项技术指标均符合国标和行标。

（1）安全播出保障能力和发射台整体技术水平得到全面提升。发射设备的更新换代和运行环境的更新改造，使得某发射台的整体面貌发生了脱胎换骨的变化，新技术、新设备的应用使大家的业务水平得到跃升。过去碰到雷暴天气，经常发生设备降功率保护或器件损坏，一年以来已不再发生。810KHz新建高频路由和天调网络的投入使用，也使得系统的效率更高，运行可靠性更有保障。

（2）值班人员的劳动强度和工作压力大为减轻。由于运行环境的彻底改变，四台老全固态发射机过去由于灰尘引起接触不良引发的故障越来越少，运行状态越来越好，一年来已少有过去经常需要赶赴一台处理特发故障的经历，也间接延长了发射机的使用寿命，节约了大量的改造资金。

（3）为发射台今后的发展打下了良好的基础、积累了宝贵经验。项目工程在不停播的前提下，创新思维，开拓进取，圆满稳妥地处理好了安全播出、设备更新、土建施工三者的关系，探索出了一条大功率中波发射台的原址改造的新路子。更为重要的是，改造工程同时锻炼了一支能吃苦、会战斗的技术队伍，为某发射台今后的发展和改造提供了良好的人才保障。

第三篇：电力通信系统雷电防护解决方案

电力通信系统雷电防护解决方案

1前言

当今人类科学技术的发展已进入了高度信息化的发展阶段。信息化建设和高新技术的发展，尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的卫星通信、保护监控、计算机系统和测量等电子设备产品更加广泛地应用于我国电力行业中，尤其在电力变电站这样设备高度集中的地方，含有大量的微电子仪器设备，这些设备大大提高了我国电力行业整体的自动化水平，对国计民生有着至关重要的意义。但另一方面，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，一旦遭受雷击过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏，更重要的是这些系统所承负的那些须实时运行的后续工作的中断和瘫痪，所造成的不可估量的直接与间接的影响和巨大经济损失，尤其是对于电力这类国家重要关键部门，更为重要。

为此，我们认为对关键的系统和设备进行防雷害和过电压保护，不但是必要的，而且是必须实施的。

通过我们为电力通信机房及二次变电系统防范雷害、保障系统安全运行等工作方面所做出的大量艰苦、细致的工作。我们根据贵处防护现场的实际基础环境情况,及进行保护的工艺设备情况的要求,本着“经济、实用、高标准、高起点、高可靠性”的原则，为贵处做出设计方案，供各位领导和专家评审。

2设计说明 2.1项目的提出

根据省广电集团有限公司领导指示,由市供电分公司通信公司提出，对通信机房及电力变电站进行防雷和整改工作。

对通信机房和变电站内设备供电系统进行雷电防护加固对通信改造机房增加防雷型双电源自动切换配电柜对机房接地与变电站接地实施等电位隔离和地线优化等措施增设雷电环境在线监测记录装置对通信机房平面布置图、机柜正面、背面图、机房外部接线图、电源接线图、机房接地图等资料进行编制、存档对机房内线缆、光缆等制作标识进行区分整理通过防雷改造、机房整改确保通信设备和电气设备运行更安全、更可靠,为日后维护工作的顺利、快速、方便奠定基础。2.2设计原则

由于雷电防护是一个综合性系统工程，防雷工程的系统设计、电涌保护器选型、安装、维护对所保护的设备关系重大，对业务正常运行具有非常重要的作用。因此，防雷保护系统设计应具有先进性、可靠性、易维护性和经济合理性。防雷工程设计及防雷器件的选择应遵从以下的原则：(1)客户利益原则

无论防护工程的大小，防护设备数量选用多少都应以用户对安全期望值为原则，以用户需求为宗旨。本着务实,实用有效的思想，以科学严谨的态度，充分考虑用户设备的可扩展性，通过相互间深层次的技术交流和沟通，达到目标的一致性，取得双赢。(2)安全、可靠性原则

防雷工程的设计应首先考虑的问题就是科学性、合理性、安全性和可靠性。在防雷工程的设计中防护产品应是成熟可靠的产品。

电力通信设备是电力调度与电网控制的关键设备，对人民生活与生产息息相关，任何时刻的系统故障都有可能给用户带来不可估量的损失,以及相关的社会影响。这就要求系统具有高度的可靠性。如何提高系统可靠性是防雷工程师必须关注的首要问题。因此，防雷产品满足以下要求： a)满足系统正常运行，系统传输无损耗和衰减，不出现“乱套”或“暂乱套”；

b)满足在规定的技术条件下的防感应雷、防浪涌过电压的冲击，且能自动复位； c)防护器件失效或损坏时，产品具有声光报警或遥讯接口、自动脱扣装置； d)防护器件失效或损坏时，可在线热维护（热插拔），故障处理无须停机；(3)先进性原则

采用当今国内、国际上最先进和成熟的工业设计技术，使系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。从国家电力及电力通信发展来看，系统总体设计的先进性原则，主要体现在以下几个方面：

防雷系统的设计考虑电力系统的基础设施及装备特点，对高压输变电网、电力调度控制网和电力通信网开放的体系结构中的强电设备、弱电设备的安全接地系统的兼容性和协调性；防护设计中的梯度性；

采用产品技术应当是有效的，可扩充的，能满足今后日益扩充的需要。(4)实用性原则

本着安全最大化原则，配置防雷保护系统的投入与安全的期望值成正比，投入所带来的经济效益是显著的，能减少每年的运行维护费用、提高和延长设备工作时间、避免雷电灾害或重大事故造成的重大经济损失，为用户的系统设备增值，有效的保护用户的投资，保证整个系统的正常运行；实用性就是能够最大限度地满足用户的需要，从实际应用的角度来看,这个性能更加重要。

(5)开放性，可扩充、可维护性原则

防雷保护技术是不断发展变化的，为了保证用户的投资，所选产品必须满足行业的有关技术标准；符合国家或国际有关标准。这样才能对电力网络的未来发展提供保证。

因为系统雷电防护设计是一项系统工程，那么从系统论的角度上讲，系统结构越合理，系统的各个部份（要素）之间的有机结合就越合理，相互之间的作用就越协调，从而才能使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。2.3设计依据

