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绪论 1

第1章 防雷技术基础 3

1.1 概述 3

1.1.1 机械时代雷电防护技术 6

1.1.2 电气时代防雷技术 7

1.1.3 电子信息时代防雷技术 8

1.2 雷电流的特性 11

1.2.1 雷电流工程模型 11

1.2.2 雷电通道底部电流模型 14

1.2.3 闪电的电荷量 16

1.2.4 雷电波频谱 16

1.2.5 闪电的分类 16

1.3 雷电的气候特征参数 16

1.4 我国的雷电活动规律 17

1.4.1 我国的雷电分布特征 17

1.4.2 雷击的选择 18

1.5 雷电的危害 19

1.5.1 直击雷的破坏作用 20

1.5.2 雷电电磁脉冲的破坏作用 21

1.5.3 雷电危害的新变化 22

第2章 防雷装置的材料与工艺 23

2.1 材料的分类与性能 24

2.1.1 材料的分类 24

2.1.2 材料的性能 25

2.2 金属材料 25

2.2.1 金属的物理性能 26

2.2.2 金属的化学性能 29

2.2.3 金属的力学性能 30

2.2.4 金属的工艺性能 33

2.3 金属的相 36

2.3.1 金属的晶体结构 37

2.3.2 合金的结构及相图 38

2.4 防雷工程中的非金属材料 41

2.4.1 绝缘材料 41

2.4.2 常用绝缘材料 42

2.4.3 导线的绝缘 43

2.4.4 导线连接处的绝缘处理 44

2.4.5 常见的安装材料 46

第3章 金属材料的加工与处理 47

3.1 冷镀 47

3.2 热镀 50

3.3 连接 52

3.3.1 焊接 52

3.3.2 搭接 54

3.3.3 铆接 55

3.3.4 螺栓连接 55

3.3.5 螺纹连接 56

3.4 防腐处理 57

第4章 外部防雷装置 61

4.1 接闪器 61

4.1.1 接闪器工作原理 61

4.1.2 接闪器防护范围设计 62

4.2 接闪竿风荷载影响 68

4.3 接闪器制作 69

4.3.1 接闪器材料 69

4.3.2 接闪器规格要求 72

4.3.3 利用金属屋面与金属构件作接闪器 75

4.4 接闪竿制作与安装 76

4.4.1 接闪竿的分段设计 76

4.4.2 接闪竿的连接 78

4.4.3 接闪竿的安装 78

4.5 引下线及断接卡 83

4.5.1 引下线 83

4.5.2 引下线敷设 85

4.5.3 断接卡 87

4.6 均压环 88

4.6.1 雷电侧击及其防护 88

4.6.2 均压环及其安装 89

4.7 屏蔽体 91

4.7.1 屏蔽 91

4.7.2 屏蔽措施 95

4.8 等电位连接导体 98

4.8.1 等电位连接 98

4.8.2 等电位连接导体的材料 99

4.8.3 等电位连接实施 105

4.9 接地装置 106

4.9.1 接地电阻 106

4.9.2 接地体 106

4.9.3 均匀土壤中接地体的工频接地电阻计算 107

4.9.4 人工接地体的接地电阻 108

4.9.5 自然接地体 111

4.10 冲击接地电阻 111

4.10.1 接地的冲击效应 112

4.10.2 接地体的有效长度 112

4.10.3 冲击接地电阻的计算 112

4.10.4 接地体材料选择 113

4.10.5 接地装置设计 117

4.10.6 接地装置的安装 118

4.10.7 接地体的焊接 120

4.11 降阻剂 121

4.11.1 降阻剂的降阻机理 121

4.11.2 降阻剂的分类和应用 123

第5章 过电压保护器 125

5.1 工作原理 126

5.2 伏秒特性与工频续流 127

5.3 电力避雷器分类 127

5.3.1 保护间隙 128

5.3.2 排气式避雷器 128

5.3.3 阀式避雷器 129

5.3.4 特殊场所中使用的避雷器 130

5.3.5 直流避雷器 131

5.3.6 氧化锌避雷器 132

5.4 避雷器的电气性能 132

第6章 防雷元器件 134

6.1 放电间隙 135

6.2 陶瓷气体放电管 139

6.2.1 结构组成 139

6.2.2 响应特性 140

6.2.3 电气使用 142

6.3 玻璃放电管 143

