雷电与防护复习资料

防雷保护区：划分防雷保护区是根据建筑物的隔墙、房间和设备，金属立面、钢筋和金属外壳等把需要防雷的空间分成不同的防雷保护区域，称之为防雷保护区。

LPZ0A：受直接雷击和全部雷电电磁场威胁的区域，区域的内部系统可能受到全部或部分雷电浪涌电流的影响；LPZ0B:直接雷击的防护区域，区域内物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，区域内的雷击电磁场随距雷击点距离的增加而衰减，区域的内部系统可能受到全部或部分雷电浪涌电流的影响；LPZ1：由于分流和边界处SPD 的作用使浪涌电流受到限制的区域，该区域的空间屏蔽可以衰减雷击电磁场。

LPZn区：由于分流和边界处附加SPD的作用使浪涌电流进一步受到限制的区域，该区域的附加空间空间屏蔽可以进一步衰减雷击电磁场。

屏蔽保护：发生雷击时，由雷电流产生的脉冲电磁场会通过各种途径以及在大气中辐射进入电子、电气、信息系统所在的空间。

这些设备对电磁干扰很敏感，对雷电暂态电涌过电压的耐受能力很差，为了保护电子信息系统免受雷电电磁脉冲和电磁场的侵害，需要采有阻挡、分离功能的措施，屏蔽是其中重要的防护措施之一屏蔽吸收：是指通过金属屏蔽体与防雷系统的等电位连接使屏蔽体与泄流入地的引下线、接地体等电位，等同于泄流入地。

屏蔽反射或折射：是指雷电电磁波在线路传输中，常会遇到线路突然改变的情况。

雷电电磁波从波阻抗较大的架空线进入波阻抗小的电缆以及在线路中间或末端接入电阻、电感、电容或非线性元件（这些通称为集总参数），雷电电磁波将在参数突变的边界处发生折射和反射等电位连接：等电位连接是将各防雷区的金属和系统以及在一个防雷区内部的金属物和系统，在界面处作等电位连接，建立一个三维的连接网络，即为防雷等电位连接。

暂态等电位连接：作等电位连接，建立一个三维的连接网络，即为防雷等电位连接。

在一些特殊场合，各金属体之间不允许作永久性的常规等电位连接，只有在它们之间出现短暂的高电位差时才能进行暂时的等电位连接，而在暂态高电位差消失后，彼此之间又需恢复不连接的开断隔离状态，这就是暂态等电位连接。

通流容量：避雷器的通流容量是指避雷器允许通过雷电波最大峰值电流量。

漏电流：将合适的避雷器接到电源上，在正常情况下，应该是没有电流通过的，但是，实际上除空气间隙外，各种避雷器接到规定等级的。

电网上总有μA数量级的电流通过，这电流称为漏电流。

响应时间：所谓响应时间是指避雷器两端加上的电压等于压敏电压时，由于阀片内的齐纳效应和雪崩效应需要延迟一段时间后，阀片才能完全导通，这段延长的时间叫做响应时间或时间响应。

