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常见问题解答- 1.
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答案：- 雷电流是单极性的脉冲波；75%～90%的雷电流是负极性的。
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- ：①雷云中的负电荷逐渐积累，同时在附近地面上感应出正电荷。
②当雷云与大地之间局部电场强度超过大气游离临界场强时，就开始有局部放电通道自雷云边缘向大地发展──先导放电（先导放电发展的平均速度较低约为1.5×105m/s，表现出的电流不大，约为数百安培），如图1-1(a)所示，先导通道具有导电性，因此雷云中的负电荷沿通道分布，并继续向地面延伸，地面上的感应正电荷也逐渐增多。
③先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增加，常在地面突起出现正电荷的先导放电向天空发展──迎面先导，如图1-1(b)所示。
④先导通道到达地面或与迎面先导相遇后，在通道端部因大气强烈游离而产生高密度的等离子区，自下而上迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电荷迅速中和──主放电过程（主放电的发展速度很快，约为2×107m/s～1.5×108m/s，出现很强的脉冲电流，可达几十至二、三百千安培）；如图1-1(c)、(d)所示。
⑤主放电到达云端结束，云中的残余电荷经过主放电通道流下来──余光放电。 - 此FAQ对你有帮助吗？[ 是 | 否 ] | 收藏 | 来源：Myprice价格网
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- 雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块的带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。实测表明，在5～10km的高度主要是正电荷的云层，在1～5km的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。每个电荷中心的电荷约为0.1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中的电场强度约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃至20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的原故。
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1、传统的防雷方法
传统的防雷方法主要就是直击雷的防护，参见GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，其技术措施可分接闪器、引下线、接地体和法拉第笼。
其中接闪器包括避雷针、避雷带、避雷网等金属接闪器。根据建筑物的地理位置、现有结构、重要程度等，决定是否采用避雷针、避雷带、避雷网或其联合接闪方式。
2、现代防雷保护的原理及方法
德国防雷专家希曼斯基在《过电压保护理论与实践》一书中，给出了现代计算机网络的防雷框架图：
■外部防雷——将绝大部分雷电流直接引入地下泄散；
■内部防雷——快速泄放沿着电源或信号线路侵入的雷电波或各种危险过电压；
这两道防线，互相配合，各尽其职，缺一不可。因此防雷工程是一项系统工程。
（1）、外部防雷
外部防雷主要指建筑物的防雷，一般是防止建筑物或设施（含室外独立电子设备）免遭直击雷危害，其技术措施可分接闪器（避雷针、避雷带、避雷网等金属接闪器）、引下线、接地体和法拉第笼。
接闪器——根据建筑物的地理位置、现有结构、重要程度等情况，决定是否采用避雷针、避雷带、避雷网联合接闪方式。
引下线——断面积足够大，连接牢固。
接地体——根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》(2000年版)，建筑物的防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置（对于室外独立设备可以采用独立接地），并宜与埋地金属管道相连接；某些设备制造厂商有特殊接地要求，将直流地与其它六个地分开以避免电磁干扰和零地电压升高。但当有雷电对地泄放时，高电压将可能通过直流地反击设备。因此对于这种情况宜在防雷地和直流地之间加装地网均压仪，避免反击现象，此为暂态接地方式。
（2）、内部防雷
内部防雷系统主要是对建筑物内易受过电压破坏的电子设备（或室外独立电子设备）加装过压保护装置，在设备受到过电压侵袭时，防雷保护装置能快速动作泄放能量，从而保护设备免受损坏。内部防雷又可分为电源线路防雷和信号线路防雷。
◆电源线路防雷