6.4 金属氧化物压敏电阻器 144

6.4.1 氧化锌压敏电阻工作原理 147

6.4.2 压敏电阻的失效 148

6.4.3 氧化锌压敏电阻的主要技术参数 148

6.4.4 压敏电阻的优点 152

6.4.5 压敏电阻使用 152

6.5 导通型半导体避雷器件 153

6.5.1 工作原理 153

6.5.2 应用场合 154

6.6 稳压型半导体器件 155

6.6.1 基本原理 155

6.6.2 瞬态电压抑制二极管TVS 157

6.6.3 稳压型半导体器件的应用 159

6.6.4 TVS选型总结 161

6.7 熔断电阻 161

6.7.1 熔断电阻分类 162

6.7.2 保险管、熔断器 164

6.7.3 空气开关 164

6.8 自恢复保险丝（PPTC） 165

6.9 晶闸管 166

6.9.1 晶闸管的工作原理 167

6.9.2 晶闸管的种类 167

6.10 隔离变压器 167

6.10.1 基本原理 167

6.10.2 应用方法 168

6.11 光电耦合隔离器 169

6.12 去耦器 170

第7章 电涌保护器 171

7.1 电涌保护器的分类 173

7.2 SPD性能参数 176

7.3 SPD选用 178

7.3.1 SPD的选择 179

7.3.2 SPD失效时的安全性 180

7.4 SPD模块 181

7.4.1 外壳 181

7.4.2 接线端子 182

7.4.3 连接导体 182

7.4.4 SPD中的电动力问题 183

7.4.5 电气间隙和爬电距离 183

7.4.6 灌封材料 183

7.4.7 SPD结构的冲击验证试验 184

7.4.8 安全性 184

7.4.9 SPD过热脱离器 184

7.4.10 SPD的状态指示 185

7.4.11 MOV漏电流持续增大的原因 186

7.5 防雷箱 186

7.6 信号网络的电涌保护器 188

7.6.1 信号SPD 188

7.6.2 信号SPD选择 189

7.7 电源SPD的分类 190

7.7.1 A级SPD 191

7.7.2 B级SPD 192

7.7.3 C级SPD 193

7.7.4 D级SPD 193

7.8 电源SPD保护模式 193

7.8.1 TN-S电力接地系统安装SPD 195

7.8.2 TN-C电力接地系统安装SPD 196

7.8.3 TN-C-S电力接地系统安装SPD 196

7.8.4 TT电力接地系统安装SPD 197

7.8.5 IT电力接地系统安装SPD 197

7.9 电源SPD保护模块的内部结构 198

7.9.1 压敏电阻模块 198

7.9.2 气体间隙模块 200

7.9.3 压敏电阻与间隙串联组合模块 201

7.9.4 压敏电阻与间隙并联组合模块 201

7.9.5 压敏电阻与半导体管并联组合模块 202

7.9.6 二次保护式压敏电阻模块 202

7.10 电源SPD组合结构 203

7.10.1 单级并联SPD 203

7.10.2 多级并联SPD 204

7.10.3 多级串联SPD 205

7.11 信号SPD模式及结构 206

7.11.1 信号SPD的保护模式 207

7.11.2 信号SPD的结构与电路设计 207

7.11.3 信号SPD的参数要求 211

7.12 天馈线SPD 213

7.12.1 天馈线SPD的设计要求 213

7.12.2 天馈线SPD的分类 215

7.13 低压电涌保护器SPD的安装 215

7.13.1 电源SPD的安装 215

7.13.2 信号SPD的安装 219

7.13.3 天馈线SPD的安装 221

第8章 三相串联型电源防雷箱的设计 222

8.1 热脱离机构原理 223

8.2 压敏电阻的选型及配置 224

8.2.1 两级通流容量的配置 224

8.2.2 压敏型号的选择 224

8.2.3 压敏芯片配对 224

8.3 热脱离机构设计 225

8.3.1 脱扣弹片材料的选择 225

8.3.2 脱扣弹片上的热传导分析 226

8.3.3 脱扣弹片结构设计 227

8.3.4 低温焊锡的选择 228

8.3.5 热脱离结构整体设计 229

8.4 去耦装置设计 230

8.5 防雷箱电路设计 230

8.5.1 主电路设计 230

8.5.2 辅助电路设计 231