防雷工程基本知识.docx

1、防雷工程基本知识防雷工程基本知识1: SPD的接地线径？2:与SPD相配合的微型断路器如何选型？3：可否使用熔断丝？应注意那些问题？4:是否所有的SPD前都装熔断装置？5: /3+NPE和/4的SPD前面装设什么样的微断？为什么？6:开关型SPD和限压型SPD的区别？7： RS485总线防雷的衰减会不会很大？8:雷电保护产品的称呼有好几种，有什么区别？9:普通电子产品上使用的氧化锌压敏电阻和防雷产品上使用的氧化锌压敏电阻有什么不同？10:电源是否要按照 GB50057-94 (2000版)设计A B、C D四级保护？11:氧化锌压敏电阻 SPD能对电源过压起到保护作用吗？12:在D级、C级SP

2、D保护产品中，最大持续工作交流电压( Uc)的选择有什么要求？13:许多用户认为，多少年来电器设备没有遭受过雷击，现在电源系统安装 SPD是否有必要？14:选用8/20 gs和10/350 gs的区别是什么？15:有的厂家推荐 B级、C级、D级尽量选用 30kA (10/350 gs)、 100kA (8/20 gs)和 40kA (8/20 gs)的产品,为的是可 * 性高？16:选用氧化锌防雷电涌保护器，静态漏电流是否越小越好？17:为什么氧化锌压敏电阻防雷电涌保护器，经过放电后，它的压敏电压发生变化？18:有的厂家说产品保护绝对可 * ，真的是这样吗19:氧化锌压敏电阻电涌保护器的热脱扣

3、机构是什么原理？20:能否控制电涌保护器的放电电流，使它不发生过放电损坏？21:氧化锌压敏电阻电涌保护器的压敏电压是怎样定义的？22:电涌保护器的印字标志 Un、Up Uc各代表什么含义？23：为什么氧化锌压敏电阻电涌保护器标识有的只标 Imax ，有的只标 In ？24:在不同的接地系统，SPD3+1的使用方法有什么区别？25：为什么 3+1 不全部使用气体放电器？26:为什么在SPD的回路中要安装熔断器或断路器？27: SPD安装在空气开关的后面，在发生放电时是否会引起误动？28:能否只安装 D级SPD节省开支？29:雷电是怎样形成的？30:什么叫跨步电压？30:什么叫跨步电压？31:在一

4、类防雷中为什么在安装的独立避雷针（包括其防雷接地装置）至少距被保护的建筑物之间距离3 米32:什么叫均压环？在建筑防雷设计时，对均压环的设计有什么要求？33:在各类防雷中对引下线和天面网格有什么要求？34:在高土壤电阻率地区，降低防直击雷接地装置的接地电阻 宜采用什么方法？35 :什么叫雷电的反击现象？如何消除反击现象？36:金属油罐在防直击雷方面有什么要求？37:阴极保护装置通常采用什么材料？为什么？38:雷电防护措施包括哪些部分？39:直击雷防护目的是什么？按现代防雷技术要求，直击雷防护采用哪些措施？40:什么叫感应雷？感应雷防护的目的是什么？应采取哪些防护措施？41 :接地的种类有哪些？

5、42:电子设备的接地方式及接地电阻要求如何？43:何谓雷电电磁脉冲？44 :在防雷区之间的交界处应如何做等电位处理？45:氧化锌避雷器的工作原理是什么？47：避雷器的种类主要有哪些？49：明敷防雷引下线近地端为什么要加以保护？50：防雷引下线设置断接卡子的目的是什么？51：利用建筑物钢筋混凝土中的结构钢筋作防雷网时，为什么要将电气部分的接地和防雷接地连成一体即采取共 同按地方式？52：周围无高层建筑。低压架空线引入建筑物时，为什么要将进户杆的瓷瓶铁横担接地？53：装有避雷带的屋顶上，安装风机等电气设备后，如何进行防雷措施？54：装有避雷带的水塔顶上有一只航空灯，该航空灯的电源线敷设时要注意什么