电源防雷系统主要是为了防止雷电波通过电源线路而对计算机及相关设备造成危害。为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压过大，或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备，以及防止线缆遭受二次感应，依照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）和GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，应采取分级保护、逐级泄流原则。一是在大楼电源的总进线处安装放电电流较大的首级电源避雷器，二是在重要楼层或重要设备电源的进线处加装次级或末级电源避雷器。为了确保遭受雷击时，高电压首先经过首级电源避雷器，然后再经过次级或末级电源避雷器，首级电源避雷器和次级电源避雷器之间的距离要大于5米，如果两者间距不够，可采用带线圈的防雷箱，这样可以避免次级或末级级电源避雷器首先遭受雷击而损坏。
◆信号线路防雷
由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量，因此要求网络通信设备（包括消防报警设备、视频监控设备、计算机网络设备等）能够承受较高能量的瞬时冲击，而目前大部分通信设备由于电子元器件的高度集成化而致耐过压、耐过流水平下降，通信设备在雷电波冲击下遭受过电压而损坏的现象越来越多，其后果是可能造成整个通信系统的运行中断，消防系统失灵等，因此必须在网络通信口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行。
对通信系统进行防雷保护，选取适当保护装置非常重要，应充分考虑防雷产品与通信系统匹配。通信接口避雷器考虑的主要因素如下：
●线路上可能感应的浪涌形式（例如波形、时间参数和最大峰值）；
●接口电路模拟雷电冲击击穿电压临界指标；
●保护对象在正常工作状态下的数据信号电平；
●保护装置在模拟雷电冲击下的残压参数指标；
●保护装置的耐冲击能力；
●系统的工作频率；
●保护对象的接口方式；
●工作电压。 - 此FAQ对你有帮助吗？[ 是 | 否 ] | 收藏 | 来源：Myprice价格网
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1 、 保护信号的种类
由于信号电平不断趋向低压化，所以愈容易受到过电压的侵害。同时电子化产品已涉及各行各业，种类繁多，如何使用合适的信号过电压保护器（信号避雷器），是困扰广大用户的一个主要问题，而我们通常从以下几个主要参数考虑：
●数字量 / 模拟量
●工作电压
●工作频率
●接口标准
●使用场合
归纳起来一般包括：
●高频（微波 / 无线通讯）
●计算机局域网、广域网络
●工业自动化控制信号
●现代办公通信网络（数据专线等）
●视频系统（CATV / CCTV）
2 、如何选择信号避雷器
●工作电压（根据设备工作电压，选择合适保护电压的避雷器）
●工作频率（根据设备对于避雷器插入损耗的要求，选择不同频宽的避雷器）
●接口标准（根据设备接口种类、公制、英制的要求，选择不同接口的避雷器）
●与其它设备连接情况（是否因与其它网络相连，而将过电压引入或输出）
●接地情况（如果地电位不稳，则应选择屏蔽的且可抗干扰的避雷器）
对系统通信进行防雷保护，选取适当保护装置非常重要，应充分考虑防雷产品与通信设备匹配。 - 此FAQ对你有帮助吗？[ 是 | 否 ] | 收藏 | 来源：Myprice价格网
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- 简 介:电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
关键字：电涌保护器 防雷 信号传输
电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。
一、SPD的分类：
1．按工作原理分：
（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
（2）限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
（3）分流型或扼流型
分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。
用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
2．按用途分：
（1）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
（2）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
二、SPD的基本元器件及其工作原理：
1．放电间隙(又称保护间隙)：
它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。
2．气体放电管：
它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的，
气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(一般情况下Up≈(2～3)Udc;工频而授电流In;冲击而授电流Ip；绝缘电阻R(>109Ω)；极间电容(1-5PF)
气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下：在直流条件下使用：Udc≥1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压）
