防雷設備
防雷設備是通過現代電力和其他技術來防止設備被雷擊。 防雷設備可分為電源防雷，電源保護插座，天線饋線保護，信號防雷，測試工具防雷，測量，控制系統防雷，接地極保護。
根據IEC（國際電工委員會）標準的分區防雷和多級保護的理論，b級防雷屬於一級防雷裝置，可應用於主配電櫃中。建築物; C類屬於二級防雷裝置，用於建築物的子迴路配電櫃中。 D類是第三類避雷器，用於重要設備的前端以提供良好的保護。
概述/防雷設備
當今的信息時代，計算機網絡和通信設備越來越複雜，其工作環境要求越來越高，大型電氣設備的雷電和瞬時過電壓將越來越多地通過電源，天線，無線電信號發送和接收設備線路進入室內電氣設備和網絡設備，設備或組件的損壞，人員傷亡，傳輸或存儲的數據受到干擾或丟失，甚至使電子設備產生誤操作或暫停，暫時癱瘓，系統數據傳輸中斷，局域網和WAN。 它的危害是驚人的，一般而言，間接損失大於直接經濟損失。 防雷設備是通過現代電力和其他技術來防止設備被雷擊。
零錢/防雷設備
當人們知道雷是電現象時，他們對雷的崇拜和恐懼逐漸消失，他們開始從科學的角度觀察這種神秘的自然現象，以期希望利用或控制雷電活動為人類造福。 富蘭克林率先在200多年前向雷電技術發起挑戰，他發明的避雷針很可能是最早的避雷產品，實際上，當富蘭克林發明避雷針時，就是金屬棒的功能可以整合在雷雲的充放電中，將雲與地球之間的雷電電場降低到空氣擊穿的水平，避免雷擊的發生，因此避雷針必須要有針對性。 但是後來的研究表明，避雷針無法避免避雷針的發生，它可以防止雷擊，因為高聳的高空改變了大氣電場，使得一定範圍的雷云總是向雷電放電，也就是說，避雷針比周圍的其他物體更容易回答雷電，避雷針被雷擊等物體擊中，這是避雷針的避雷原理。 進一步的研究表明，避雷針的避雷效果幾乎與其高度有關，而與其外觀無關，這意味著避雷針不一定是尖的。 現在在防雷技術領域中，這種防雷裝置被稱為防雷器。
開發/防雷設備
電力的廣泛使用促進了防雷產品的發展。 當高壓輸電網絡為成千上萬的家庭提供電力和照明時，雷電也會極大地危害高壓輸變電設備。 高壓線架設高，距離長，地形複雜，容易被雷擊。 避雷針的保護範圍不足以保護數千公里的傳輸線。 因此，防雷線已經成為一種用於保護高壓線的新型雷電接收器。 保護高壓線後，連接到高壓線的電力和配電設備仍會被過電壓損壞。 發現這是由於“感應雷電”引起的。 （感應閃電是由附近金屬導體中的直接雷擊引起的。感應閃電可以通過兩種不同的感應方法侵入導體。首先，靜電感應：當雷雲中的電荷累積時，附近的導體也會感應相反的電荷當雷電擊中時，雷雲中的電荷迅速釋放，被雷雲電場束縛的導體中的靜電也將沿著導體流動，以找到釋放通道，這將在電路脈衝中形成電第二種是電磁感應：當雷雲放電時，迅速變化的雷電流在其周圍產生強烈的瞬變電磁場，從而在附近的導體中產生較高的感應電動勢，研究表明，由靜電感應引起的電湧有幾種倍於電磁感應引起的電湧。 雷電在高壓線上引起電湧，並沿著電線傳播到與之相連的頭髮和配電設備。 當這些設備的耐壓較低時，會被感應的雷擊損壞。 為了抑制電線的激增，人們發明了A型避雷器。