SDJ2-92《变电所设计技术规程》

GB/T15153-1994《远动设备及系统工作条件环境条件及电源》 GB/T13729-1992《远动终端通用技术条件》

GB501269-1992《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》

GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB18802.1-2002《低压配电系统用的电涌保护器》 GB18802.2-2003《电信和信号网络的冲击保护装置》 GA173-2002《计算机信息系统防雷保安器》

GA267-2003《计算机信息系统防雷电电磁脉冲安全保护规程》 IEC1024－1∶1990《建筑防雷》

IE1312－1∶1995《雷电电磁脉冲的防护．通则》

2.4电力通信及变电站建筑物防雷和建筑物电子信息系统防雷分类

依据GB50057-94（2000版）建筑物分类

变电站划为第一类防雷建筑物，建筑物内的电源设备、远动控制设备、通信设备防雷应划为A级防雷保护。

其防护措施应有：直击雷防护、侧击雷防护、雷电浪涌入侵的防护、雷击电磁脉冲的防护和等电位联接的措施。3雷击的分类和危害

防护雷电灾害工作的第一步就是首先应确认雷害侵入所保护系统的各种途径，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，从而达到在雷电入侵时能够保障系统安全运行的目的。

为此，首先对于电力变电站的雷电入侵和危害，我们分别从以下几点进行分析： 3.1电力线是雷电入侵的重要渠道 3.1.1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，输电至低压变压器，经低压变压器的输出给用户。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。如遇雷害发生时，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，雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。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，损失的是用电设备。为此，在选择防雷器时，首先考虑远点雷击。3.1.2雷电近点电力线的侵入

所谓雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击被保护设备所在的建筑物避雷针或金属屋面（区域管制中心主楼为金属屋面），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，定义建筑物接闪电能力为波形10′350mS三角波，雷击电流为150KA。避雷针引下线由于线路电感的作用，IEC61312定义最多只能将50％的电流引入大地。也就是说，10′350mS直击雷引下线只能引下50%的电流，余下的电流将通过电力线屏蔽槽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接的金属物质联合引雷，但也只引下少部分雷电流，余下总电流的25％在大楼流窜至UPS输入输出负载的电源线、局域网线、各类信号线等。结果将击穿UPS输出对地线和输入对地线、终端设备电源对逻辑地线、网口对逻辑地线等。3.1.3错相位雷害

美国空军电磁兼容手册中，描述雷电发生时用肉眼可识别闪电为一组雷击，每次不少于26个雷，它有大小和发生先后的区别，如果一个高能量雷打在一条火线上，而另一个低能量雷打在另一条火线上，线线之间就会产生一个电压差，侵入设备。这种侵害设备的现象，称错相位雷击，又称雷电的二次破坏。

小结：堵死雷电由电力线入侵电子设备，应该从远点雷击、近点雷击和错相位雷击三种雷击现象入手，实施全方位的保护，才能在发生雷击时，实施有效的保护设备。3.2建筑物内感应雷害

雷电击在建筑物避雷针或金属屋面上，由避雷针或金属屋面通过引下线，将雷电流泄放大地，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动磁场，建筑物内的电源线、网络线等相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。建筑物内感应雷击对微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据统计资料显示，微电子设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷击引起的。

以变电站为例，避雷针引下线或主钢筋距机房约10米，假设机房为7′7m2。di=75KAdt=10mS

则感应高压U＝2′10－7′7′Ln＝5571V

由此可知由雷电产生的感应电压无孔不入，它可以危及机房内所有的用电设备，感应雷的能量虽小，但电压较高。所以，对感应雷害的防护，应该是全面的防护。3.3雷电作用下的网络雷害 3.3.1广域网络

一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击，它自身就断了。所以，广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地）。在GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中，广域网保护的最大雷电流为5KA，连接广域网一般有以下几类，一类是DDN专线，一类是ISDN专线，一类是帧中继以及微波通讯方式。对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，传输速率小于等于2M，插入防雷器，使之在雷电作用下，短路保护5KA电流，而端口残压小于25V；

而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93V振铃电压共计175V，插入防雷器，防雷器的启动电压185V，残留电压小于Vdc330V，因为调制解调器的耐压为Vdc330V。保护模式为线对地和线对线，广域网遭受雷击的概率较大，一般在28％左右。3.3.2局域网

在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆，UTP电缆的4对线中两对线（1-2，3-6线对）一对线接收一线发送，采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发，那么，就应按两对线进行雷电保护。

我们做过一次试验，在一条连接服务器的网线旁边，约距网线0.5米处，采用雷击发生器对网线0.5米处一条金属线发射雷电流。由小到大，发射电流为10KA，周边磁场污染了网线，瞬间服务器端口、芯片被击穿，这时，示波器记忆感应高压为100V。

在变电站的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦建筑物某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。

另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3Gs(高斯)的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。3.3.3综合布线

从防雷角度上考虑，布线一定要明确表示：

a)电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离； b)广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设； c)网线与墙壁布置时，有条件应远距离安装； d)屏蔽槽有厚度要求，并要求两点接地.3.4雷电高压反击(又称地电位反击)

雷电袭击建筑物避雷针、金属顶面、女儿墙的避雷带，由引下线将雷电流引入大地，由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速全部的与大地负电荷中和，必然引起局部地电位升高，这种反击电压少则数千伏，多则数万伏，直接烧坏用电器的绝缘部分。

另外一点值得非常注意的是：防雷的概念不仅仅是对雷电灾害的防护，还有由于大型设备起停，切投等引起的电网波动，而产生的浪涌过电压是目前电子系统最大的威胁，其危害的比例绝对高于自然雷击的比例。雷电过电压，浪涌过电压，均归于瞬态过电压（瞬态浪涌电流）的范畴之内。

