一、雷電對(duì)船舶及航運(yùn)行業(yè)的危害分析

船舶在海上作業(yè)或航行時(shí)，因船體暴露于廣闊水面、缺乏周邊高聳建筑物的屏蔽作用，極易成為雷電放電的目標(biāo)。雷電對(duì)船舶的危害主要包括以下幾個(gè)方面：

直擊雷危害

船舶的桅桿、雷達(dá)天線、通信塔、導(dǎo)航設(shè)備等往往是金屬高聳部位，在雷暴天氣中極易遭受直擊雷。直擊雷電流可達(dá)到30~200kA（IEC 62305和GB/T 21714.2標(biāo)準(zhǔn)給出的典型值），對(duì)雷達(dá)罩、信號(hào)燈、導(dǎo)航儀器造成擊穿或燃燒。

感應(yīng)雷和電磁脈沖（LEMP）危害

雷電電磁脈沖可通過(guò)空氣耦合或船體導(dǎo)電結(jié)構(gòu)感應(yīng)到電氣系統(tǒng)中，引起船舶內(nèi)部電源、通信、控制、導(dǎo)航系統(tǒng)的瞬態(tài)過(guò)電壓，導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)作或損壞。對(duì)集成化程度高、控制自動(dòng)化程度高的現(xiàn)代船舶尤為危險(xiǎn)。

雷擊引發(fā)火災(zāi)或爆炸風(fēng)險(xiǎn)

油輪、液化氣船、化學(xué)品船在甲板或儲(chǔ)罐區(qū)若遭受雷擊，可能引燃揮發(fā)性氣體或液體，造成火災(zāi)或爆炸事故。

船員人身安全

雷擊瞬間電位差可通過(guò)金屬甲板、扶手傳導(dǎo)，對(duì)甲板上作業(yè)的船員造成電擊傷害。

因此，船舶防雷不僅是保護(hù)設(shè)備和貨物，更是確保船員生命安全和航行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

二、船舶防雷總體設(shè)計(jì)思路

船舶防雷應(yīng)遵循IEC 62305《雷電防護(hù)》、IEC 60092-401《船舶電氣裝置》及中國(guó)《GB/T 21413-2008 船舶電氣裝置雷電防護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)。整體思路為“引下、接地、均壓、屏蔽、限制過(guò)電壓”。主要措施包括：

直擊雷防護(hù)：在桅桿頂部設(shè)置避雷針或接閃器，將雷電流安全引入船體。

感應(yīng)雷與過(guò)電壓防護(hù)：在電源和信號(hào)線路設(shè)置浪涌保護(hù)器（SPD）、氣體放電管、TVS等過(guò)壓保護(hù)元件。

等電位連接：船舶金屬結(jié)構(gòu)、甲板設(shè)備、接地匯流排、屏蔽層之間保持可靠電氣連接，消除電位差。

接地與泄放：利用船體鋼結(jié)構(gòu)與海水的低阻特性作為接地體，實(shí)現(xiàn)雷電流安全泄放。

三、直擊雷防護(hù)裝置設(shè)計(jì)

1. 接閃器（避雷針）選型

安裝位置：桅桿頂部、雷達(dá)天線周邊、最高點(diǎn)的船橋頂部。

材質(zhì)：不銹鋼316L或銅合金，耐腐蝕、抗海水鹽霧。

雷電流參數(shù)：需按I級(jí)防雷設(shè)計(jì)，最大雷電流Iimp≥200kA。針體和引下線截面積應(yīng)≥50mm2銅或≥70mm2鍍鋅鋼。

2. 引下線和接地

引下線：采用≥50mm2銅絞線或≥70mm2不銹鋼扁鋼（30×3mm），沿桅桿內(nèi)側(cè)敷設(shè)，減少?gòu)澢霃?lt;0.2m，避免尖銳折角。

接地：直接焊接或螺栓連接至船體主鋼結(jié)構(gòu)。船體鋼殼與海水等效接地電阻<1Ω，一般可達(dá)到0.1Ω以下。

四、船舶電氣與電子系統(tǒng)的浪涌防護(hù)