在交流条件下使用：U dc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)
3．压敏电阻：
它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-8s），无续流。
压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。
压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工频电源额定电压）
最小参考电压：Ulma≥（1.8～2）Uac (直流条件下使用)
Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压）
压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。
4．抑制二极管：
抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7。
抑制二极管的技术参数主要有
（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。
（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。
（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。
（4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。
（5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。
（6）响应时间：10～11s
5．扼流线圈：扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。
这种扼流线圈在制作时应满足以下要求：
（1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
（2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。
（3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
（4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。
6． 1/4波长短路器
1/4波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器，这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。
由于1/4波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐冲击电流性能好，可达到30KA（8/20μs）以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为2％～20％左右，另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置，使某些应用受到限制。
三、SPD的基本电路
电涌保护器的电路根据不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介绍的几种，一个技术精通的防雷产品研究工作者，可设计出五花八门的电路，好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品，是防雷工作者的重任。 - 此FAQ对你有帮助吗？[ 是 | 否 ] | 收藏 | 来源：Myprice价格网
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- 第 3 号 《防雷减灾管理办法》已于2000年6月16日经中国气象局局务会议通过，现予发布，自发布之日起施行。 局 长 二○○○年六月二十六日 第一章 总 则 第一条 为了加强雷电灾害防御工作，保护国家利益和人民生命财产安全，促进经济建设和社会发展，依据《中华人民共和国气象法》有关规定，制定本办法。 第二条 在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域内从事防雷减灾活动的组织和个人，应当遵守本办法。 本办法所称防雷减灾是指防御和减轻雷电灾害的活动，包括雷电灾害的研究、监测、预警、防御等。 第三条 防雷减灾工作，实行预防为主、防治结合的方针。 第四条 国务院气象主管机构负责组织管理和指导全国防雷减灾工作。 地方各级气象主管机构在上级气象主管机构和本级人民政府的领导下，负责组织管理本行政区域内的防雷减灾工作。 国务院其他有关部门和地方各级人民政府其他有关部门所属的防雷减灾机构，应当接受同级气象主管机构的行业管理，密切合作，共同做好防雷减灾工作。 第五条 国家鼓励和支持防雷减灾的科学技术研究和开发，推广应用防雷科技研究成果，提高防雷技术水平，开展防雷减灾科普宣传，增强全民防雷减灾意识。 第六条 外国组织和个人在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事防雷减灾活动，必须经国务院气象主管机构会同有关部门批准。 