在通过具体分析了雷害入侵被保护系统的各种途径后，我们得出的结论是：防雷保护设计工作不是简单的避雷设施的安装和堆砌，而是一项要求高、难度大的系统工程，涉及多方面的因素。为此我们的设计指导思想的主旨是，本着“经济、实用、高标准,严要求、高起点、高可靠性”的原则，在遵照执行国际有关标准，国家有关行业标准的基础上，还参考和引入IEC国际电工委员会的有关防雷技术标准要求，以期达到更好的防护效果。4设计具体说明

经过对多个变电站的实地勘察，当前变电站中所采用的防雷措施(外部避雷)是比较可靠的，但是,随着电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，单靠传统的避雷针、避雷带等外部避雷设施已不足以防护雷电或开关过电压对微电子设备的冲击，进行内部系统的雷击浪涌防护和加装SPD（电涌保护器）是迫切的和必须的。

本设计主要内容为:(1)所有通信机设备线缆整理、打标签、平面图、走线图、设备明细表等设计绘图(2)110KVA变电站：

电源系统雷电浪涌防护、远动信号端口浪涌防护(3)110KVB变电站：

更换电源柜、增加接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、串口信号端浪涌防护(4)农电所总站：

接地改造、设置地线铜排、配线箱改造、增加防雷保安单元、电源系统雷电浪涌防护(5)生产综合楼客服中心：

增加直流电源配电柜、接地改造、增设接地铜排(6)220KV变电站：

交流配电系统设计及改造，电源系统雷电浪涌防护、数据线防雷(7)110KV变电站：

电源系统雷电浪涌防护、数据线防雷(8)220KVC变电站：

交直流配电柜的设计制造、接地线的引入、电源系统雷电浪涌防护、串口信号端浪涌防护

(9)110KVD变电站：

增加交流配电柜、引上接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护(10)110KVE变电站：

交流电源系统雷电防护、信号端浪涌防护、接地均压环处理.(11)旧供电局：

地线引入、增设接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护(12)供电所：

电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护(13)供电大厦15楼交换机房：

交流电源系统雷电防护、接地均压环处理(14)供电大厦16楼通信主机房：

地线引入、增设接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护 4.1建筑物防雷、二次弱电设备系统防雷及电气安全设计指标 4.1.1电气安全技术指标

(1)供电方式（采用TN或TN-C-S系统）及电网要求

电源电压：380V/220V波动不大于±5%

电源频率：50Hz波动不大于±0.5%

波形失真率：应小于±5%

电压漂移：（N-PE）应小于1V。

第四篇：易燃易爆场所的雷电防护分析

易燃易爆场所的雷电防护分析 杜 娟, 杜 艳, 马永兵, 汤维科(陕西省防雷中心, 西安 710014)

随着我国交通事业和人民生活水平的不断提高, 城乡加油站、加气站、天然气、液化气等易燃易爆场所的建设越来越快, 尤其是随着科学技术的发展易燃易爆场所的油气储存、采集、运输等设备, 在工艺上大量采用了高性能的先进控制设备, 如: 生产自动化控制系统、数据采集系统、火灾自动报警系统等。而这些现代化的控制设备对雷电更加敏感, 因油气产品的特殊性对火灾和雷电的防护要求极为严格, 稍有不慎可能出现重大事故,雷电灾害问题近年来就日益突显出来。加强对防雷装置的监管、检测力度。提高人们对雷电灾害防护意识, 克服侥幸心理和麻痹思想, 使雷电造成的损失降低到最低程度。本文通过对靖边长庆油田第一采气厂和加油(气)站的雷电防护进行分析, 以及本人几年来对于易燃易爆场所雷电防护方面积累的经验, 提出目前易燃易爆场所雷电防护存在的问题及应该采取的防护措施。1 概况

易燃易爆场所通常设在城区开阔地带或郊区、山区、乡村、高速公路等道路边的开阔地带。如长庆油田第一采气厂各集气站主要分布在陕西省靖边县、安塞县和志丹县, 位于毛乌素沙漠的边沿和陕北黄土高原丘陵区。由于集气站和净化厂所处位置都在高土壤电阻率的山区和丘陵区,年雷暴日多。这些厂、站的地下和地面都有大量的金属管道和金属设备, 尤其是两个净化厂, 占

5.2近3 a地闪活动日分布呈现双峰形式, 最高峰值出现在17: 00— 19: 00之间, LIS观测的总闪电峰值出现在上午。

5.3 从青岛地区闪电活动的空间分布来看,闪电多发生在靠近青岛市的四个边缘地带, 而青岛市中部闪电发生较少。青岛地区的平均总闪电密度为5.95次· km-2a-1 ,平均地闪密度为1.077次· km-2 a-1 , 闪电密度的高值中心位于青岛北面的大泽山的山地和丘陵地区,最大值为24.2次·km-2a-1。

5.4 通过计算得到青岛地区的平均云地闪比例为4.52, 正地闪占总地闪的百分比为5.9%。正闪的平均强度为51.63 kA, 最大值为561 k A;负闪的平均强度为34.53 k A, 最大值为481 kA。地面积大、金属设备多、四周比较开阔, 还有高达百米的酸气焚烧炉和放空火炬;根据雷击选择性的特点, 这些厂、站每年有多站发生雷电灾害。经检测发现均不同程度的存在雷电防护设施不完善, 从雷电防护的角度看, 均处于“高风险” 的环境下,因此需要及时采取有效的雷电防护措施。雷电防护现状和存在问题

一般易燃易爆场所雷电防护范围包括: 储罐区、设备区、装卸区、工艺管道、供配电系统、通信(控制)系统等六大部分。陕西易燃易爆场所许多防雷工程建设不规范, 防雷设施不完善, 尤其是弱电设备未能严格按照国家技术规范要求进行防护, 导致严重的雷击事故频繁的发生。部分单位即使安装了防雷装置, 也没有定期检测或者防雷装置经检测发现隐患也未及时整改。防雷工程和产品市场不规范,防雷产品达不到质量要求,滥用假冒伪劣或无证生产的防雷器材等情况依然存在。以集气站、加油(气)站为例, 无论在城区还是乡村, 加油(气)站和各集气站建筑往往都不完全具备符合要求的防雷设施(包括外部防雷、内部防雷和地网)。