1. 電源線路SPD選型

安裝位置：主配電板、控制室配電箱、關(guān)鍵設(shè)備前端。

產(chǎn)品類(lèi)型：船用交流SPD應(yīng)符合IEC 61643-11和CCS《船用產(chǎn)品認(rèn)證》。

典型參數(shù)：

額定工作電壓Un：AC 230/400V（三相四線）

最大持續(xù)工作電壓Uc：275V（單相）/440V（三相）

標(biāo)稱(chēng)放電電流In：20kA（8/20μs）

最大放電電流Imax：40kA（8/20μs）

雷電沖擊電流Iimp：12.5kA（10/350μs）I級(jí)

電壓保護(hù)水平Up：≤1.5kV

后備保護(hù)器：在SPD前串聯(lián)C型曲線微斷（C25~C63A）或?qū)Ｓ肧CB后備保護(hù)器，分?jǐn)嗄芰Α?kA。

2. 信號(hào)線路SPD選型

應(yīng)用范圍：雷達(dá)數(shù)據(jù)線、GPS信號(hào)線、VHF/UHF通信線、網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)線、控制信號(hào)線。

參數(shù)參考：

工作電壓：5V/12V/24V/48V DC

傳輸速率：≥100Mbps（以太網(wǎng)）

標(biāo)稱(chēng)放電電流In：5kA（8/20μs）

電壓保護(hù)水平Up：≤30V（低壓信號(hào)）

安裝方式：盡量靠近被保護(hù)設(shè)備端，屏蔽層與船體金屬結(jié)構(gòu)接地。

3. 天饋防雷器

用于VHF、AIS、雷達(dá)天線同軸電纜

頻率范圍：1MHz~6GHz

插入損耗：≤0.2dB

駐波比：≤1.2

標(biāo)稱(chēng)放電電流In：10kA（8/20μs）

連接方式：N型、7/16DIN等防水接頭

安裝位置：天線饋線進(jìn)艙口處或設(shè)備前端。

五、等電位連接與屏蔽措施

等電位匯流排（MEBB）：在機(jī)艙或電氣間設(shè)立，用≥50mm2銅排連接船體、甲板、護(hù)欄、機(jī)殼、金屬管道。

局部等電位：關(guān)鍵設(shè)備周邊設(shè)局部接地排，所有金屬殼體、屏蔽層、接閃器引下線都接至此排。

屏蔽：信號(hào)電纜采用雙屏蔽或鋁箔+編織屏蔽，屏蔽層在入口端接地；控制柜外殼金屬化并可靠接地。

六、地凱科技特殊船型防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輪與化學(xué)品船

在儲(chǔ)罐區(qū)增設(shè)靜電釋放器和接地夾，控制靜電電位<30V；

甲板避雷針使用防爆型結(jié)構(gòu)；

所有金屬罐體和管路做等電位連接。

客輪和大型郵輪

大量弱電和智能控制系統(tǒng)，需多級(jí)SPD（I級(jí)在主配電板，II級(jí)在分配電箱，III級(jí)在終端設(shè)備）。

對(duì)娛樂(lè)通信系統(tǒng)（WiFi、閉路電視）配置信號(hào)防雷器。

漁船和小型船舶

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，至少在桅桿上裝設(shè)避雷針并引入船體；

低壓電源和通信線采用組合型SPD。

八、船舶完整防雷解決方案示例

桅桿、雷達(dá)頂端：不銹鋼避雷針（3m），Iimp≥200kA，銅絞線50mm2引下線 桅桿頂部，引至船體

主配電板：I級(jí)電源SPD，Un 400V，Iimp 12.5kA/相，Up≤1.5kV，配電板輸入端

分配電箱：II級(jí)電源SPD，Un 230V，In 20kA，Imax 40kA，Up≤1.5kV，各分電箱

雷達(dá)/導(dǎo)航信號(hào)線：數(shù)據(jù)線SPD，5V/12V，In 5kA，Up≤30V，設(shè)備端或艙口

天線饋線：同軸天饋防雷器，1MHz~6GHz，In 10kA，插損≤0.2dB，天線進(jìn)艙口

機(jī)艙等電位匯流排：銅排50×5mm，電阻<0.1Ω，機(jī)艙