雷電防護(hù)裝置是一個(gè)綜合的防護(hù)系統(tǒng)，它包括外部防雷裝置與內(nèi)部防雷裝置。為了加深技術(shù)與施工人員對防雷裝置與器件的了解，本書從材料與器件的角度來詳細(xì)介紹防雷工程中用到的材料、工藝、裝置及各類防雷電子元器件。本書共8章，第1章防雷技術(shù)基礎(chǔ)，為入門者提供雷電及雷電防護(hù)的基礎(chǔ)知識；第2章防雷裝置的材料與工藝，介紹了防雷工程中用到的金屬與非金屬材料；第3章介紹金屬材料的加工與處理，讓讀者了解在加工防雷部件的過程中常用到的切削、防腐、連接、鍍層等工藝；第4章介紹外部防雷裝置的設(shè)計(jì)與制作方法、材料選擇、安裝應(yīng)用等；第5章主要介紹過電壓保護(hù)器的發(fā)展、種類及性能參數(shù)；第6章介紹應(yīng)用于低壓系統(tǒng)的防雷電子元件，從元件的結(jié)構(gòu)、原理、性能指標(biāo)、應(yīng)用等方面進(jìn)行詳細(xì)描述；第7章介紹應(yīng)用于低壓系統(tǒng)的電涌保護(hù)器，如電源SPD、信號SPD及天饋線SPD的原理、結(jié)構(gòu)、性能與安裝應(yīng)用等；第8章介紹三相串聯(lián)型電源防雷箱的設(shè)計(jì)過程。
本書力求從新的角度來完善防雷工程與技術(shù)人員的知識結(jié)構(gòu)，增加讀者對防雷材料與器件性能的認(rèn)識，從而提高防雷工程設(shè)計(jì)與施工水平。本書可作為高等院校防雷相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為從事防雷工程設(shè)計(jì)、施工、檢測、管理、建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)等人員的技術(shù)參考書或?qū)I(yè)培訓(xùn)教材。
郭在華，男，副教授，生于1975年，中共黨員。2004年獲信號與信息處理專業(yè)碩士學(xué)位�，F(xiàn)任大氣探測學(xué)院雷電防護(hù)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教研室主任、雷電監(jiān)測與防護(hù)技術(shù)研究所所長，兼任四川氣象學(xué)會雷電分會副主任委員、四川省電子學(xué)會雷電與電磁脈沖專業(yè)委員會副主任委員、中國氣象學(xué)會防雷電分會會員。研究方向?yàn)槔纂娍茖W(xué)與與技術(shù)、大氣探測信息處理。
緒論 1
第1章 防雷技術(shù)基礎(chǔ) 3
1．1 概述 3
1．1．1 機(jī)械時(shí)代雷電防護(hù)技術(shù) 6
1．1．2 電氣時(shí)代防雷技術(shù) 7
1．1．3 電子信息時(shí)代防雷技術(shù) 8
1．2 雷電流的特性 11
1．2．1 雷電流工程模型 11
1．2．2 雷電通道底部電流模型 14
1．2．3 閃電的電荷量 16
1．2．4 雷電波頻譜 16
1．2．5 閃電的分類 16
1．3 雷電的氣候特征參數(shù) 16
1．4 我國的雷電活動(dòng)規(guī)律 17
1．4．1 我國的雷電分布特征 17
1．4．2 雷擊的選擇 18
1．5 雷電的危害 19
1．5．1 直擊雷的破壞作用 20
1．5．2 雷電電磁脈沖的破壞作用 21
1．5．3 雷電危害的新變化 22
第2章 防雷裝置的材料與工藝 23
2．1 材料的分類與性能 24
2．1．1 材料的分類 24
2．1．2 材料的性能 25
2．2 金屬材料 25
2．2．1 金屬的物理性能 26
2．2．2 金屬的化學(xué)性能 29
2．2．3 金屬的力學(xué)性能 30
2．2．4 金屬的工藝性能 33
2．3 金屬的相 36
2．3．1 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 37
2．3．2 合金的結(jié)構(gòu)及相圖 38
2．4 防雷工程中的非金屬材料 41
2．4．1 絕緣材料 41
2．4．2 常用絕緣材料 42
2．4．3 導(dǎo)線的絕緣 43
2．4．4 導(dǎo)線連接處的絕緣處理 44
2．4．5 常見的安裝材料 46
第3章 金屬材料的加工與處理 47
