防雷电位差测试方法与流程

防雷电位差测试方法是应用于防雷领域的方法, 我们在做了防雷工作之后,很有必要预知到防雷效果。我们在雷电中可得到防雷效果;但借助一些设备也可以在没有雷电时对防雷效果进行一定的测试以进行预见,以便做好防雷工作。

背景技术：

等电位连接技术与传统防雷技术结合应用是今天的防雷技术 ,设备进行等电位连接与防雷接地后,一般用仪表对接地电阻进行检测,从接地电阻对防雷能力进行一定的预见。测试防雷接地电阻是传统的防雷测试方法，能在一定程度上反映防雷效果。

技术实现要素：

用等电位连接技术进行防雷的实质是减小设备雷电电位差到一定程度以达到防雷目的，防止设备不被雷电损坏不必使设备上的雷电等电位. 今天的等电位连接防雷技术实际也达不到让设备雷电等电位的水平,只是让设备雷电电位差减少到一定程度之下，雷电电位差越小防雷效果越好.因此一个防雷系统的评价，应是以这个防雷系统的雷电电位差来评价。用可能被雷电损坏设备的接地导体上某两点间的雷电位差进行评价，雷电位差越小越好。因为雷电一闪而过很快消失，而测试点还有许多，我们不能同时进行这些测试点的雷电电位差测试；我们也不知道雷电什么时候产生，所以测试设备上的雷电电位是很困难的。解决的方法是模拟雷电的产生，用模拟雷电对防雷系统进行测试。这就是本发明的防雷电位差测试方法，用来科学评估防雷系统的防雷能力。防雷电位差测试方法首先需要一个产生模拟雷电的装置，还需要一个有双路输入的电位差波形捕捉显示装置。电位差波形捕捉显示装置要求：采样率大于10M/秒，当输入电位差大于某操作设定值时, 电位差波形捕捉显示装置被触发捕获一段输入电位差数据并且显示。

本发明方法方案是：

防雷领域防雷电位差测试方法，特征是模拟雷电产生装置与电位差波形捕捉显示装置；模拟雷电产生装置产生模拟雷电流与模拟雷电压,多次加在在防雷网络上；电流输出正极接点与放电开关输入接点相接，连接导线用截面大于30mm2的铜导线，放电开关输出接点连接到接闪器雷电引下线，连接导线用放电导线；电流输出负极接点接到机房接地装置，连接导线用放电导线；某两点防雷网络测试点间的电位差输入电位差波形捕捉显示装置进行检测显示；电位差波形捕捉显示装置检测、显示防雷网络的任意两点的模拟雷电位差波形，检测遍及防雷网络的多个两点得到评价防雷网络的防雷能力依据。

．根据权利要求1所述防雷检测新方法，放电开关用触头触面镀银、涂有导电油或导电液的触头,动触头用弹簧驱动的触头，静触头用橡胶垫作支撑垫,防止接触振动造成的接触电阻对模拟雷电上升沿的影响;选用不同倔强系数与伸长的弹簧,可改变模拟雷电的电流或电压上升沿;充电电容容量大于1000000微法, 电容耐压大于100伏，放电导线截面大于30mm2,材料用铜或者铝。

．根据权利要求1所述防雷检测新方法，包括一种测试雷电流在防雷网络设备上产生电磁感应电位差大小程度的方法，用放电导线模拟距离设备20米内的有雷电流经过的线路，沿有雷电流经过的线路放置放电导线；放电导线一端直接接到电流输出负极接点，另一端接到放电开关输出接点；一条测试电缆从电位差波形捕捉显示装置接到一个放电导线边沿点处，电缆屏蔽与这一处放电导线边沿点相接，用某一测试引线将测试电缆芯线连到另一放电导线边沿点上；另一条测试电缆从电位差波形捕捉显示装置接到网络设备内测试点与防雷网络测试点；检测电位差波形。放电开关合上一次，进行一次模拟雷电电磁感应电位差的检测。