第二章 监测与预警 第七条 各级气象主管机构应当会同有关部门组织对防雷减灾技术、防雷产品以及雷电监测、预警系统的研究和开发。 第八条 国务院气象主管机构应当组织有关部门按照合理布局、信息共享、有效利用的原则，组建全国雷电监测网，编制雷电灾害防御规划，避免重复建设。 第九条 各级气象主管机构应当加强雷电灾害预警系统的建设工作，提高雷电灾害预警和防雷减灾服务能力。 第三章 防雷工程专业设计与施工 第十条 新建、扩建、改建的建筑物、构筑物和其他设施需要安装的雷电灾害防护装置（以下简称防雷装置），应当符合国务院气象主管机构规定的使用要求，并由具有相应防雷工程专业设计或者施工资质的单位承担设计或者施工。 本办法所称防雷装置是指接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其他连接导体等防雷产品和设施的总称。 第十一条 防雷装置的设计实行审核制度。 防雷装置的设计审核由当地气象主管机构授权的单位承担。对新建、扩建、改建的建筑物、构筑物防雷装置的设计审核，当地气象主管机构授权的单位可以会同建设行政主管部门有关单位进行。未经审核同意的设计方案，不得交付施工。 对不符合防雷标准、规范的防雷工程专业设计方案，防雷工程专业设计单位应当按照审核结论进行修改并重新报批。 第十二条 防雷工程的施工单位应当按照审核同意的防雷工程专业设计方案进行施工，并接受当地气象主管机构授权的单位监督管理。 在施工中变更和修改防雷工程专业设计方案，应当按照原审批程序重新报批。 第十三条 新建、扩建、改建的防雷装置必须经当地气象主管机构委托的单位进行验收。验收合格后，由当地气象主管机构委托的单位发给合格证书。未取得合格证书的，不得投入使用。 第四章 防雷检测 第十四条 各级气象主管机构应当会同有关部门指导对可能遭受雷击的建筑物、构筑物和其他设施安装的防雷装置的检测工作。 第十五条 防雷装置实行定期检测制度。防雷装置检测为每年一次，对爆炸危险环境的防雷装置可以每半年检测一次。 第十六条 具有防雷检测资质的检测单位对防雷装置检测后，应背鼍呒觳獗ǜ妫觳庀钅咳亢细窈蟀浞⒑细裰な椤２缓细竦模Φ毕奁谡摹?/font> 防雷检测单位必须执行国家有关标准和规范，保证防雷检测报告的真实性、科学性、公正性。 第十七条 防雷装置使用单位必须做好防雷装置的日常维护工作，并指定专人负责。发现问题，由使用单位及时维修或者报告承担该装置检测的单位进行处理。 第十八条 厂矿企业应当加强防雷减灾工作，定期检测、维修防雷装置，并接受当地气象主管机构和当地人民政府安全生产管理部门的监督检查。 第五章 资质与资格 第十九条 对从事防雷装置检测、防雷工程专业设计或者施工的单位实行资质管理制度。对从事防雷活动的专业技术人员实行资格管理制度。 第二十条 省、自治区、直辖市气象主管机构应当会同有关部门组织对本行政区域内从事防雷装置检测的单位进行资质认证。 第二十一条 防雷工程专业设计或者施工的单位，应当在按照有关规定取得相应资质证书后，方可在其资质等级许可的范围内从事防雷工程专业设计或者施工。 第二十二条 防雷工程专业设计或者施工的单位，必须按照相应资质等级承担防雷工程专业设计或者施工。禁止无证或者超出资质等级承接防雷工程专业设计或者施工。 第二十三条 从事防雷装置检测、防雷工程专业设计或者施工等活动的专业技术人员，必须经省、自治区、直辖市气象主管机构或者其他有关部门资格认可的组织进行专业培训和考核，取得相应的资格证书。 第六章 防雷产品管理 第二十四条 防雷产品应当符合国务院气象主管机构规定的使用要求。 第二十五条 防雷产品应当通过正式鉴定，并由国务院气象主管机构委托的检验机构测试合格，经国务院气象主管机构认可，方可投入使用。 对社会提供公正数据的防雷产品质量检验机构，应当按照国家有关规定通过计量认证或者获得资格认可。 第二十六条 防雷产品的使用，应当接受省、自治区、直辖市气象主管机构的监督检查。禁止使用未经认可的防雷产品。 第七章 雷电灾害调查、鉴定 第二十七条 各级气象主管机构负责组织雷电灾害调查、统计和鉴定工作。 其他有关部门和单位应当配合当地气象主管机构做好雷电灾害调查与鉴定工作。 第二十八条 遭受雷电灾害的组织和个人，应当及时向当地气象主管机构报告，并协助当地气象主管机构对雷电灾害进行调查与鉴定。 第二十九条 地方各级气象主管机构应当及时向当地人民政府和上级气象主管机构上报本行政区域内的重大雷电灾情和年度雷电灾害情况。 第八章 罚 则 第三十条 违反本办法规定，有下列行为之一的，按照《中华人民共和国气象法》的有关规定，由各级气象主管机构责令改正，给予警告；《中华人民共和国气象法》未明确规定的，可以根据地方性法规或者地方政府规章的有关规定给予处罚；给他人造成损失的，依法承担赔偿责任： （一）不具备防雷检测、防雷工程专业设计或者施工资质和资格，擅自从事防雷检测、防雷工程专业设计或者施工的； （二）防雷工程专业设计未经当地气象主管机构授权的单位审核同意，擅自施工的； （三）新建、扩建、改建的防雷装置未经当地气象主管机构委托的单位验收或者未取得合格证书，擅自投入使用的； （四）应当安装防雷装置而拒不安装的； （五）安装和使用不符合使用要求的防雷装置的； （六）已有防雷装置，拒绝进行检测或者经检测不合格又拒不整改的； （七）对重大雷电灾害事故隐瞒不报的。 第三十一条 违反本办法规定，导致雷击造成火灾、爆炸、人员伤亡以及国家财产重大损失的，由主管部门给予直接责任人行政处分；构成犯罪的，依法追究刑事责任。 第三十二条 防雷工作人员由于玩忽职守，导致重大雷电灾害事故的，由所在单位依法给予行政处分；致使国家利益和人民生命财产遭到重大损失，构成犯罪的，依法追究刑事责任。 第九章 附 则 第三十三条 省、自治区、直辖市气象主管机构可以依据本办法制定实施细则。 第三十四条 本办法由国务院气象主管机构负责解释。 第三十五条 本办法自公布之日起施行。 主题词：防雷 管理 办法 令 分送：全国人大常委会办公厅、法制工作委员会。 最高人民法院、最高人民检察院。 国务院法制办、国务院有关部门。 各省、自治区、直辖市人民政府，计划单列 市人民政府。 各省、自治区、直辖市气象局，计划单列市 气象局，各直属单位