早期的線路避雷器是露天的。 空氣的擊穿電壓很高，大約為500kV / m，當它被高壓擊穿時，它只有幾伏的低壓。 利用這種空氣特性，設計了一種早期的線路避雷器。 一根線的一端連接到電源線，另一根線的一端接地，兩根線的另一端隔開一定距離，形成兩個氣隙。 電極和間隙距離決定了避雷器的擊穿電壓。 擊穿電壓應略高於電源線的工作電壓。 當電路正常工作時，氣隙相當於斷路，不會影響線路的正常運行。 當過電壓侵入時，氣隙被破壞，過電壓被箝位到非常低的水平，並且過電流也通過氣隙被排放到地面，從而實現了對避雷器的保護。 缺口中有太多缺點。 例如，擊穿電壓受環境的影響很大； 空氣放電會氧化電極。 形成空氣電弧後，需要幾個AC週期才能熄滅電弧，這可能會導致避雷器故障或線路故障。 未來開發的排氣管，避雷器和電磁吹氣器已經在很大程度上克服了這些問題，但是它們仍然基於排氣原理。 氣體放電避雷器的固有缺點是衝擊擊穿電壓高。 放電延遲長（微秒級）； 陡峭的殘留電壓波形（dV / dt大）。 這些缺點決定了氣體放電避雷器對敏感的電氣設備的抵抗力不是很好。
半導體技術的發展為我們提供了新型的防雷材料，例如齊納二極管。 它的伏安特性符合線路的防雷要求，但是它的雷電流傳遞能力很弱，因此不能直接使用普通的調節管。 避雷器。 早期的半導體避雷器是一種由碳化矽材料製成的閥避雷器，其具有與齊納管相似的伏安特性，但具有很強的雷電流傳導能力。 但是，很快發現了金屬氧化物半導體壓敏電阻（MOV），其伏安特性更好，並且具有許多優點，例如響應時間快和大電流容量。 因此，MOV線路避雷器目前被廣泛使用。
隨著通信技術的發展，已經生產出許多用於通信線路的避雷器。 由於通信線路傳輸參數的限制，這種避雷器應考慮影響傳輸參數的因素，例如電容和電感。 但是，其防雷原理與MOV基本相同。
類型/防雷設備
防雷設備大致可分為：電源防雷裝置，電源保護插座和天線饋線保護器，信號避雷器，防雷測試工具，用於測控系統的防雷裝置以及接地保護器。
電源避雷器分為B，C和D三個等級。根據IEC（國際電工委員會）關於區域防雷和多級保護理論的標準，B類防雷屬於以下第一類：級別的防雷裝置，可應用於建築物的主配電櫃。 該防雷裝置應用於建築物的分支配電櫃。 D級是第三級防雷裝置，用於重要設備的前端，對設備進行精細的保護。
根據IEC 61644的要求，通信線路信號避雷器分為B，C和F等級。基本保護基本保護等級（粗略保護等級），C等級（組合保護）綜合保護等級，F級（中細）保護）中等和精細保護等級。
測控設備/防雷設備
測量和控制設備的應用範圍很廣，例如生產工廠，建築物管理，供暖系統，警告設備等。雷電或其他原因引起的過電壓不僅會損壞控制系統，還會損壞昂貴的變頻器和傳感器。 控制系統的故障通常會導致產品損失並影響生產。 與電源系統對浪湧過電壓的反應相比，測量和控制單元通常更敏感。 在測量和控制系統中選擇和安裝避雷器時，必須考慮以下因素：
1，系統最大工作電壓
2，最大工作電流
3，最大數據傳輸頻率
4，是否允許電阻值增加
5，電線是否從建築物外部導入，建築物是否有外部防雷裝置。
低壓避雷器/防雷設備
對前郵電部門的分析表明，該通信站的雷擊事故中有80％是由雷電波侵入電力線引起的。 因此，低壓交流電避雷器發展非常迅速，而採用MOV材料的主要避雷器在市場上佔據主導地位。 MOV避雷器的製造商很多，其產品差異主要表現在：
流量
流量是避雷器可以承受的最大雷電電流（8 /20μs）。 信息產業部標準《通信工程電力系統防雷技術規範》規定了電源避雷器的流量。 一級避雷器大於20KA。 但是，目前市場上避雷器的激增能力越來越大。 大型載流避雷器不容易被雷擊損壞。 允許較小的雷電流的次數增加，並且殘餘電壓也略有降低。 採用冗餘並行技術。 避雷器還提高了對能力的保護。 但是，避雷器的損壞並不總是由雷擊引起的。