6、问题？55：多层建筑的防雷装置如何施工？56：办理新建筑物的防雷手续，须提交哪些资料？1： SPD 的接地线径？答：数据线：要求大于 2.5mm2 ；当长度超过 0.5 米时要求大于 4mm2 。 YD/T5098-199 8。电源线：相线截面积 S 16mm2 时，地线用S ;相线截面积16mm2 S 35mm2 时，地线要求 S/2 ; GB 50054 第2.2.9 条。2：与 SPD 相配合的微型断路器如何选型？答： Asafe 开关型模块由于其损坏方式为开路，因此可以不用装微型断路器；第一级模块，如AM1-40，需要选用63A的分断电流能力为10KA的D型微型断路器；第二级模块，如

7、AM 2-20 ，需要选用 32A 的分断电流能力为 6.5KA 的 C、D 型微型断路器，由于其工作曲线 In 值的不同，因此推荐使用 D 型；第三级模块，如 AM3-10 ，需要选用 16A 的分断电流能力为 4.5KA 的 C、D 型微型断路器，由于其工作曲线 In 值的不同，因此推荐使用 D 型。3：可否使用熔断丝？应注意那些问题？答：可以使用防雷熔断丝，但不能使用一般熔断丝；我们使用的防雷熔断丝，规格是 VSP-10 0KA 、70KA 、40KA 、20KA 。防雷熔断丝是对雷电脉冲进行响应，一般熔断丝是对工频或直 流电流进行响应。使用熔断丝和使用微型断路器的区别在于： 1 、熔断

8、丝的过电流工作曲线受环境温度影响大，对过电流的断开没有微型断路器可 * ; 2、座装的熔断丝在受到 8/20 口 s雷电过电压冲击的时候，会从底座中跳出来，使 SPD 无法正常工作； 3、焊接的熔断丝当 SPD 劣化以后，无法象微型断路器那样在小于 5s 的时间内断开，易发生短路和火灾危险，不符合 GB 50054 和 GB 50057 标准的要求。4：是否所有的 SPD 前都装熔断装置？答：不是。开关型模块由于其损坏方式为开路，因此可以不用装微型断路器等熔断装置。5：/3+NPE 和 /4 的 SPD 前面装设什么样的微断？为什么？答： /3+NPE 的 SPD 前装设 3P 的微型断路器，

9、 /4 的 SPD 前装设 4P 的微型断路器。6：开关型 SPD 和限压型 SPD 的区别？答：开关型 SPD 为间隙放电型器件，其雷电能量泻放能力大，在线路上使用的主要作用是泄 放雷电能量；限压型 SPD 为氧化锌压敏电阻器件，其雷电能量泻放能力小，但其过电压抑制 能力好，在线路上使用的主要作用是限制过电压。因此，一般在建筑物入口处选用如 Asafe系列的开关型 SPD 来泄放雷电能量， 然后， 在后级电路使用如 AM 系列的限压型 SPD 来限制 因前级雷电能量泻放后，在后级线路产生的高过电压。两种 SPD 需配合使用，方能保证配电 线路中设备的安全。7：RS485 总线防雷的衰减会不会

10、很大？答：不会。对于 6V 的频率传输特性为 2MHz 的 RS485 线路，其线路损耗要求小于 40dB ， 而我们在该线路使用的 RJ45-V11E1/4S 、 SR-E06V/2S 、 SR-E06V/4S 、 DB09-V11/9 、DB25-V11/25 等产品， 其频率传输特性为 10MHz 下的插入损耗小于 0.2dB ，因此衰减不会 很大，几乎没有信号衰减。8：雷电保护产品的称呼有好几种，有什么区别？答：本质上没有什么区别，都是对浪涌电压进行放电的器件，简称为 SPD 。根据不同的应用 场所，大体上可分为供电系统保护、 计算机网络系统保护、 过程控制保护。 称为 “电涌保护器”

11、 更确切。9：普通电子产品上使用的氧化锌压敏电阻和防雷产品上使用的氧化锌压敏电阻有什么不同？答：雷电保护用的氧化锌压敏电阻具有放电电流大，限制电压低，具有较大的能量耐受能力； 而普通电子产品上使用的氧化锌压敏感电阻不具备这些特点。10：电源是否要按照 GB50057-94 （2000 版）设计 A、B、C、D 四级保护？答：不是！ IEC61643-12 （考虑 0.8 的安全系数）和 GB50057-94 （2000 版）把 220/3 80电源从电源设备处到终端设备的绝缘耐冲击电压额定值分为四级，既 A6kV、B4kV、C 2.5kV、D 1.5kV，与保护分级是两回事。为了实现把浪涌电压