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零地电压是困扰信息类设备使用的一个较突出问题，而且直接影响到了系统的稳定运行，以及设备的使用寿命。正确处理零地电压问题，对于维护整个机房的安全、稳定运行至关重要。
电能是生活中最重要能源之一。而且各个行业的用户对供电的质量也提出了越来越高的要求，除了传统的供电可靠性、电压质量与频率质量等衡量标准外，对零地电压也提出了较高要求。
零地电压问题在计算机机房设计国标中没有硬性规定，但在现实工作中又会经常遇到，它如何产生？有什么危害？应控制在多大范围内呢？
零地电压的形成
我国发电厂的发电机组输出额定电压为3.15～20kV。为减少线路能耗，一般电能的输出要经发电厂中的升压变电所升压至35～500kV，再由高压输电线传送到受电区域变电所，降压至6～10kV，经高压配电线送到用户配电变电所并降压至380V低压，以提供给用户使用。
对于任何一个用户来讲，为其提供电力设施的供电线路一般都很长，由于各输电线路之间的电流并不相等，因此在用户端、零地之间肯定存在零地电压。不过，如果能够把零地电压控制在一定范围之内，就不会对系统或者设备造成危害。
但在某些场合，异常情况往往会导致零地电压的偏大，例如：
（1）三相电源配电时负载不平衡；
（2）接地电阻不符合规范要求；
（3）N（零）线、PE（地）线线径不够或断路；
（4）高频谐波引起电位升高；
（5）电磁场干扰；
（6）使用UPS、电子稳压器等电子供电设备；
（7）用的插线板不符合电器标准；
以前，造成零地电压偏高的主要原因是前三项。近些年来，随着节能灯等气体放电类光源的普遍使用，变频技术、大容量可控硅整流装置的广泛应用，都使得零地电压值产生了偏高。
在以上产生零地电压的因素中，第（6）、（7）两项是用户设备的问题，以使用UPS为例，UPS是由整流电路，开关电源等组成的，由于电子电路的特征以及电感和电容的存在，系统中UPS的应用会造成输出零线与输入零线之间存在电压差，因而造成了输出零线与地线之间的电压差。
零地电压的危害
零地电压对负载的影响，主要表现在三个方面：引起硬件故障，烧毁设备；引发控制信号的误动作；影响通信质量。
零地电压过高可以引起硬件损坏。一般情况之下，零地电压值不能超过2V。零地电压过高的危害，除了引起电子设备硬件直接损坏外，还可能引发控制信号的误动作，造成设备的误启动和误关机。
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针对以上原因，分别提出以下改进方案。
2.1 三相负荷不平衡造成零线电流较大时：
2.1.1 调整单相负荷的布局，尽量使单相负荷平衡的分布在三相中，同时要考虑到用电设备功率因数的不同，尽量兼顾有功功率和无功功率均能平衡分布。
2.1.2 对N线在负载部分进行重复接地，但应该注意不能与PE线的重复接地合用一个接地极，且N线的重复接地线与PE线的重复接地线绝缘，不得有电气联结。N线重复接地可以抑制零电位漂移。认为TN-S系统中只准对PE线作重复接地的观点并非正确。
2.1.3 使用可调整不平衡电流功率因数补偿装置。该装置用微机控制，通过在各相与相之间及各相与零线之间接入不同数量的单相电力电容器的方法来校正三相不平衡电流，也能补偿功率因数。
2.1.4 从UPS出发，采用新一代智能UPS产品，这种UPS（如艾默生的Paradigm）实现了对中性线电流实时监控，可以通过实时匹配整流器的三相电流从而将中性线的合成电流降为零，减少了由于中性线的压降导致而导致的输出零地电压升高。
2.1.5 在零、地电位漂移不太大的情况下加粗零线，从而使导线阻抗下降，零线电流引起的电压降相应地减小。
2.1.6 使用无流零线，不过线路较长时，费用也相当可观。
2.2 仔细检查中线有无接触不良或断线，并可设置中线断线保护，一旦发生断线而使中性点电位漂移，保护装置就会动作跳闸。
2.3 防止和减少谐波电流的方法有：
2.3.1 对非线性负载的使用要引起重视，据日本一机构对楼宇、化工厂、制造业等部门调查显示：楼宇中产生的谐波占到总谐波量的40%以上。所以楼宇中电子整流器的日光灯、气体放电灯等的大量应用会产生大量三次谐波，从而对电网构成污染。
2.3.2 防止用作无功补偿的并联电容器组对谐波进行放大
在用户供电系统中，并联电容器组作为无功功率补偿设备得到广泛应用。然而电容器的谐波阻抗小，谐波电压会产生较大的谐波电流，并且电容器对谐波有放大作用。
2.3.3 增加整流装置的相数。增加整流装置的相数是限制高次谐波的基本和常用方法之一。多相整流变压器二次绕组进行不同组合，可实现6相、12相、24相或48相整流。采用多相整流可显著减小低次谐波含有率，但高次谐波仍然存在。
2.3.4 使用电力谐波滤波器，当增加整流装置相数仍不满足要求时，可考虑采用电力滤波器。有源电力滤波器有良好的作用效果。