(1)一个集气站包括管道系统、通信系统、监控系统、控制和测量系统, 对长途输气管道的加压站, 还有微波系统。目前, 集气站仅仅做到对直击雷的防护,对雷击电磁脉冲的防护还是空白。油气储存、采集、运输等设备, 在工艺上大量采用高性能的先进控制设备, 如: 生产自动化控制系统、数据采集系统、火灾自动报警系统等。控制设备对雷电更加敏感, 因油气产品的特殊性对火灾和雷电的防护要求极为严格, 如操作不当就有可能出现重大事故。(2)集气站周围的避雷塔, 都是按照第一类防雷建筑物设计和施工的直击雷防护。避雷塔可

以防止直接雷击, 但也可将雷电电磁脉冲引向周围的物体。在避雷塔引雷入地的瞬间, 雷电流沿避雷塔泄入地下, 强大高频率的雷电流在避雷塔周围的空间产生交变的空间电磁场, 该电磁场会在周围金属导体内产生感应电流造成危害。

(3)某些油田测量控制系统的流量计为进口设备, 采用电磁感应式采集数据。该仪表紧靠一大的电动机, 仪表外部导线的金属屏蔽管与仪表连接处断开, 接地通过导线与50 m外的接地端子连接后再与接地网络连接。仪表附近有大的干扰源、仪表线路的屏蔽有漏洞、接地不合格均会导致流量计输入到计算机的信息失真和不稳定现象。

(4)无论在城区还是乡村, 加油(气)站建筑的防雷实施(包括外部防雷、内部防雷和地网等等)往往不完善不符合规范要求。(5)加油(气)站的380 V交流供电线路常常是架空明线接入至站区附近再地埋引入建筑。部 分加油站由10 kV电力线架空接入, 经变压器后再地埋引入建筑。在乡村和山区有时根本没有地埋措施, 易感应雷电电磁脉冲。

(6)引入加油站的ISDN 等通信线路通常也是由户外架空明线引入, 并且通常未安装专用电涌保护器(SPD)做雷电防护措施。(7)加油(气)站电源、信号系统宜将其分为三个防雷区分别加以考虑。液位仪控制线、加油

机总控制线、PSTN(电话网络)拨号网络通讯线等也应采用相应的电涌保护器进行保护。3 易燃易爆场所雷电防护的应对措施

通过几年来对易燃易爆场所防雷电装置检测

工作实践研究,认为除了做好直接雷击防护外,还应该根据国家规范做好对雷电电磁脉冲的防护。必须建立系统防雷, 采取接闪、分流、屏蔽、等电位连接、共用接地、合理布线等综合防雷措施。具体防护措施[1-2 ]: 完善直接雷击防护;电源及信号线缆均屏蔽并两端接地;大的金属构件做等电位连接;如果没有采取共用接地系统, 则在不同接地系统之间安装地电位均衡装置;所有信号线路的进出,均按相应接口及电压做浪涌保护;信息设备共用的U PS前面加装电源浪涌保护。4 易燃易爆场所雷电防护要求

易燃易爆场所的雷电防护按等级综合防护[3 ]。要求场内所有建筑, 均应在直击雷防护区(LPZOB区)内, 特别是放散管、通风孔、储存罐呼吸阀均应在独立避雷针保护范围内。(1)加油(气)站的站房和罩棚应采用避雷带(网)保护。接闪器的高度、规格尺寸、防护 范围、接地电阻值、引下线的材料及规格(直径、截面积、厚度)焊接处焊接良好;引下线的数量(不少于2根)、布局(对称分布)、规格尺寸(8～ 12 mm)、扁铁截面积≥ 48 mm2、引下线间距(一类12 m、二类18 m、三类25 m)以及弯曲处必须符合要求。

(2)当储存易燃、可燃油品的装有阻火器的露天钢储罐顶板厚度< 4 mm 时, 应装避雷针(线), 可保护整个储罐。当顶板厚度≥ 4 mm, 装有阻火器的埋地金属储罐或地上卧式储罐罐壁厚度≥ 4 mm时, 可不装防直击雷设施, 储罐自身可作接闪器, 只要做好防雷接地即可, 但储罐必须环行防雷接地, 其接地点不应少于2处, 其间弧

形距离不应> 30 m, 接地体距罐壁的距离应> 3m。输油管道中阀门、法兰盘等电位连接处的金属线跨接(> 6 mm2铜编织线), 当法兰盘用5根以上螺栓连接时, 在非腐蚀环境下, 可不跨接, 但必须构成电气通路。(3)检测易燃易爆场所装、卸场地旁, 供槽车装、卸车时用的防静电接地装置, 该装置与防雷接地等宜共用接地装置, 电阻值≤ 4Ψ。若接地不共用, 其防静电接地电阻< 100Ψ。接地原则上采用共用接地方式, 即场内防雷接地、防静电接地、电气设备工作接地及信息系统接地采用联合接地的方式, 接地电阻值≤ 4Ψ, 如果不能直接相连,可通过地电位均衡仪(SPD)达到等电位目的。条件许可的情况下(独立避雷针接地与其它地相隔20 m远)可以允许独立避雷针接地与其它接地分开设置。独立避雷针接地电阻≤ 10Ψ, 其它联合接地电阻≤ 4Ψ。

(4)电子信息系统供电线路应安装过电压保护器(SPD)。供电架空线在进入工作区的建筑物

处应做等电位接地处理, 在配电柜和重要设备前要加装电源浪涌保护器(SPD)保护。一般供电线路第一级应安装10 /350μs通流量60～ 100 k A(SPD), 要求SPD相线应采用截