目前，已經提出應該使用10 /350μs的電流波來檢測避雷器。 原因是在描述雷電波時，IEC1024和IEC1312標準使用10/350μs的波。 該說法並不全面，因為在IEC8中的避雷器的匹配計算中仍使用20 /1312μs的電流波，而在IEC8中“ SPD” –選擇原理”中也使用20 /1643μs的波作為主要電流。用於檢測避雷器（SPD）的波形。 因此，不能說8 /20μs波的避雷器的流量已經過時，不能說8 /20μs波的避雷器的流量不符合國際標準。
保護電路
MOV避雷器的故障被短路和斷路。 強大的雷電流可能會損壞避雷器並形成開路故障。 此時，避雷器模塊的形狀經常被破壞。 由於材料的長時間老化，避雷器還可能降低工作電壓。 當工作電壓下降到線路的工作電壓以下時，避雷器會增加交流電，並且避雷器會發熱，最終會破壞MOV裝置的非線性特性，從而導致避雷器部分短路。 燒傷。 由於電源線故障導致工作電壓升高，可能會發生類似情況。
避雷器的開路故障不會影響電源。 必須檢查工作電壓以找出原因，因此需要定期檢查避雷器。
避雷器的短路故障會影響電源。 當高溫嚴重時，電線將被燒毀。 為了保護電源安全，需要對報警電路進行保護。 過去，保險絲串聯在避雷器模塊上，但是保險絲必須確保雷電流和短路電流被燒斷。 在技術上很難實現。 尤其是避雷器模塊大多是短路的。 短路時流過的電流不大，但是連續的電流足以使主要用於放電脈衝電流的避雷器嚴重發熱。 後來出現的溫度隔離裝置更好地解決了這個問題。 通過設置設備的斷開溫度來檢測避雷器的部分短路。 一旦避雷器加熱裝置自動斷開，就會發出光，電和聲音警報信號。
殘留電壓
信息產業部標準《通信工程電力系統防雷技術規範》（YD5078-98）對各級避雷器的剩餘電壓有具體要求。 應該說，很容易達到標準要求。 MOV避雷器的剩餘電壓為。其工作電壓為2.5-3.5倍。 直接並聯單級避雷器的剩餘電壓差不大。 降低殘留電壓的措施是降低工作電壓並增加避雷器的電流容量，但是工作電壓太低，不穩定的電源所引起的避雷器損壞會增加。 一些國外產品很早就進入了中國市場，工作電壓很低，後來又大大提高了工作電壓。
殘餘電壓可以通過兩級避雷器降低。
雷電侵入時，避雷器1放電，產生的殘留電壓為V1。 流過避雷器1的電流為I1。
避雷器2的剩餘電壓為V2，流過的電流為I2。 這是：V2 = V1-I2Z
顯然，避雷器2的剩餘電壓低於避雷器1的剩餘電壓。
有廠商為單相電源防雷器提供兩級避雷器，因為單相電源的功率一般在5KW以下，線電流不大，阻抗電感容易繞線。 也有一些製造商提供三相兩級避雷器。 由於三相電源的功率可能很大，因此避雷器體積龐大且昂貴。
在標準中，要求在電源線上多級安裝避雷器。 實際上，可以實現降低殘留電壓的效果，但是利用導線的自感可以在所有級別的避雷器之間形成隔離阻抗電感。
避雷器的剩餘電壓僅是避雷器的技術指標。 施加到設備的過電壓也基於剩餘電壓。 將由避雷器的兩個導體（分別連接到電源線和地線）產生的附加電壓相加。 因此，執行正確的安裝。 避雷器也是減少設備過電壓的重要措施。
其他/防雷設備
避雷器還可以根據用戶需要提供雷擊計數器，監控接口和不同的安裝方法。