12、限制在设备能承受的水平内， 分设几级保护完全取决于实际情况。 就是说为了能实现把浪涌过电压限制在设备能承受 的水平内，需要几级保护就设几级保护。但一定要按逐级分流、分级保护的方法，才能保证 SPD 即有很长的寿命，又能把电源系统雷击浪涌电压限制在设备能承受的水平内。11：氧化锌压敏电阻 SPD 能对电源过压起到保护作用吗？答：不能！浪涌电压是指迭加在电源上的瞬间脉冲，是存在时间极短的阶跃函数（几百 口 S。而电源过压是指电源电压持续偏高的现象，是存在时间较长的稳态函数（几秒 - 几分钟），对称性偏高是电网波动或电网负荷出现大的变化引起， 非对称偏高由电源系统出现接地故障或单 相特大负荷变动引起

13、。 SPD 通流时，强大的涌流在导通电阻上的电压降就是被保护的电压 Up ， 这个电流能量引起 SPD 发热。当发热温升超过氧化锌压敏电阻的极限时，将出现不可恢复性 损坏。 由于浪涌电压持续的时间非常短暂， 因此巨大的涌流引起的氧化锌压敏电阻发热不足以 超出极限值，而电源过压尽管电流小，但持续的时间长， MOV 很快升温到损坏的极限值。因 此 SPD 不能用于电源系统过压保护！12:在D级、C级SPD保护产品中，最大持续工作交流电压（ Uc ）的选择有什么要求？答： GB50057-94 （ 2000 版）规定了在不同接地系统的 Uc 值，生产厂家一般能提供不同级别的几种 Uc 值供选择，对于

14、 220V/380V 的电源系统，考虑到电源的波动性， D 级通常选择Uc=275V ，它的限制电压 UpW 1200V，在C级通常选择Uc=385V 或420V，它的限制电 压UpW 1800V 或1900V，在B级通常选择 Uc=550V 或510V，它的限制电压 UpW 2500V。有的用户提出在 D级应该选择Uc=385V ，理由是当发生电源接地故障引起电压升高时， 不至于损坏SPD，殊不知它的限制电压超出了 1500V （ Up 1800V ），设备将得不到很好的保护。接地故障引起的电源电压升高毕竟是极少出现的故障，所引起的设备损坏不属于 SPD保护的范畴。1 3 ：许多用户认为，

15、多少年来电器设备没有遭受过雷击， 现在电源系统安装 SPD 是否有必要？答：工作中电器发生损坏，我们基本上怀疑厂家的产品质量不行，很少从电源系统寻找原因。70 年代我国的公路条件很差，即便是进口汽车故障率也非常高（使用寿命也不长），人们总 是抱怨汽车质量不好， 很少从公路上寻找原因。 过去我们没有很好的认识浪涌电压给电器设备 造成的损坏，以至于许多进口电器设备造成的损坏，以至于许多进口电器设备被判停用！笔者 亲身经历的几件事：我国一石化炼油厂 98 年进口了 2 台法国产 UPS 电源，用于后备电源保 护，第 1 个月其中的一台电源整流元件击穿损坏，后来的几年法国同类电源均被排除使用； 99

16、年我国一内燃机厂动力控制系统西门子公司的计算机接口板，多次无故损坏，检查发现 IC元件击穿损坏 （引脚有明显飞弧痕迹） ，后来的几年西门子公司的计算机接口板均被排除使用； 2000年我国一钢厂自备电厂的 2台3000kW 高压电动机，2年中因操作真空断路器，操作 过电压把绕组击穿损坏了 3次，仅用于维修的费用达 80多万类似问题比较普遍。安装 SPD 是一种预防性的措施，预防的目的，是存在着发生的可能，因此正确判断发生的可 能就成了问题的焦点。我们不排除一些商家、厂家夸大宣传，盲目性的使用 SPD 确有其事。14:选用8/20 口 s和10/350 口 s的区别是什么？答：防雷击保护的选用，分