面积≥ 16 mm2 的铜芯线, 地线截面积≥ 25 mm2的铜芯线。第二级应安装8 /20 μs通流量40 kA(SPD), 要求SPD相线应采用截面积≥ 10 mm2的铜芯线, 地线截面积≥ 16 mm2的铜芯线。第三级应安装8 /20μs通流量20 k A(SPD),要求SPD相线应采用截面积≥ 6 mm2 的铜芯线, 地线截面积≥ 10 mm2的铜芯线。无论电源线路还是信号线路的SPD, 其接至等电位连接板的导线要短而直, 长度不应大于0.5 m。若因条件限制, 且长度不能满足要求, 应增大接地导线的截面积。供电线路是采用铠装电缆埋地引入, 第一级应安装8 / 20μs通流量40 k A(SPD)。5)电脑加油机、加气机控制板、刷卡机及计价器和天然气输送场站的采集生产现场集中监视系统、生产自动控制系统、数据采集系统、火灾自动报警系统、安防监控系统等等, 必须安装相应的SPD。易燃易爆场所的雷电防护必须按照《建筑物防雷设计规范》、《电子信息系统防雷设计规范》及《输气管道工程设计规范》等有关国家标准的防雷要求, 采取接闪、分流、接地、等电位连接、电磁屏蔽等防护措施, 才能减少或消除相应雷电灾害事故。

宜春市宜丰县某炸药厂仓库防雷设计方案

雷电是大气中的放电现象，有极大的破坏力，其破坏作用是综合的，包括电性质、热性质和机械性质的破坏。根据雷电的产生和和危害特点的不同，雷电可分为直击雷、球形雷、雷电感应，其对人员、建筑物及构筑物以及仪器设备和线路的损害主要有直击雷、雷电波侵入、雷电感应和地电位反击四个途径。危险品仓库以及生产企业遭受雷电灾害的事例从中央到地方，光媒体报道的就历历在目，损失触目惊心。从近几年广东、江西、浙江等省的统计数据看，危险品仓库通讯设备事故的95%由雷电引发，非正常供电故障78% 由雷电引发，重大灾害发生56%由雷电引发。1998 年8 月，湖北南漳县化建公司炸药库发生特大爆炸事故，造成人员伤亡197 人，直接经济损失近千万元。事故发生后，经公安部爆破专家现场分析，认定爆炸是该炸药库防雷装置不符合国家规范所致。几年来，通过对多起爆炸事故分析，对爆炸和火灾危险环境下的防雷设计有了更深入的理解，在工程实践中取得了良好的效果。炸药库通常具有以下特点: 1)地理位置: 炸药库通常建立在较无人烟的郊外、山区等地;2)实施条件: 无论在郊外还是山区往往不具备符合要求的防雷措施;3)土壤电阻: 由于地处山区土壤电阻率较大;4)内部环境: 内部储存的大量炸药让它显得更加危险。从以上几个特点不难发现，从雷电防护角度来看，炸药库一般都运行于“高风险”环境下，即对于雷害风险的“暴露程度”很高，炸药的妥善存储是安全生产的头等大事，雷电防护是炸药库设计中必须考虑的重要环节。而防雷设计在这一领域的重视程度也达到了一个新的高度。此次通过对宜丰县某炸药厂仓库现场实际情况的勘测，结合相应防雷设计规范，而制定一套安全、经济、合理的雷电防护措施。1 设计思想及指导原则在符合有关现行国标规范、技术标准的前提下，从该建筑物的重要性、特殊性、所处地区的多雷性出发，力求满足安全可靠、技术先进、经济合理、重点保护的原则设计出最佳方案，防止或减轻因雷击所造成的财产损失、人身伤亡等损失。2 设计依据

1)《建筑物防雷设计规范》GB50057 － 94(2000 年版);2)《民用爆破器材工厂设计安全规范》GB50089 －98;3)《防止静电事故通用导则》GB12158 － 90;4)《防雷与接地安装》国家建筑标准设计D501 － 1 ～ 4;5)《建筑物防雷设施安装》99D501 － 1;6)《接地装置安装》03D501 － 4。3 现场勘测 3.1 地理位置

宜丰，位于赣西北九岭山脉中段之南麓，状呈菱形，介于东经114.30 度至115.08 度、北纬28.17 度至28.40 度之间，属中亚热带温暖湿润气候区，地质情况复杂、分布小矿带多 以及多水系特点，地表土壤电阻率变化差异大、落雷机率大。因此，属雷电灾害多发区，且该炸药库地处位于较无人烟的山区，地势高，四周空旷，易遭受雷电的入侵。3.2 气候环境

宜丰县属中亚热带温暖湿润气候区。气候温和，雨量充足，四季分明，无霜期长达260 多天，年平均气温17.1℃、相对湿度84%、日照时数1634.8 小时，气候资源优越，温暖多雨、光热充足等气候特征，由于水热同期，极利于作物的生长，但也是气象灾害频繁之地，尤以雷电灾害为主给安全生产带来极为不利的影响。年平均雷暴日(20 年年平均)有65.3 天，4－ 8 月是宜丰县雷电灾害事故高发时期。3.3 地质条件

丘陵，地表覆盖黄土，有少量岩石。土壤电阻率测得为800Ω·m。3.4 周边环境

该炸药库地处山区，人员较少，围墙外有一门卫房，周边较远处有树木，无其他建筑物。3.5 内部结构该炸药库主要有两个建筑物，分别为炸药库和雷管库(见图1)，均为砖混结构。炸药库长10.5m，宽8m，高3.5m;雷管库长6m，宽4m，高3.5m。炸药库内存放TNT 炸药，雷管库内存放雷管和电雷管。存放物均为易燃易爆品。炸药库及雷管库内不设电气设施和电气照明，亦没有架空金属管道、埋地或地沟内的金属管道进出。门卫房内