通訊線路避雷器
通信線路避雷器的技術要求很高，因為除了滿足防雷技術的要求外，還必須確保傳輸指標符合要求。 另外，連接到通信線路的設備具有低的耐壓，並且雷電保護裝置的剩餘電壓是嚴格的。 因此，難以選擇防雷裝置。 理想的通信線路防雷裝置應具有小電容，低殘留電壓，大電流和快速響應的特點。 顯然，表中的設備並不理想。 放電管幾乎可用於所有通信頻率，但其防雷能力較弱。 MOV電容器很大，僅適用於音頻傳輸。 TVS承受雷電流的能力很弱。 保護作用。 不同的防雷裝置在電流波的衝擊下具有不同的殘餘電壓波形。 根據剩餘電壓波形的特性，可以將避雷器分為開關型和電壓限制型，或者將兩種類型組合在一起以形成強度並避免短路。
解決方案是使用兩個不同的設備來形成兩級避雷器。 示意圖與電源的兩級避雷器相同。 僅第一級使用放電管，中間隔離電阻器使用電阻器或PTC，第二級使用TVS，因此可以發揮每個器件的長度。 這樣的避雷器可以高達幾十MHZ。
高頻避雷器主要使用移動饋線，尋呼天線饋線等放電管，否則難以滿足傳輸要求。 也有一些產品使用高通濾波器的原理。 由於雷電波的能量譜集中在幾千赫茲到幾百千赫茲之間，因此天線的頻率非常低，並且濾波器易於製造。
最簡單的電路是將一個小的磁芯電感器與高頻磁芯線並聯，以形成一個高通濾波器避雷器。 對於點頻通信天線，也可以使用四分之一波長的短路線來構成帶通濾波器，防雷效果更好，但是兩種方法都會使天線饋線上的直流電短路。 ，並且應用範圍受到限制。
接地裝置
接地是防雷的基礎。 該標準規定的接地方法是使用帶有金屬型材的水平或垂直接地極。 在腐蝕強烈的區域，可以使用鍍鋅和金屬型材的橫截面積來抵抗腐蝕。 也可以使用非金屬材料。 導體充當接地極，例如石墨接地電極和波特蘭水泥接地電極。 一種更合理的方法是使用現代建築的基本加固作為接地極。 由於過去的防雷技術的局限性，強調了降低接地電阻的重要性。 一些製造商推出了各種接地產品，聲稱降低了接地電阻。 如電阻降低器，聚合物接地電極，非金屬接地電極等。
實際上，在防雷方面，人們對接地電阻的理解發生了變化，對接地網的佈局要求很高，而對電阻的要求卻放寬了。 在GB50057–94中，只強調了各種建築物的接地網絡形式。 沒有電阻要求，因為在等電位原理的防雷理論中，接地網絡只是總電位參考點，而不是絕對零電位點。 等電位需要接地柵格的形狀，並且電阻值不合邏輯。 當然，在條件允許的情況下獲得低接地電阻也沒有錯。 另外，電源和通信對接地電阻的要求超出了防雷技術的範圍。
接地電阻主要與土壤電阻率以及地面與土壤之間的接觸電阻有關。 它也與形成地面時的地面形狀和數量有關。 降阻器和各種接地電極無助於改善接地層與土壤之間的接觸電阻或接觸。 區域。 但是，土壤電阻率起著決定性的作用，而其他電阻率則相對容易改變。 如果土壤電阻率過高，則只有通過改變土壤或改良土壤的工程方法才有效，而其他方法則難以操作。
防雷是一個古老的話題，但仍在不斷發展。 應該說沒有產品可以試用。 防雷技術還有很多事情要探索。 目前，雷電發電的機理尚不清楚。 關於雷電感應的定量研究也很薄弱。 因此，防雷產品也在開發中。 一些新產品被防雷產品所宣稱，需要以科學的態度在實踐中進行測試並在理論上進行開發。 由於閃電本身是一個小概率事件，因此需要進行大量的長期統計分析才能獲得有益的結果，這需要各方共同努力才能實現。