3．1 冷鍍 47
3．2 熱鍍 50
3．3 連接 52
3．3．1 焊接 52
3．3．2 搭接 54
3．3．3 鉚接 55
3．3．4 螺栓連接 55
3．3．5 螺紋連接 56
3．4 防腐處理 57
第4章 外部防雷裝置 61
4．1 接閃器 61
4．1．1 接閃器工作原理 61
4．1．2 接閃器防護(hù)范圍設(shè)計(jì) 62
4．2 接閃竿風(fēng)荷載影響 68
4．3 接閃器制作 69
4．3．1 接閃器材料 69
4．3．2 接閃器規(guī)格要求 72
4．3．3 利用金屬屋面與金屬構(gòu)件作接閃器 75
4．4 接閃竿制作與安裝 76
4．4．1 接閃竿的分段設(shè)計(jì) 76
4．4．2 接閃竿的連接 78
4．4．3 接閃竿的安裝 78
4．5 引下線及斷接卡 83
4．5．1 引下線 83
4．5．2 引下線敷設(shè) 85
4．5．3 斷接卡 87
4．6 均壓環(huán) 88
4．6．1 雷電側(cè)擊及其防護(hù) 88
4．6．2 均壓環(huán)及其安裝 89
4．7 屏蔽體 91
4．7．1 屏蔽 91
4．7．2 屏蔽措施 95
4．8 等電位連接導(dǎo)體 98
4．8．1 等電位連接 98
4．8．2 等電位連接導(dǎo)體的材料 99
4．8．3 等電位連接實(shí)施 105
4．9 接地裝置 106
4．9．1 接地電阻 106
4．9．2 接地體 106
4．9．3 均勻土壤中接地體的工頻接地電阻計(jì)算 107
4．9．4 人工接地體的接地電阻 108
4．9．5 自然接地體 111
4．10 沖擊接地電阻 111
4．10．1 接地的沖擊效應(yīng) 112
4．10．2 接地體的有效長度 112
4．10．3 沖擊接地電阻的計(jì)算 112
4．10．4 接地體材料選擇 113
4．10．5 接地裝置設(shè)計(jì) 117
4．10．6 接地裝置的安裝 118
4．10．7 接地體的焊接 120
4．11 降阻劑 121
4．11．1 降阻劑的降阻機(jī)理 121
4．11．2 降阻劑的分類和應(yīng)用 123
第5章 過電壓保護(hù)器 125
5．1 工作原理 126
5．2 伏秒特性與工頻續(xù)流 127
5．3 電力避雷器分類 127
5．3．1 保護(hù)間隙 128
5．3．2 排氣式避雷器 128
5．3．3 閥式避雷器 129
5．3．4 特殊場所中使用的避雷器 130
5．3．5 直流避雷器 131
5．3．6 氧化鋅避雷器 132
5．4 避雷器的電氣性能 132
第6章 防雷元器件 134
6．1 放電間隙 135
6．2 陶瓷氣體放電管 139
6．2．1 結(jié)構(gòu)組成 139
6．2．2 響應(yīng)特性 140
6．2．3 電氣使用 142
6．3 玻璃放電管 143
6．4 金屬氧化物壓敏電阻器 144
6．4．1 氧化鋅壓敏電阻工作原理 147
6．4．2 壓敏電阻的失效 148
6．4．3 氧化鋅壓敏電阻的主要技術(shù)參數(shù) 148
6．4．4 壓敏電阻的優(yōu)點(diǎn) 152
6．4．5 壓敏電阻使用 152
6．5 導(dǎo)通型半導(dǎo)體避雷器件 153
6．5．1 工作原理 153
6．5．2 應(yīng)用場合 154
6．6 穩(wěn)壓型半導(dǎo)體器件 155
6．6．1 基本原理 155
6．6．2 瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS 157
6．6．3 穩(wěn)壓型半導(dǎo)體器件的應(yīng)用 159
6．6．4 TVS選型總結(jié) 161
6．7 熔斷電阻 161
6．7．1 熔斷電阻分類 162
6．7．2 保險(xiǎn)管、熔斷器 164
6．7．3 空氣開關(guān) 164
6．8 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲（PPTC） 165
6．9 晶閘管 166
6．9．1 晶閘管的工作原理 167
6．9．2 晶閘管的種類 167
6．10 隔離變壓器 167
6．10．1 基本原理 167
6．10．2 應(yīng)用方法 168
6．11 光電耦合隔離器 169