有普通照明设施，线路采用埋地引入。炸药库和雷管库均为金属门窗(见图

2、图

3、图4)。窗户加铁栅，铁丝网，各自两道门均向外开启，由里望往外第一道门为包铁皮的 木板门，第二道门为防火门。

3.6 勘测分析及结论该地区年平均雷暴日为65.3 天，属于强雷暴区和雷电灾害多发区。据《建筑物防雷设计规范》规定: 凡制造、使用或储存炸药、火药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者，防雷类别应划为第一类防雷建筑物。且根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三 类，一类滚球保护半径为30m，应装设独立避雷针或架空避雷网进行保护，金属门窗等金属物均应做好防雷电感应措施［1］，该建筑物内不设电气设施和电气照明，亦没有架空金属管道、埋地或地沟内的金属管道进出，故不考虑防雷电波侵入。由于易燃易爆品易因电火花引起爆炸，故应做好防静电措施，勘测现场，绘制图纸如下: 4.1 直击雷防护

接闪器: 由于炸药库与雷管库距离较远无法采用单根针一起保护，故分别采取保护措施。具体操作: 炸药库的屋长的两侧，屋宽的中线上，距离建筑物4m 处分别装设一根独立避雷针，则两针距离18.5m，避雷针高10m，D ＜ 2槡h(2hr － h)，故采用双支等高避雷针进行计算保护范围。避雷针可保护最低点高度:hx = hr －(hr － h)2 +(D2)槡2 =30 －(30 － 10)2 +(18.62)槡2 ≈7.96m ＞ 3.5m在地面可保护的最窄宽度:b0 = h(2hr － h)－(D2)槡2 =10 ×(2 × 30 － 10)－(18.62)槡2 ≈20.33m ＞ 5.5m在该建筑物屋面所在平面上最小保护宽度:bx = h’(2hr － h’)－(D2)槡2 ≈6.30m ＞ 5.5m 由于雷管库较小，采用单根独立避雷针就足以保护。在雷管库屋长的中线上，距离建筑物后墙4m 设一根高为12 米的独立避雷针，在该建筑物3.5m 高度的保护半径rx: rx=槡h(2hr － h)－ hx槡(2hr － hx)≈9.94m＞ 9.1m 引下线: 独立避雷针采用自身的杆塔作为引下线。接地装置: 每座独立避雷针均应有其独立的接地装置，沿避雷针基座做闭合接地装置，避雷针与接地装置应不少于两处连接，接地电阻不应大于10Ω;采用长为2.5m，规格为50mm × 50mm × 5mm 的热镀锌角钢作为垂直地体，水平接地体采用40mm × 4mm 的镀锌扁钢，两垂直接地体之间的距离为角钢长度的两倍;三基独立避雷针的接地装置分别采用5 根角钢打入地中，距地面0.8m 深，并利用扁钢连接。扁钢与角钢的连接处应做好可靠焊接，并做好防腐措施［2］。具体的设计详图(见图5): 图5 炸药库防雷设计图1 ︰ 100 4.2 防雷电感应措施

炸药库和雷管库分别做一套防雷电感应接地装置: 在炸药库后面及两边距离建筑物1m 处，挖深为0.8m 的沟，在沟内每隔5m 打入一根角钢，共打入5 根，并利用扁钢将它们连在一起，可靠焊接。在雷管库后面及两边距离建筑物0.5m 处，挖深为0.8m 的沟，在沟内每隔5m 打入一根角钢，共打入4 根，并利用扁钢将它们连在一起，可靠焊接。以上防雷电感应接地装置与独立避雷针接地装置距离均大于3m。接地装置工频接地电阻不应大于10Ω。仓库内各金属部件，金属构架，金属门窗等均应采用截面不小于35 mm2 的铜导线就近接到等电位排上，再与防雷电感应接地装置相连。分别在炸药库、雷管库进门处安装防静电门帘以消除人员进出带来的静电，在炸药库库房卸车点设置一个静电泄放装置，供汽车装载和卸货时清除静电使用。防静电门帘及静电泄放装置都必须采用截面不小于25 mm2的多股铜芯导线与防雷电感应接地装置可靠连接［3］。建筑物与接地装置应不少于两处连接。(下转第127 页)(上接第113 页)4.3 其他

门卫房处于避雷针保护范围内，故不再另设直击雷防护。门卫房内有普通照明设备，通过一根线引入，在电线进线处应安装一套电源避雷器，为单相电源避雷器，通流量为20KA，并应做好接地。线路应埋地引入，埋地长度应满足L≥2槡ρ，且不小于15m。应预留几处检测点。5 防雷效果分析及运行维护

根据《建筑物防雷设计规范》的要求结合该仓库的实际情况设计，完全符合规范的要求。其防雷保护效果符合标准。防雷装置安装合格，投入使用之后，平常还需定期检查及维护，易燃易爆场所的防雷装置每半年检测一次。

第五篇：低压供配电系统雷电防护措施

低压供配电系统雷电防护措施

雷电或大容量电气设备的操作会在供电系统内外产生电涌，其对供电系统和用电设备的影响已成为人们关注的焦点。低压供电系统的外部电涌主要来自于雷击放电，它由一次或若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流。一个典型的雷电放电过程包括两次或三次闪电，每次闪电之间大约相隔1/20s的时间。大多数闪电电流在10~100kA之间降落，其持续时间一般小于100μs.供电系统的内部浪涌主要来自于供电系统中大容量设备、变频设备和非线行用电设备的使用。供电系统的内、外部浪涌会对一些敏感的电子设备造成损坏，即使是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源部分或整个电子设备损坏。在雷电对设备造成的损害事故中，由电源线引入的雷电波占有相当大的比例，所以对电源线路的安全防护显得格外重要。雷 电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。在此，我仅介绍一下电源防护。

一、电源系统的防雷保护对象

根据国际电工委员会所拟定的IEC1312《闪电电源脉冲的防护》标准，一般电源系统(不包括发电系统)、应在其LPZI雷电保护区。在此区域，不易遭受直击雷，所感应的雷电电流不大于20KA，电压不高于6KA。其防雷保护对象有两个方面：