17、为 4个等级，IEC61312-1 规定：10/350 口 s是首次雷击波型， 用于电源的第一级（ A 级）保护，值得注意的是这只是雷击波的测试波型，而不是雷电的实际 波型；8/20 口 s是用在首次后的B级、C级、D级雷击保护，二者在本质上是没有区别，只是 反映了保护器件能分流雷电流能量大小而已！15:有的厂家推荐 B级、C级、D级尽量选用30kA （ 10/350 口 s）、100kA （8/20 口 s）和 40kA （8/20 口 s）的产品，为的是可*性高？答：避雷针已把雷电流的绝大部分分流到地，剩下的部分 *SPD 进一步分流，选型设计中比较 遵从的最大的雷电流是 210KA 。空

18、旷的场地， 选用大通流能量完全有必要， 如在铁路沿线使用的 SPD 损坏率就说明这个问题。 但在工矿企业、楼堂馆所、民用住宅等城市建设中，周围建筑多，完全没有必要选用这么大规 格的 SPD ！厂家推荐往往夹着商业利益的驱动！试想在几十年的生活中，有多少这么大的雷 击？雷电流被多次分级分流后，到达终端时的能量已经非常的小，在 D 级选用 10kA 足矣！ 雷击浪涌电压经过逐级分流后，能量逐渐减少，另一方面随着线路的传输，能量也在不断的衰 减，完全没有必要选用大通流规格的 SPD ，使成本上升。16：选用氧化锌防雷电涌保护器，静态漏电流是否越小越好？答：不是！反映氧化锌压敏电阻电涌保护器的重要技术

19、指标之一是在多次额定通流后的漏电流变化率，而不是初始漏电流的大小，一个合格的 SPD初始漏电流一般不大于 40 口 A。多数国产的电涌保护器，初始漏电流都很小（多数小于 5 口 A）,但承受额定通流放电后，漏电流开始增大，并且随着放电次数的增加，漏电流持续增大加，当漏电流增加到一定值时， SPD 开始发热，劣化速度变快，极易引起火灾，这是非常危险的！多数进口的电涌保护器初始漏电流都 比较大（5-30口 A ），但经受多次额定通流放电后，漏电流确增加的很少，这是非常重要的指 标。漏电流变化大的电涌保护器，安全性、可 * 性及使用寿命都较低，漏电流变化率越低，电涌保护器使用的安全性和可 * 性以及

20、使用寿命越高。17：为什么氧化锌压敏电阻防雷电涌保护器，经过放电后，它的压敏电压发生变化？答：氧化锌压敏电阻在大电流放电状态时，部分晶界层会遭到永久性的破坏，如果遭到破坏的 晶界层呈破裂性质，那么压敏电压向 -方向（降低方向）发展，漏电流增加的较快；如果遭到 破坏的晶界层呈破裂性质，那么压敏电压向 + 方向（增加方向）发展，漏电流增加的很少，多 数进口的氧化锌压敏电阻电涌保护器在大电流放电后，压敏电压向 + 方向（增加方向）发展， 漏电流变化率很小。18：有的厂家说产品保护绝对可靠，真的是这样吗？答：这取决于雷电发生的情况，雷击的能量很难估计有多大，可以肯定的说，对于直接落雷， 很难有什么保护

21、器能逃脱损坏， 厂家的承诺不知有什么依据。 保护的可能性一方面来自保护元 件，另一方面来自设计方案。事实中，许多保护失败就是因为设计不当引起。从雷电破坏的各 性情况看，保护器只能在某种程度上降低雷击损坏的程度，完全杜绝是很难做到的！19：氧化锌压敏电阻电涌保护器的热脱扣机构是什么原理？答：氧化锌压敏电阻电涌保护器的热脱扣机构是一个温度控制脱扣机构， 在导电极与氧化锌压 敏电阻连接的部位，使用低温焊锡材料进行焊接，根据 GB18802.1-2002 中 7.7.2.1 条， 氧化锌压敏电阻电涌保护器放置在环境温度为 80 C +5K的加热箱中保持24h，电涌保护器的热脱扣机构不应动作。在室内安装

