雷电及过电压保护讲座资料教程文件

1、雷电及过电压保护讲座资料19971997年年对超过对超过87228722多件案例损坏原因的分析多件案例损坏原因的分析过过电电压压 31,68%(雷击及操作过电压雷击及操作过电压) 盗窃 7,01% 火灾 4,88% 水灾 6,22% 不小心/误操作22,67% 其它 26,76% 风暴 0,78% 中国各主要城市雷暴天数中国各主要城市雷暴天数地名地名平均全年日期平均全年日期最早初日最早初日(日日/月月)最晚终日最晚终日(日日/月月)海口海口104.31/130/12上海上海32.214/210/10重庆重庆40.114/21/12拉萨拉萨75.49/33/11武汉武汉26.711/120/12

2、北京北京36.730/33/11呼和浩特呼和浩特29.520/324/10哈尔滨哈尔滨28.920/410/10建筑物被烧毁电路板及元器件损坏配电柜被损坏雷暴引起感应雷击及过电压直击雷或邻近雷击直击雷或邻近雷击:击在外部防雷系统，如保护框架（工业装置上击在外部防雷系统，如保护框架（工业装置上.）电缆上等。）电缆上等。浪涌电流在接地电阻浪涌电流在接地电阻Rst上引起电压降。上引起电压降。闭合环路感应产生过电压闭合环路感应产生过电压信息系统信息系统电源系统电源系统L1L2L3PEN20 kVRst2c1a1b12a2b11a1b远处雷击远处雷击:击在远处架空输送线击在远处架空输送线缆上缆上雷云之间

3、的放电通过雷云之间的放电通过架空线缆引起感应雷架空线缆引起感应雷电波及过电压。电波及过电压。在野外在野外,雷电击中通信雷电击中通信线缆线缆2a2b2c邻近建筑物之间危险的浪涌雷击几几 100 kA几几 10 kV几几 100 kV几几 kA几几 10 kA几几 10 kV通信通信线缆线缆OV230 V几几 10 kA几几 kAWater / Gas几几 kA几几 几几 kA几几 几几 kA几几 230VStandard IEC 61024Protection of structuresagainst lightningStandard IEC 61312Protection against L

4、EMPStandard IEC 61643Lightning protection-TelecommunicationlinesTechnical Report IEC 61662Assessment of riskof damage due to lightningPublished: 1995-04Amendment 1 toIEC 61662Published: 1996-05Technical Report IEC 61819 / Ed.1Test parameterssimulating theeffects of LPScomponentsIEC 81/145/CDVForecas

5、t: 2001TRPart 1: General principlesIEC 61024-1Published: 1990-03Section 1: Guide ASelection of protectionlevels for lightningprotection systemsIEC 61024-1-1Published: 1993-08Section 2: Guide BDesign, installation,maintenance andinspection of lightningprotection systemsPublished: 1998-05Part 1: Gener

6、al principlesIEC 61312-1Published: 1995-02Part 2 (technical specification):Shielding of structure, bonding inside structure and earthingIEC 61312-2 TSPublished: 1999-08Part 3 (technical specification):Requirements of surgeprotective devices (SPDs)IEC 61312-3 TSPublished: 2000-07Amendment 1: Annex DC

7、oordination of SPDwithin existing structuresIEC 81/150/CD Forecast: 2001Part 4 (Technical Report):Protection of equipment inexisting structuresPublished: 1998-09IEC TC 81 雷电保护雷电保护Part 1: Fibre opticinstallationsIEC 61643-1Published: 1999-07Part 2: Lines using metallic conductorsIEC 81/164/FDISForeca

8、st 2001Part 5: Application GuideIEC 81/165/CDForecast: 2000IEC 61024-1/Ed. 2Protection ofstructure againstfire, explosion and life hazardsIEC 81/151/CDVStatus: MCR circulatedForecast: 2001IEC 61662/Ed.2 TSRisk due to lightningIEC 81/156/CDForecast: 2001总则总则IEC 61312-1 防雷器的选择防雷器的选择 IEC 61312-3 (pendi