2.4 改善电磁场环境条件，降低电磁场干扰源强度：
2.4.1 机房屏蔽（含建（构）筑物的屏蔽）和设备屏蔽。
2.4.2 选用各类屏蔽线缆或穿金属管布设。
2.4.3 为减少不同类线缆相互间的耦合，合理布线十分重要。
2.4.4 采取多点接地，缩小可能产生的回路面积，降低回路感应电压和感应电流。
2.5 降低接地电阻值，保证工作接地与重复接地接地良好。
2.6 可采取以下方法减小地线中的电流：加强相线间绝缘，防止设备的漏电流通过地线形成回路。杜绝零地混接以减小杂散电流；地线各重复接地的位置不能置于不同的地电位处。在有较大直流电流动的附近，应该使地线对大地绝缘，并使其单点接地。
2.7 对零地电位差要求非常高的机房，供配电系统中的重复接地宜和中性线接地采用同一接地极，最好都使用铜材料。
2.8 高频系统的接地线应该在1/10λ到1/20λ（λ为高频波波长）之间，此时，导线两端不会产生明显的电位差。
2.9 合理选择UPS。采用新一代智能UPS产品，这种UPS（如艾默生的Paradigm）实现了对中性线电流实时监控，可以通过实时匹配整流器的三相电流从而将中性线的合成电流降为零，减少了由于中性线的压降导致而导致的输出零地电压升高。对于大型机房，应该采用功率因数大，谐波少的UPS。如三相6脉冲整流时UPS的输入功率因数约为0.8，谐波电流为30%左右，三相12脉冲时UPS的输入功率因数可以作到0.95，但仍有10%的谐波电流成分。为了解决通信机房窄小的问题，近年来出现了高频链结构的不含输出隔离变压器的UPS，但为了使零线干扰与负载隔离，对于大型计算机网络等比较重要的负载，应该尽量选择带工频隔离变压器的UPS，在达到零线隔离的同时降低局部电网的零地电压，且这类UPS的输出零点是取自隔离变压器的次级Y型绕组的中性点，在输出端零地短接，并把通信机房的交流工作地排上单独引线至该输出点能抑制零、地电位漂移。
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- 答案：
- UPS的功率因数较低，因而有较多的谐波成分，而上面已提到谐波电流可导致零地电位抬高。此外，有些UPS不带有隔离变压器也不能有效的抑制零地电位漂移。
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- 答案：
- 高频电子设备的接地线要求必须小于λ/4（其中λ为高频波的波长），否则会产生驻波 ；由于驻波存在波腹与波节（即电压的最高点和最低点），所以接地线两端可能存在电位差。
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- 答案：
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正常工作时，PE线中不应有电流，但若出现以下情况都可能导致PE线中有电流，从而有电压降存在。那么，沿PE线，各点零、地电位差会出现不一致现象。
1.6.1 用电设备漏电，如相线与外壳绝缘不良、碰壳短路、相地接反，这时PE线中有较大的漏电流通过。
1.6.2 PE线与N线接错或在某一点PE与N线短接。PE线与N线混接时，PE线中杂散电流最大，在N线中的一部分工作电流也会流过PE线。
1.6.3 PE线各重复接地点的电位不等。由于电位差的存在，PE线中有电流产生。
1.6.4 PE线附近有直流大电流流动（如地铁附近）。杂散电流会通过大地流入PE线。如上海地铁牵引电源为1500V直流电源，直流电可能通过大地泄漏到PE线中形成杂散电流。
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- 答案：
- 共用接地时零线接地电阻、地线重复接地电阻要求小于4欧姆，若接地电阻太大或与大地接触不良，受电流在接地电阻上产生电压降的影响，零地电位差可能抬高。
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- 当零线与其它线路构成较大回路，且受电磁场干扰，零线中会产生感应电压。这在设备未开机，零线线缆较长时表现更为明显。
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- 答案：
- 供电系统中的谐波电流源通过电网将在阻抗上产生谐波压降，从而导致谐波电压的产生。由于谐波电流必然在零线上产生压降，而使零地电位差抬高。
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- 答案：
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直击雷防护是保护建筑物本身不受雷电损害，以及减弱雷击时巨大的雷电流沿着建筑物泄入大地时对建筑物内部空间产生的各种影响。直击雷防护主要采用独立针（矮小建（构）筑物）。建筑物防直击雷措施应采用避雷针、带、网、引下线、均压环、等电位、接地体。
感应雷的防护措施是对雷云发生自闪、云际闪、云地闪时，在进入建筑物的各类金属管、线上所产生雷电脉冲起限制作用，从而保护建筑物内人员及各种电气设备的安全。采取的措施应根据各种设备的具体情况，除要有良好的接地和布线系统，安全距离外，还要按供电线路，电源线、信号线、通信线、馈线的情况安装相应避雷器以及采取屏蔽措施。
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