续流：在雷电过电压作用下，避雷器开始动作导通后，就形成了相导线对地的近似短路。

当避雷器两端的过电压消失后，正常运行电压又继续作用在避雷器两端，处于导通状态的避雷器中继续流过工频接地电流，称为工频续流。

电涌保护器：限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件。

它至少含有一非线性元件。

过电压：峰值大于正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。

过电压又分为短时过电压（工频过电压）和瞬态过电压投切过电压）。

IT系统：电力系统与大地间不直接连接，电器装置的外露可导电部分，通过保护接地线与接地体连接。

I:表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。

T表示负载侧电气设备进行接地保护。

残压：所谓残压是指雷电波通过避雷器时避雷器两端最高瞬时电压。

它与所通过的雷电波峰值电流和波形有关1、简答1、防雷保护区雷电电磁脉冲在空间传播是逐渐衰减的，尤其是碰到金属网络体或金属平面物后，会有明显的衰减。

信息系统通常都安放在有钢筋骨架的现代化大楼内，甚至是有专门的金属屏蔽网的房屋内。

在这些不同空间，雷电电磁脉冲衰减特性不同，因此影响、干扰、损坏建筑物以及建筑物内部电子仪器设备的能力是不同的。

为防止或减少雷电对建筑物及建筑物内部电子设备的危害，设计安全可靠、技术先进、经济合理的防雷措施，需要将保护的空间划分为不同的防雷保护区。

2、划分防雷保护区的实际意义（1）计算出各LPZ内LEMP的强度，并依据计算结论采取相应的屏蔽保护措施；（2）确定等电位连接的位置；（3）确定不同LPZ交界处选用电涌过电压保护器的具体型号和参数；（4）确定不同LPZ交界处等电位连接导体的选用。

（5）确定敏感性设备的放置位置和合适的连接点；3、建筑物电子信息系统雷电防护等级的划分1.雷电防护等级划分的目的和意义有针对性、科学、合理、经济、安全。

2.雷电防护等级划分的级别和方法（1）级别建筑物电子信息系统的雷电防护等级：按防雷装置的拦截效率划分为A、B、C、D四级。

（2）方法①按建筑物电子信息系统所处环境进行雷击风险评估，确定雷电防护等级；②按建筑物电子信息系统的重要性和使用性确定雷电防护等级。

③对于重要的建筑物必须使用上述两种划分方法进行评估、分级，将评估确定的防护等级进行比较，择其高的雷电防护等级进行防雷工程设计。

④用户要求可按GB/21714 2的方法.4、等电位连接的方法一信息系统的各金属组件（如各种箱体、壳件、机架）与建筑物的公用接地系统的等电位连接应采用以下两种基本形式的等电位连接网络之一，即M型和S型结构。

当电子系统为300kHz以下的模拟线路时，可采用S型等电位连接，且所有设施管线和电缆宜从ERP处附近进入该电子系统。

当采用S型等电位连接时，电子系统的所有金属组件应与接地系统的各组件绝缘。

S型等电位连接应仅通过唯一的ERP点，形成Ss型连接方式。

设备之间的所有线路和电缆当无屏蔽时，宜与成星形连接的等电位连接线平行敷设。

用于限制从线路传导来的过电压的电涌保护器，其引线的连接点应使加到被保护设备上的电涌电压最小。

当电子系统为兆赫级数字线路时，应采用M型等电位连接，系统的各金属组件不应与接地系统各组件绝缘。

M 型等电位连接应通过多点连接组合到等电位连接网络中去，形成Mm型连接方式。

每台设备的等电位连接线的长度不宜大于0.5m，并宜设两根等电位连接线安装于设备的对角处，其长度相差宜为20%。

5、等电位做法每幢建筑物本身应采用一个接地系统。

所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZOB 与LPZ1，LPZ1与LPZ2，LPZ2与LPZ3区的界面处做等电位连接。

当外来导电物体，电力线、信号线在不同地点进入建筑物时，需要设若干等电位连接带，应就近将它们连接到环形接地体上、内部环形导体或类似的钢筋上，并接通接地体（含基础接地体）。

环形接地体和内部环形接地体应连接到钢筋或金属立面等其它屏蔽体上，宜每隔5m连接一次；新建建筑应在一些合适的地方预埋等电位连接预留件。

6、等电位连接的作用等电位连接可以消除高电位与处于低电位的被保护建筑物或与有联系的金属物之间的电位差，起到电位均衡的作用，避免发生雷电反击，是有效的防雷方法，被广泛应用。

7、避雷器的保护原理高压输电线路穿过高山峻岭、江河湖泊，为千家万户提供动力和照明，山高路远地形复杂空旷孤独，雷电乘之而入，危害高压输变电设备。

避雷针保护范围不足以保护上千公里的输电线，因此避雷线作为保护高压线的新型接闪器就应运而生。

在高压线获得保护后，与高压线连接的发、配电设备仍然被过电压损坏，人们发现这是由于“雷电感应”在作怪。

雷电在高压线上感应的电涌沿导线传播到与之相连的发、配电设备，当这些设备的耐压较低时就会被感应雷损坏，为抑制导线中的电涌，人们发明了线路避雷器。

早期的线路避雷器是开放的空气间隙。

空气的击穿电压很高，约500kV/m，而当其被高电压击穿后就只有几十伏的低压了。

利用空气的这一特性人们设计出了早期的线路避雷器，将一根导线的一端连在输电线上，另一根导线的一端接地，两根导线的另一端相隔一定距离构成空气间隙的两个电极，间隙距离确定了避雷器的击穿电压，击穿电压应略高于输电线的工作电压，这样当电路正常工作时，空气间隙相当于开路，不会影响线路的正常工作。

