浅谈雷电防护与spd选择

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈雷电防护与 SPD 选择 摘要：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。本文主要概述 了雷电的产生、雷电的危害及形式；防 护区的分类；电气线路三级防雷；SPD 的选择以及 SPD 后备保护元器件的选 择等内容。 中国论文网 /2/view-12894718.htm 关键词：雷电，防护，SPD -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Abstract: the surge protector electronic equipment is indispensable to the lightning protection, a device used to be called “lightning arrester” or “over- voltage protector” English abbreviations for SPD. The role of the surge protector is put into power lines, signal transmission lines in the instantaneous limit over- voltage equipment or system to withstand voltage range, or will be powerful lightning current defined relief, protection of the protected equipment or system intact and damage. This paper mainly summarizes the generation of lightning, thunder of harm and form; Protection of the classification; The electrical wiring level 3 lightning protection; SPD choice, and the choice of backup protection SPD components, etc. Keywords: lightning, protection, the SPD -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 中图分类号：S761.5 文献标识 码：A 文章编号： 一、前言 正雷电直击情况下,由于雷电流 有极大峰值和陡度,在它周围的空间有强 大的变化的电磁场,处在这电磁场中的导 体会感应出较大的电动势。当雷电流通 过引下线入地时,在小金属环开口处可感 应出高达数千伏的高电压,足以击坏附近 的电子元器件。而当 SPD 安装于界面 附近的被保护设备处时,至该设备的线路 应能承受所发生的电涌电压及电流,且线 路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面 处做一次等电位联结,由于弱电系统大量 采用了 COMS 电路，工作电平 TTL， 极易受到雷击电磁脉冲的冲击。轻则造 成软件故障、当机，停工停产。重则造 成设备损坏、生产瘫痪。因此应引起各 行各业的高度重视。 二、雷电基本知识 1.雷电产生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 雷电的产生：大气中的强对流会 伴随着电荷分布的变化，大气电场也会 随之发生变化，从而形成雷雨云(专业 称”积雨云”)，雷雨云团之间或雷雨云团 与大地之间就可能发生剧烈的放电现象， 这种强烈的放电就是闪电，又称雷电或 雷击。 一个地区的雷电发生频率一般用 年雷暴日来表示。我国东部地区大部分 属多雷区、高雷区和强雷区，广东、海 南有些地区年平均雷暴日为 100 天以上。 我国平均每年因雷击灾害所造成 的损失为几十亿元，广东 2002 年已统 计的发生雷害 2263 起，造成损失 3 亿 多元。 针对雷电灾害我国近年来先后 出台了多部防雷标准和规范，为减少和 防止雷电灾害的发生，各级政府部门， 施工单位应严格按照标准、规范的要求 监督实施。 2. 雷电的危害和雷电防护区 2.1 雷电危害 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 直击雷：直击雷是雷雨云对大地 或建筑物的放电现象。它产生强大的脉 冲电流、炽热的高温、猛烈的电动力损 坏放电通道上的建筑物、输电线、室外 电气、电子设备，击死击伤人员，同时 产生的强烈的电磁感应和电磁辐射，对 周围的电气、电子设备造成损坏或干扰。 雷击电磁脉冲(LEMP)：雷击电 磁脉冲是由于雷雨云之间和雷雨云与大 地之间放电时，产生的电磁感应、电磁 辐射以及雷雨云与输电线静电感应电荷 在雷击放电瞬间泄放,产生的过电压、过 电流通过连接建筑物内外的各种金属管 道、电源线、信号线、电视天线等进入 室内设备，使用电设备损害。 对直击雷的防护主要采用避雷针、 避雷带、引下线及接地体等传统的外部 避雷装置。对雷击电磁脉冲的防护主要 采用 SPD。 2.2 雷电防护区 直击雷非防护区(LPZOA 区)：本 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 区内的各类物体完全暴露在外部防雷装 置的保护范围之外，都可能遭到直接雷 击；本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰 减，属完全暴露的不设防区。 