一、术语说明

1．1测试引线：对两点电位差进行测试时，若两点间距离较远，用某一导线一端连接其中一点，引信号到另一点附近处，以便与示波器输入同轴电缆相接；测试引线另一端接同轴电缆芯线，测试引线以最小距离与同轴电缆芯线连接，同轴电缆外金属屏蔽接另一测试点，图（4）。可用外绝缘的测试引线与放电导线在一测试点连接后,沿着放电方向双绞在一起走线到另一测试点与电缆输入进行连接,减小测试干扰；

1.2防雷网络设备，在防雷网络中接地线用导体连接在一起的设备；

1.3防雷网络, 在防雷中由导体连接在一起的设备,接地导体，连接导体的总称,不同设备处在不同位置。防雷网络设备任意两点可作为电位差测试点；

1.4防雷网络测试点: 防雷网络中在设备地、设备地连接导线或接地线上的点；

1.5大雷电流导线边沿点:经过设备附近的大雷电流导线一般从距离设备20米以外的接闪器接到一个接地装置，在设备与接闪器之间距设备20米的大雷电流导线点称为大雷电流导线边沿点，在设备与接地装置之间距设备20米大雷电流导线点也称为大雷电流导线边沿点，若接地装置与距离不够20米，就取接地装置为大雷电流导线边沿点，这样大雷电流导线边沿点就有两处；

1.6放电导线边沿点:放电导线沿大雷电流导线布线后，与大雷电流导线边沿点对应的放电导线点；

1.7接闪器:人工安置的可能被雷击的导体或高压线避雷器，有引下线相接；

1.8引下线，接到接地装置又接到接闪器的导体；

1.9电位差分布VD:所测试的各种设备对应的所有任意两点间的电位差的总称；

2.0设备地：设备金属外壳；

2.1采样率：每秒模拟信号转换数据信号的次数；

2．2接触振动，外力驱动开关的触头接在一起时，触头因反作用力产生反弹而引起触头振动，造成开关接触电阻的变动。

二、测试方法说明

测试设备电位差主要测量从接闪器到设备地、再到接地装置的电流在设备上造成的电位差，简称窜地电位差。电流是雷电流时在设备上引起的便是窜地雷电位差。其次还有流过大雷电流导线附近设备上的感应电位差测试。测试可用雷电流模拟发生装置产生模拟雷电流加在防雷网络上，用电位差波形捕捉显示装置进行波形显示检测。

．1窜地电位差测试方法：图1窜地电位差测试电路，窜地电位差是电流通过防雷网络在设备上造成的电位差,是设备损坏的主要原因, 测试是将放电导线一极连接系统接地网上接地电阻较小的一点(真正的雷电流会流向这一点流动); 放电导线另一极连接到接闪器雷电引下线（如铁塔脚或高压线避雷器接地线）。电位差波形捕捉显示装置输入线接防雷网络设备对应需要测试的两点。测试中放电电压从小值（10伏）开始。图2充放电电路，调节充电电阻让电容上的电压到10伏，合上开关K测试一次，断开开关K电容即充电。调节R2增大C上电压，循环到合上开关K ，观察波形，直到得到明显电压值。可调换放电点，调换检测点进行检测，得到防雷网络的雷电压分布VD。在防雷系统中，检测得到的电压越小，防雷效果越好。

雷电位差测试点的选择，选择可能有被雷电损坏设备上的两点，如有连接的通信设备上的两点，机房内设备中性线点对设备地，设备接地点与工作地的外部连接点，同轴电缆在接口上的屏蔽层与芯线；这些可能发生设备损坏的两点都可选为测试点。

放电点的选择：接闪器雷电引下线，机房接地装置，高压线避雷器接地装置。放电导线截面大于30平方毫米。

电容要用容量大于1000000微法的电容，耐压大于或等于100V。电阻用电炉丝。

为了消除放电开关合的振动，造成接触电阻变动，影响模拟效果，放电开关的动触头用有弹簧驱动的镀银触头，另一触头固定在橡胶上。触头用镀银触头，使用时涂上导电油。释放杆释放动触头，让动触头高速接触静触头。图2放电开关构造图。选用不同倔强系数与伸长的弹簧,可改变模拟雷电的电流或电压上升沿。