6．12 去耦器 170
第7章 電涌保護(hù)器 171
7．1 電涌保護(hù)器的分類 173
7．2 SPD性能參數(shù) 176
7．3 SPD選用 178
7．3．1 SPD的選擇 179
7．3．2 SPD失效時(shí)的安全性 180
7．4 SPD模塊 181
7．4．1 外殼 181
7．4．2 接線端子 182
7．4．3 連接導(dǎo)體 182
7．4．4 SPD中的電動(dòng)力問題 183
7．4．5 電氣間隙和爬電距離 183
7．4．6 灌封材料 183
7．4．7 SPD結(jié)構(gòu)的沖擊驗(yàn)證試驗(yàn) 184
7．4．8 安全性 184
7．4．9 SPD 過熱脫離器 184
7．4．10 SPD的狀態(tài)指示 185
7．4．11 MOV漏電流持續(xù)增大的原因 186
7．5 防雷箱 186
7．6 信號網(wǎng)絡(luò)的電涌保護(hù)器 188
7．6．1 信號SPD 188
7．6．2 信號SPD選擇 189
7．7 電源SPD的分類 190
7．7．1 A級SPD 191
7．7．2 B級SPD 192
7．7．3 C級SPD 193
7．7．4 D級SPD 193
7．8 電源SPD保護(hù)模式 193
7．8．1 TN-S電力接地系統(tǒng)安裝SPD 195
7．8．2 TN-C電力接地系統(tǒng)安裝SPD 196
7．8．3 TN-C-S電力接地系統(tǒng)安裝SPD 196
7．8．4 TT電力接地系統(tǒng)安裝SPD 197
7．8．5 IT電力接地系統(tǒng)安裝SPD 197
7．9 電源SPD保護(hù)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 198
7．9．1 壓敏電阻模塊 198
7．9．2 氣體間隙模塊 200
7．9．3 壓敏電阻與間隙串聯(lián)組合模塊 201
7．9．4 壓敏電阻與間隙并聯(lián)組合模塊 201
7．9．5 壓敏電阻與半導(dǎo)體管并聯(lián)組合模塊 202
7．9．6 二次保護(hù)式壓敏電阻模塊 202
7．10 電源SPD組合結(jié)構(gòu) 203
7．10．1 單級并聯(lián)SPD 203
7．10．2 多級并聯(lián)SPD 204
7．10．3 多級串聯(lián)SPD 205
7．11 信號SPD模式及結(jié)構(gòu) 206
7．11．1 信號SPD的保護(hù)模式 207
7．11．2 信號SPD的結(jié)構(gòu)與電路設(shè)計(jì) 207
7．11．3 信號SPD的參數(shù)要求 211
7．12 天饋線SPD 213
7．12．1 天饋線SPD的設(shè)計(jì)要求 213
7．12．2 天饋線SPD的分類 215
7．13 低壓電涌保護(hù)器SPD的安裝 215
7．13．1 電源SPD的安裝 215
7．13．2 信號SPD的安裝 219
7．13．3 天饋線SPD的安裝 221
第8章 三相串聯(lián)型電源防雷箱的設(shè)計(jì) 222
8．1 熱脫離機(jī)構(gòu)原理 223
8．2 壓敏電阻的選型及配置 224
8．2．1 兩級通流容量的配置 224
8．2．2 壓敏型號的選擇 224
8．2．3 壓敏芯片配對 224
8．3 熱脫離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 225
8．3．1 脫扣彈片材料的選擇 225
8．3．2 脫扣彈片上的熱傳導(dǎo)分析 226
8．3．3 脫扣彈片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 227
8．3．4 低溫焊錫的選擇 228
8．3．5 熱脫離結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì) 229
8．4 去耦裝置設(shè)計(jì) 230
8．5 防雷箱電路設(shè)計(jì) 230
8．5．1 主電路設(shè)計(jì) 230
8．5．2 輔助電路設(shè)計(jì) 231
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