直击雷防护区(LPZOB 区)：本区 的各类物体处在外部防雷装置保护范围 之内，应很少能遭到大于所选滚球半径 的直接雷击；但本区内电磁场未得到任 何屏蔽衰减，属充分暴露的直击雷防护 区。 第一屏蔽保护区(LPz1，区)：本 区内的各类物体不可能遭受直接雷击， 流经各类导体的雷电流已经分流，比 LPZOB 区进一步减小；且由于屏蔽措 施，本区的电磁场强度也已得到了初步 的衰减。为了进一步减小雷击电磁脉冲 的影响，可设第二屏蔽保护区 LPZ2： 和第三屏蔽保护区 LPZ3。 三、典型雷电描述： 1、雷电波形 a）10/350uS 是时间与电流的曲 线，是典型雷电击穿大地的雷电流曲线， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 是雷电直接袭击电力线和避雷针的雷电 流曲线。我们一般称直击雷波形。 b）8/20uS 是时间与电流的曲线， 是典型雷电击穿大地（避雷针或临近接 闪物）引起的电磁脉冲感应过电压，这 个感应过电压击穿、烧毁设备时的电流 曲线。我们一般称感应雷波形。 2、直击雷波形和感应雷波形的 区别： a）标准与规定的差异性：IEC 国际电工委员会标准 IEC1024建筑设 计防雷规范 、IEC1312雷电电磁脉冲 防护均执行 10/350uS 和 8/20uS 雷电 波形。国家标准 GB11032-2000交流 避雷器 、GB3482-3483-83电子设备 雷击实验、导则均执行 8/20uS 雷电 波形。 b）根据理论计算，同等雷击电 流作用下，10/350uS 和 8/20uS 雷电焦 耳能量之比为 17.5(比如：一个 8/20uS 雷电流 10KA 其雷电焦耳为 1000J，那 么，一个 10/350uS 雷电流 10KA 其雷电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 焦耳近似为 17500J)，10/350uS 和 8/20uS 雷电焦耳能量是有本质上的区别。 c）2000 年 10 月 1 日，国家颁 布了 GB50057-2000建筑设计防雷规 范标准，第一次强制要求必须执行 10/350uS 雷电波形，这是我国与国际接 轨的第一个雷电防护标准 四、电源线路 SPD 的选择要求 1、SPD 的选择 1.1 保护系统中安装 SPD 的数量， 依据雷电防护区概念的要求，被保护设 备的抗扰能力和雷电防护分级而定。 1.2 在 LPZ0 区与 LPZ1 区交 界处应安装级分类实验的 SPD 或限 压型 SPD 作为第一级保护；在 LPZ1 区 与 LPZ2 区交界处应安装限压型 SPD 作 为第二级保护；在住宅配电箱输出端应 安装限压型 SPD 作为第三级保护。 1.3 SPD 连接导线应短而直，其 长度不宜大于 0.5m。如果电网中有几个 浪涌保护器，它们将会互相影响，并联 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 的保护器之间必须达到能量的配合才能 确保被保护线路的安全。配合的效果是： 当由雷电形成一个浪涌过电压时，电涌 保护器（B 级）将可靠地响应，带走高 能量的电流，以保护由于过载而损坏其 它浪涌保护器（C 级或 D 级） 。当 SPD 具有能量自动配合功能时，线路长度不 受上述规定限制。为防止 SPD 老化造 成短路，SPD 安装线路上应有过电流保 护装置，宜选用有劣化显示功能的 SPD。 1.4 在电源总配电柜输出端应安 装标称放电电流 In15KA（10/350s 波 形）的开关型浪涌保护器；也可安装标 称放电电流 In80KA（8/20s 波形）的 限压型 SPD 作为一级防护。 1.5 在分配电柜输出端应安装标 称放电电流 In40KA（8/20s 波形）的 限压型 SPD 作为二级防护。 1.6 在住宅终端配电箱输出端应 安装标称放电电流 In20KA（8/20s 波 形）限压型 SPD 作为三级防护。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 1.7 在配电箱输出端也可安装混 合型或串联型 SPD，其技术指标应满足 设备要求。 2、SPD 后备保护元件的选择。 基于电气安全原因，并联安装在 市电电源的 SPD，为防止其失效后造成 故障短路，必需在 SDP 前安装短路保 护器件。SPD 的后备保护有熔断器、断 路器和漏电断路器三种。 在国内外公司 SPD 的样本中， 对 SPD 后备保护的推荐方案比较乱， 没有统一的标准可遵循。国内某公司使 用手册中推荐的熔断器规格如下： 第一级 SPD 为开关型 15kA，10/350，断路器为 63A； 第二级 SPD 为限压型 40kA，8/20，断路器为 32A； 第三级 SPD 为限压型 10kA，8/20，断路器为 16A。 断路器选择 C 脱扣曲线 五、弱电系统 SPD 选择中应注 意的问题 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 1.首先要弄清楚测量和控制系统 （或电信系统）是否受电涌威胁，还是 也受到首次雷击分流的威胁； 2.共模保护还是差模保护； 3.是否先用带去耦电路的 SPD； 4.频率特性的选择； 5.SPD 的标称通流 In； 6.SPD 的标称耐压 Un 选择； 7.线/线或线/低电压的选择； 8.SPD 的串联阻抗数据的选择； 9.SPD 的配合特性的选择； 10.选择单级还是多级保护。 SPD 安装位置原则上应安装在各 防雷区界面处，并宜靠近建筑入口及被 保护设备安装，当 SPD 安装于界面附 近的被保护设备处时，至该设备的线路 应承受所发生的电涌电压及电