1、电源输入、输出端口的防雷

不同电源系统设备千差万别，这里以通信电源为例。通信电源一般有交流配电、直流配电、整流模块、监控模块等单元。交流配电单元整流模块的输入端都应设计防雷 网络来吸收雷电流，抑制雷电引起的尖峰电压。这样对整流系统来说，理想的情况是，交流配电单元的防雷网络吸收掉大部分雷电流，并将浪涌电压抑制在远低于6KA的水平，整流模块内的防雷网络再吸收掉剩下的雷电流，并将浪涌电压箝位在模块内器件能承受的水平。这样，才能保证电源系统既有效防雷，又能尽量延长防雷器件的寿命。

2、电源通信端口的防雷

当电源系统通过电话线进行远程通信时，通信电缆就可能引入雷电。雷电进入电源系统通信用的调制解调器或系统的端口时，就可能使其损坏。通信线路的防雷首先要了解线路上的电压水平，据此来选择防雷器件。其次，要注意不能影响通信质量，如产生误码等

二、电源防雷器的配置

防雷器又称等电位连接器、过电压保护器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于电源线防护的防雷器称为电源防雷器。鉴于目前的雷电致损特点，雷电防护尤其在防雷整改中，基于防雷器防护方案是最简单、经济的雷电防护解决方案。防雷器的主要作用是瞬态现象时将其两端的电位保持一致或限制在一个范围内，转移 有源导体上多余能量。进入地下泄放，是实现均压等电位连接的重要组成部分。防雷器的一些主要技术参数：额定工作电压、额定工作电流，特批串并式电源防雷器的载流量。

1、TN-C系统防雷保护

TN-C系统：俗称三相四线制，供电系统中相线与零线并行敷设，由于从变压器中心点引来的N线在该处接地，因此安装防雷器时可在相线与零线之间安装防雷模块，但在有些情况下，由于零线与接地情况不好，接地电阻过大，此时可在配电箱近旁立柱的主钢筋中引一地线，作为防雷电源地。

2、TN-S系统防雷器的配置

PE线与N 线在变压器低压侧出线端相连并与大地连接，而在后面的供电电路中PE线与N线分开布放，因此在选用和安装防雷器时需要分别在相线与PE线之间以及N 线和PE线之间进行保护。

3、TN-C-S系统防雷器的配置

TN-C-S系统是TN-C和TN-S两种系统的组合，其中第一部分是TN-C系统，第二部分为TN-S系统，其分界面在N线与PE线的连接处。该系统一般用在建筑物由区域变电所供电的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处作重复接地，进户后变成TN-S系统。

根据《低压配电设计规范》中的有关条文，建筑电气设计选用TN系统时应作等电位连接，消除自建筑物外沿PEN线或PE线窜入的危险故障电压，同时减小保护电器动作不可靠带来的危险，有利于消除外界电磁场引起的干扰，改善装置的电磁兼容性能。TN-C-S系统的N线和PE线，在变压器低压侧就合为一条PEN线，这时只需在相线与PEN线之间加装防雷器。在进入建筑物总配电屏后，PEN线又分为N线 和PE线两条进行独立布线，PEN线接在建筑物内总等到电位接地母排上并入地。因此进入配电屏以后，N 线对PE线就安装防雷器。

4、TT系统防雷器的配置

N线只在变压器的中性点接地，它与设备的保护接地是严格分开的，因此在选用防雷器时需要在相线与N线之间以及N线与地线之间进行保护。

5、IT系统防雷保护

IT系统：俗称三相三线制，IT系统中变压器中性点不接地或大电阻接地，线路中无工作零线。此种供电系统适于三相对称负载，常用于工厂供电系统中给电动机供电。其防雷保护需在负载的输入侧做一接地体，作为系统防雷保护地。

对不同的供电系统中SPD的安装位置，原则上应安装在各雷电防护区的交界处，其接地端应就近接到等电位连接带上，但由于各种原因，SPD的安装位置不会正好 设在雷电交界处附近，此时B级SPD 应安装在建筑物内总等电位连接端子处，实行多级保护的末端SPD应靠近被保护设备安装。

三、分级防护

由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放，对于有可能发生直接雷击的地方，必须进行CLASS —I的防雷。第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，对于前级发生较大雷击能量吸收时，仍有一部分对设备或第三级防雷器而言是相当巨大的能量会传导过来，需要第二级防雷器进一步吸收。同时，经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP，当线路足够长感应雷的能量就变得足够大，需要第二级防雷器进一步对雷击能量实施泄放。第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。

1、第一级保护

目的是防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区，将数万至数十万伏的浪涌电压限制到2500—3000V。

入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器，其雷电通流量不应低于60KA。该级电源防雷器应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防雷器。一般要求该级电源防雷器具备每相100KA以上的最大冲击容量，要求的 限制电压小于1500V，称之为CLASS I级电源防雷器。这些电磁防雷器是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸引高能量浪涌而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压（冲击电流流过电源防雷器时，线路上出现的最大电压称为限制电压）为中等级别的保护，因为CLASS I级保护器主要是对大浪涌电流进行吸收，仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备的。

第一级电源防雷器可防范10/350μｓ、100KA的雷电波，达到IEC规定的最高防护标准。其技术参考为：雷电通流量大于或等于100KA（10/350μｓ）；残压值不大于2.5KV；响应时间小于或等于100ns。

2、第二级防护

目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到1500—2000V，对LPZ1—LPZ2实施等电位连接。

分配电柜线路输出的电源防雷器作为第二级保护时应为限压型电源防雷器，其雷电流容量不应低于20KA，应安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电处。这些电源防雷器对于通过了用户供电入口处浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相45kA以上，要求的限制电压应小于1200V，称之为CLASS

II级电源防雷器。一般用户供电系统做到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了

第二级电源防雷器采用C类保护器进行相—中、相—地以及中—地的全模式保护，主要技术参数为：雷电通流容量大于或等于40KA(8/20μｓ)；残压峰值不大于1000V；响应时间不大于25ns。

3、第三级保护

目的是最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到1000V以内，使浪涌的能量有致损坏设备。

在电子信息设备交流电源进线端安装的电源防雷器作为第三级保护时应为串联式限压型电源防雷器，其雷电通流容量不应低于10KA。

最后的防线可在用电设备内部电源部分采用一个内置式的电源防雷器，以达到完全消除微小的瞬态过电压的目的。该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相20KA或更低一些，要求的限制电压应小于1000V。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备具备第三级保护是必要的，同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