．2电磁感应电压的测试方法：设备靠近大雷电电流导线时,瞬间变化的雷电流会在附近的导体环路感生出很大感应电压,可用外绝缘的放电导线在长度与形状上模拟距离设备20米以内的大雷电流导线, 放电导线贴近大雷电流导线走线，图4。将放电导线接到电流输出负极接点与放电开关输出点，让电容充电到一定值，合上开关就进行了一次模拟雷电放电试验，合上放电开关瞬间。检测放电导线两处边沿点间的电位差V1（V1最大可接近充电电压），检测导体环路感应在内部测试点与防雷网络测试点的电位差V2，假设实际雷电在雷电电流线上的电压为V雷，导体环路感应的电压V感，则有 V感 /V雷=V2/V1，估计V雷,就可得V感。但设备距离雷电流20米以上时，感应的电压可不计。

真实雷电位差测试方法

在测试图1中，将电位差波形捕捉显示装置在输入加衰减器并进行限压保护，可在有雷电时获得真实的雷电电位差测试数据；但电路有被雷电损坏可能，并必需要用绝缘工具进行测试操作。

防雷能力分析评价方法

从雷电位差模拟检测值就可初步对防雷能力进行评估。对那些不被雷电损坏的设备对应检测点模拟测试值与那些常被雷电损坏设备对应的检测点模拟测试值进行比较分析就可进行评价。如检测同一设备两点在不同的防雷电路中的电位差，电位差越小的电路防雷效果越好；那些检测不到电位差的测试点，当然有较好的防雷能力。

三、附图说明

图1 窜地电位差测试电路;

图2模拟雷电产生装置;

图3放电开关构造图;

图4电磁感应电位差测试电路;

图中：1接闪器,2工作地线,3接闪器雷电引下线, 4 就近接地,5 防雷网络测试点,6设备金属外壳, 7工作电缆芯线, 8工作电缆屏蔽层.9测试引线,10测试电缆芯线, 11 机房接地装置或接地电阻较小接地装置, 12测试电缆屏蔽层, 13电位差波形捕捉显示装置, 14放电开关输入接点,15 放电导线,16模拟雷电产生装置,17放电开关.18放电开关输出接点, 19大雷电流导线,20 设备内测试点,21大雷电流导线边沿点,22放电导线边沿点。30绝缘支架;31弹簧;32弹簧动触头;33静触头,34橡胶垫，,35绝缘支撑,36控制杆,40 电流输出负极接点,41电流输出正极接点,42 电压表,43 充电电容,44可调电阻,45限流电阻,46二极管,47变压器。

具体实施方式

电位差波形捕捉显示装置用泰克Tektronix TBS1102数字存储示波器, 100M采样率,双通道输入；电容C用10只日立 100v120000uf电容并联，电阻R1 ,R2用电炉丝, 放电导线用截面为30平方毫米铜线,用放电导线将放电开关输出点与接闪器雷电引下线相接，电流输出负极接点接到机房接地装置，引下线是铁塔，工作地线是馈管，设备是有通信联系的发射设备，图1所示。一次测试可测得防雷网络上任两点的模拟雷电位差, 在相同的放电电压下,多次测试得到的不同点测试电压相当于一次放电对这些不同点的同时性检测.。将数字示波器设置在捕捉位置，设好捕捉阈值，数字示波器测试电缆屏蔽层与测试电缆芯线接在有通信联系的两设备接地点之间。测试中放电电压从小值（10伏）开始。调节充电电阻让电容上的电压到10伏，合上放电开关测试一次，断开放电开关电容即充电。调节R2增大C上电压，循环到合上放电开关，观察波形，直到得到明显电压值。可调换放电点，调换检测点进行检测，得到放电网络的电位差分布VD。检测电位差是0的两点,对应的设备不会被雷电损坏；检测电位差越小防雷能力越好。