当过电压侵入时，空气间隙被击穿，过电压被箝位到很低的水平，过电流也通过空气间隙泄放入地，实现了避雷器对线路的保护。

8、氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器主要由氧化锌(ZnO)压敏电阻构成。

每一块压敏电阻从制成时起就有它的一定的开关电压(压敏电压)，当加在压敏电阻两端的电压低于该数值时，压敏电阻呈现高阻值状态；如果把它并联在电路上，该阀片呈现断路状态；当加在压敏电阻两端的电压高于压敏电压值时，压敏电阻即被击穿，呈现低阻值，甚至接近短路状态。

然而，压敏电阻这种被击穿状态是可以恢复的。

即当高于压敏电压的电压被撤销以后，它又恢复高阻状态。

9、氧化锌避雷器的使用A、多级保护对于有晶体器件和集成电路的仪器设备，除了使用以上讲过的避雷器外，有时还要求有多级保护，在电路板上再加上一级保护。

习惯上把安装在电源输入处或信号传输线输入端最前面的避雷器称为前级避雷或称第一级避雷。

在前置级后面设置的避雷装置分别称为第二级、第三级、……。

它们的作用是把前置级避雷器泄漏进来的残余雷电压、雷电流进一步泄放，使其残压进一步降低。

现代电子设备注往都采用多级防雷保护，以确保设备安全和运行准确。

半导体避雷器件往往都是放在最后几级。

最后一级保护又叫末级保护。

B、多个压敏电阻并联压敏电阻除了与放电管串联使用外，有时为了提高通流容量，也考虑将多个压敏电阻（型号参数相同）并联使用，如图所示。

这种并联使用方式的优点是其中一个或几个压敏电阻器件损坏后，其余的仍能保挥保护作用，能比仅使用单个器件具有更高的保护可靠性。

但是，多个器件寄生电容之和，将显著增大，这对所在系统的正常运行影响作用会增强。

的来讲，氧化锌避雷器在过电压作用时电阻很小，残压很低，而在系统正常运行电压作用时电阻很高，实际上接近于开路，因此不必用类似于碳化硅避雷器那样采用间隙来隔离正常运行电压，可以将氧化锌压敏电阻直接接到电网上运行也不致被烧坏。

氧化锌避雷器比气体放电管和碳化硅等避雷器有以下优点：A、开关电压范围宽(6V～1.5kV)；B、反应速度快(ns级)；C、通流容量大(2kA／cm2)；D、无续流；E、寿命长。

10、气体放电管结构：气体放电管的工作原理是气体放电机制。

管子用陶瓷作为封装体，管内充有电气性能稳定的气体。

当管子两个电极之间的电场强度超过管内气体的击穿场强时，两极之间将击穿导通，导通后的放电管两端电压将维持在间隙击穿电弧的弧道所决定的残压水平，这一残压一般很低，可使得与放电管并联的电子设备得到保护。

分类：按放电管所含电极来分，放电管可分为二极、三极和五极放电管等。

工作原理：技术参数:表征放电管的主要参数有：静态放电电压、冲击放电电压、辉光和弧光压降、熄弧电压、维持电流、熄弧时间、工频耐流能力、冲击耐流能力、极间绝缘电阻、极间电容等。

保护性能评价:A、保护性能上的缺陷,由于放电管自身的结构及其工作机制，使得它在雷电暂态电涌过电压防护应用中会存在一些缺陷，这些缺陷往往会直接或间接地影响到放电管的保护可靠性及其自身安全。