22、使用的 SPD其上限温度控制在120 C以下，因此电涌保护器的热脱扣机构使用在这个温度内脱扣的低温焊锡材料进行焊接， 当出现温度超限时， 低温焊 锡材料熔化，连接部位在储能弹簧的作用下，使其迅速分离脱扣，断开与电源的连接，达到保 护目的。20：能否控制电涌保护器的放电电流，使它不发生过放电损坏？答：目前还不能进行控制！放电电流的多少取决于以下因素： 1 、电涌电压， 2、电涌保护器 的限制电压值。在相同的限制电压情况下，电涌电压越高，放电电流也越大；在相同的电涌电 压的能量下，限制电压越低，通过的放电电流也越大。21：氧化锌压敏电阻电涌保护器的压敏电压是怎样定义的？答：压敏电压是指通过一个电流

23、时，在器件每端测得的电压，因此，谈到氧化锌压敏电阻电涌 保护器的压敏电压，必须说明通过的是多大的电流。在氧化锌压敏电阻的产品手册中，通常给 出的是 1mA 或 0.1mA 电流时的压敏电压。22：电涌保护器的印字标志 Un、Up 、Uc 各代表什么含义？答：Un表示SPD标称工作电压，Up表示SPD在额定放电电流的情况下的限制电压， Uc表示可以加在 SPD 两端连续持久的最大交流电压有效值或直流电压。23：为什么氧化锌压敏电阻电涌保护器标识有的只标 Imax ，有的只标 In ？答： In 是一个可以承受多次放电而不改变技术性能的值， Imax 是一个可以承受的最大极限放 电电流， 经过 I

24、max 放电后不考虑技术性能改变。 只标 Imax 的产品， 易给使用者造成产品放 电电流指标高于同类产品的错觉，选用时应特别注意！24：在不同的接地系统， SPD3+1 的使用方法有什么区别？答： 1 、TT 接地系统： GB50057-94 （ 2000 版）标准规定， L1 、L2 、L3 对 N 线接三只 SP D ，能有效的拦截相线浪涌电压。 当雷电浪涌使 SPD 导通放电时，巨大的涌流瞬间流向 N 线， 使 N 线电位上升， 所以必须给 N 线提供一个放电电流通道。 对 N 线的放电， 要求限制电压低， 通流大。气体放电器在放电时，只有电弧电压，限制电压很低，可以承受很大的放电电流

25、，不 存在劣化失效问题，在 TT 系统， SPD 的安装位置不同，使用方法有差异。 SPD 安装在 RCD （漏电保护器）的进线端， L-N 保护，使用 3 极氧化锌压敏电阻电涌保护器， N-PE 使用气体 放电器，简称 3+1 组件；当 SPD 安装在 RCD 出线端，使用 4 极 L-PE 、N-PE 保护。在实际 应用中，极易被忽视。2、 IT接地系统：在IT接地系统，使用三极 SPD （ 3P）。由于系统不接地或小电流接地，因此 SPD 的放电通道不像 TT、 TN 系统，可等效为相线三角连接保护。3、 TN 接地系统：在变压器出口处 PE 线与 N 线在一个接地点引出（还未分开），因

26、此 SPD 的接线方式变为L1、L2、L3对PEN安装三个SPD，称为3极（此点看作TN-C ）。放电 电流通过PEN线入点，当PEN线分开后，保护接线方式为 L1、L2、L3、N对PE安装四个 SPD ，称为 4 极（此点为 TN-S ），放电电流通过 PE 线入地。而 N-PE 间即可以使用压敏电 阻型 SPD 也可以使用气体放电器，就其保护效果来看，差别不大。接地系统的变化，设计时是灵活多样的，如下图：25：为什么 3+1 不全部使用气体放电器？答：气体放电器的特点是重复放电寿命高，限制电压低，放电电流大。放电发生时，器件两端 呈现的是电弧电压，浪涌消失后，由于器件两端呈现的是电弧电压低