对于微波通信设备、移动机站通信设备及雷达设备等使用的整流电源，宜视其工作电压的保护需要分别选用工作电压适配的直流电源防雷器作为末级保护。

4、根据被保护设备的耐压等级，假如两级防雷就可以做到限制电压低于设备的耐压水平，就只需要做两级保护，假如设备的耐压水平较低，可能需要四级甚至更多级的保护。第四级保护其雷电通流容量不应低于5KA。

四、电源防雷器分级防护的一般配置

配置电源防雷器时应注意以下事项

1、若电源进线为架空线，则在电源总配电柜处安装标称通流容量在20KA（10/350μｓ）及以上的开头型电源防雷器，其放电电压Usg≥4Uc（Uc为最大工作电压）;也可安装标称通流容量在80KA(8/20μｓ)以上的限压型电源防雷器,标称导通电压Un≥4Uc,响应时间小于或等于100ns,该电源防雷器作为一级防护.2、若电源进线为埋地引入电缆且长度大于50m,则在电源总配电柜处安装标称通流容量在60 KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥4Uc、响应时间小于或等于100 ns的电源防雷器作为一级防护。

3、在楼层电源的分配电箱上应安装标称通流容量在40 KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥3Uc、响应时间小于或等到于50ns的电源防雷器作为二级防护。

4、在设备前应安装标称通流容量在20 KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥2.5Uc、响应时间小于或等到于50ns的电源防雷器作为三级防护。

5、对于重要的电子设备和计算机机房，在不间断电源后宜安装标称通流容量在10KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥2Uc、响应时间小于或等到于50ns的电源防雷器作为精细防护。

6、在二次（直流）电源的设备前宜安装低压直流电源防雷器，其标称容量大于或等于10 KA(8/20μｓ)，标称导通电压Un≥1.5Uz（Uz为直流工作电压），响应时间小于或等于50ns。

为防止电源防雷器老化造成短路，电源防雷器安装线路上应用过电流保护装置；宜选用有劣化显示功能的电源防雷器。

五、电源系统SPD的安装：

1、雷电会在配电线路上感应出雷电过电压，它既可能是相线对地或中性线对地的感应过电压，也可能是相线与中性线之间的感应过电压。在不同的配电系统中SPD的 安装方法是不一样的：TN系统一般采用相线、中性线分别对地加装过压型SPD的方式；TT系统一般采用相线分别对中性线加装过压型SPD的方式，中性线对 地采用放电间隙SPD。

2、根据GB50343-2004中规定，电源线路浪涌保护器的安装应符合下列规定：

2．1、电源线路的各级浪涌保护器应分别安装在被保护设备电源线路的前端，浪涌保护器各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相线连接。浪涌保护器的接线端与配电箱的保护接地线（PE）接地端子板连接，配电箱接地端子板应于所处防雷区的等电位接地端子板连接。各级浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜超过0.5米。

2．2、带有接线端子的电源线路浪涌保护器应采用压接；带有接线柱的浪涌保护器宜采用线鼻子与接线柱连接。

3、如果各级电源的SPD单独安装，则应首先确定各级SPD的安装位置，保证各级间的导线长度符合《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中的有关要求，满足各级能量配合的要求，并且注意最后的一级SPD的安装点与所要保护的设备间的导线距离尽量短，避免在设备前端的线路上产生的感应电压进入设备。在由直流电源供电的设备机房内，在开关电源直流输出端要安装直流浪涌吸收保护器。

六、接地

1、接地的目的和种类：

接地是利用大地作为接地电流回路，在电气设备与大地之间实现低阻抗的电气连接，它将设备接地处的电位固定为所允许的值。接地的目的一是为设备的操作人员提供 安全保障；二是防止设备损坏和提高设备工作的稳定性。接地电位的大小，除与电流的幅值和波形有关外，还和接地体的几何尺寸及大地的电磁参数有关。

在电气设备中，按照接地用途的不同，可分为工作接地、保护接地、屏蔽接地和防过电压接地。

2、电源防雷器接地时应注意以下事项：

2．1为了使接地电位相等，被保护设备与防雷器必须再用一个接汇集排。

2．2为了减小防雷器泄放的雷电流在接地引线上形成残压，防雷器的接地线应尽可能短、粗、直。

2.3为了使被保护设备的地电位与接地汇集排的地电位相等，设备的保护接地线中不能有电流流过，接地连接线可适当加长。

2．4避雷针（带）引下线和其他干扰电流不能流过设备与防雷器用的接地汇集排，以免造成接地汇集排上各连接点的电位不相等。

3、电源装置接地的分类

目前在我国应用的各种电源装置的接地种类繁多，归纳起来可分为以下几类

3.1给电源装置供电电源中性点的工作地：指稳定的供电系统中性点电位的接地；

3.2电源装置的防雷保护接地：指在雷雨季节为防止雷电过电压的保护接地；

3.3电源装置的安全保护地：指为防止接触电压及跨步电压危害人身和设备安全，而设置的微电子装置金属外壳的接地； 3.4电源装置直流系统地又称为逻辑地、工作地，它为微电子装置各个部分、各个环节提供稳定的基准电位（一般是零点位）。这个地可以接大地，也可以仅仅是一个公共点。系统地如果与大地不相连，即系统地处于悬浮工作状态，称之为浮空地；

3.5电源装置的屏蔽地：为抑制各种干扰信号而设置的，屏蔽的种类很多，但都需要可靠的接地。结束语：

雷电防护将是个系统工程，雷电防护的中心内容是泄放和均衡：

1.泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放，并且应符合层次性原则，即尽可能多、尽可能远地将多余能量在引入通信系统之前泄放入地；层次性就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。

2.均衡就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。

电源系统的防护只是雷电防护中的一部分，更科学更详细的做法还需要我们进一步的研究。