27、于电源电压，会有电源电 流流入，使放电结束滞后于浪涌电压的消失，电源电压会出现瞬间下跌（此时流入气体放电器 的电流， 称做续流） ，另外气体放电器的反应时间比压敏电阻慢， 这对一些用电设备是不利的。 因此 3+1 组合不能全部使用气体放电器。26：为什么在 SPD 的回路中要安装熔断器或断路器？答： SPD 的内部核心是一个氧化锌压敏器件，氧化锌是由晶粒组成，晶粒被具有 P-N 结半导体结构的晶界层隔开， 这些晶界层决定了压敏电阻的 V-I 特性。 当浪涌电流通过压敏电阻超过 了它的承受能力时，瓷体中将有部分晶界层被损坏，致使压敏电压下降，严重时将被击穿。随 着放电次数的增加，性能逐渐下降，当

28、失效损坏时，往往是短路的形式。当突发性的特大浪涌 通过 SPD 时，热量还来不及传递到热熔断机构，氧化锌压敏器件就已经损坏，如果是炸裂性 损坏，放电通路自然被切断，如果短路性损坏，由于热量没达到热熔断切断电源，此时，必须依* 熔断器或断路器切断电源。27：SPD 安装在空气开关的后面，在发生放电时是否会引起误动？答：不会！因为雷电浪涌的时间是微秒级，而空气开关的动作时间是毫秒级， SPD 放电不足 以引起空气开关动作。但不排除特殊情况下持续时间长的浪涌放电，引起空气开关动作。28:能否只安装 D级SPD，节省开支？答：不能！ IEC61312 给出了分级保护的概念，规定了雷击保护采用逐级分流的

29、方法。 雷电浪 涌电流能量非常大，如果单 *D 极既要达到泄放极大的雷电电流、又要把限制电压做的很低， 其结果是 SPD 的寿命非常短， 特别是我们没能及时的更换已损坏的 SPD 时，电器设备将完全 暴露在没有任何保护的状态下， 在雷击发生时， 那将是很危险的！ 采用了逐级分流的保护方案， A 级和 B 级是为下一级做了预备保护（好比后勤工作），实质性的保护是 D 和 C 级，就是说 没有前级的分流保护，后面的 D 级或 C 级长寿命工作是不可能的！29:雷电是怎样形成的？答: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

30、，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。30:什么叫跨步电压？答:跨步电压是雷电击中地面物，雷电流泄入大地并在土壤中散流开，由于土壤电阻率有一定 分布，雷电流在地面上各点间就出现电位降，

31、 * 近雷击点，电流密度越大，电位降也就越大。 如果人站在或行走在落雷点附近， 在两脚间的电位降可使雷电流通过两脚和躯干的下部， 人就 会被击伤。这两脚间的电位降叫 跨步电压 。31：在一类防雷中为什么在安装的独立避雷针（包括其防雷接地装置）至少距被保护的建筑物之间距离3米。答：为了防止独立针遭直击雷击时对被保护物的反击。32：什么叫均压环？在建筑防雷设计时，对均压环的设计有什么要求？答：均压环是高层建筑物为防侧击雷而设计的环绕建筑物周边的水平避雷带。 在建筑设计中当高度超过滚球半径时（一类 30 米，二类 45 米，三类 60 米），每隔 6 米设一均压环。在设 计上均压环可利用圈梁内两条主

32、筋焊接成闭合圈， 此闭合圈必须与所有的引下线连接。 要求每 隔 6 米设一均压环，其目的是便于将 6 米高度内上下两层的金属门、窗与均压环连接。33：在各类防雷中对引下线和天面网格有什么要求？答：引下线和天面网格通常用镀锌圆钢不小于 0 8。一、二、三类对应引下线间距不大于 12米、 18 米、 25 米；一、二、三类对应的天面网格 5*5 平方米（ 4*6 平方米）、 10*10 平方 米（8*12 平方米）、 20*20 平方米（ 16*24 平方米）。34：在高土壤电阻率地区，降低防直击雷接地装置的接地电阻 宜采用什么方法？答：规范 P26 第 4.3.4 条，在高土壤电阻率地区，降低接地电阻可采取下列方法之一：（ 1 ） 采用多支