9、ng) 雷击保护雷击保护IEC 61024-1 设备保护设备保护IEC 61000-4-5 低压防雷器低压防雷器IEC 61643-1-1 低压防雷器的安装低压防雷器的安装 IEC 61643-1-2 (pending)低压线路上的过电压低压线路上的过电压 IEC 62066 (pending) 通信防雷器通信防雷器IEC 61643-2-1 (pending)国家标准国家标准:v建筑物防雷设计规范(GB50057-94)行业标准行业标准:v通信工程电源系统防雷技术规定(YD 5078-98)v移动通信基站防雷与接地设计规范(YD 5068-98)v微波站防雷与接地设计规范(YD 2011-9

10、3)v通信局(站)接地设计暂行技术规定(YDJ 26-89)v计算机信息系统防雷保安器(GA 173-1998)v电力系统通信站防雷运行管理规程(DL 548-94)建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范GB50057-94 GB50057-94 (2000(2000年局部修订版年局部修订版) )总则建筑物的防雷分类建筑物的防雷措施防雷装置接闪器的选择和布置防雷击电磁脉冲雷击风险问问 : 我们需要关注雷击吗我们需要关注雷击吗 ? 答答 : 是的，当然要是的，当然要 ，因为，因为:高技术类的敏感设备越来越多 延长设备正常工作时间，减小出错的概率 设备停机带来昂贵的间接损失 防雷保护会影响到购买保险

11、公司的判断浪涌电压的定义Intermediate floor防雷分区概念防雷分区概念电源系统电源系统信息网络系统信息网络系统电源系统电源系统局部汇流排设备再次层屏蔽室内次层屏蔽基础接地极加强筋防雷等电位连接防雷等电位连接 雷电流雷电流SPD局部等电位局部等电位过压保护器过压保护器 SPD空调装置空调装置接闪系统接闪系统M摄像机摄像机灯光灯光插座插座“滚球半径滚球半径 20 m防雷保护区防雷保护区230/400 V,50 Hz避器器配电箱屏蔽室里的钢筋接地系统金属结构作为建筑物屏蔽建筑物用钢筋网屏蔽建筑物屋顶的外部接闪装置接闪装置到钢筋的接点钢筋墙作为建筑的屏蔽和引下线数据线避雷器 等电位连接E

12、BBLPZ 1LPZ 2通信和数据的电源过压保护LPZ 0LPZ 0 到 LPZ 1 到 LPZ 2的界面地下的钢筋用作建筑物屏蔽和接地系统雷电保护系统依据雷电保护系统依据IEC 61312-1: 1995-02IEC 61312-1: 1995-02基础接地装置通信线避雷器浪涌过压保护浪涌过压保护主要针对感应雷电主要针对感应雷电操作过电压的防护操作过电压的防护低压电源防护数据通讯防护等电位连接完备的接地系统SPD 防防 雷雷 保保 护护进出线缆端口的防雷等电位连接进出线缆端口的防雷等电位连接Z阴极保护输送管阴极保护输送管基础接地极基础接地极等电位汇流排等电位汇流排水管水管电源电源外部防雷系统

13、外部防雷系统国际标准国际标准IEC 61643-1 IEC 61643-1 法国标准法国标准NFC 61740 NFC 61740 德国标准德国标准VDE 0675 VDE 0675 美国标准美国标准UL 1449 UL 1449 英国标准英国标准BS 6651BS 6651防雷器标准防雷器标准 : IEC 61643-1 (issued Feb.98)防雷器的选择与应用防雷器的选择与应用 : IEC 61643-2 (in work)联合标准联合标准:国际标准国际标准 安装位置安装位置 进线端进线端 分配端分配端 设备端设备端国际标准Class I Class II Class III 法国

14、标准 Imax enhancedStandard采用国际标准德国标准 Class B Class C Class D美国标准 ClassC ClassB ClassA英国标准 Class C Class B Class A 安装安装 位置位置 线路入口线路入口 分配端分配端 设备端设备端国际标准10/350 s 8/20 s 8/20 s 1.2/50 s Iimp=20 kA max In=20 kA max Isc=10 kA max 法国标准 In 20 kA In 5 kA德国标准 10/350 s In = 5 kA In = 1.5 kA 0.5-50 kA美国标准 10 kA 3

15、 kA 500 A英国标准 10 kA 3 kA 500 ATest Class I : Test Class I : For a SDP (called Lightning Current Arrester) intended to For a SDP (called Lightning Current Arrester) intended to be install in a installation equipped with a LPS where a be install in a installation equipped with a LPS where a part of th

16、e current of the direct lightning strike could part of the current of the direct lightning strike could cross the device. cross the device. Test Class II : Test Class II : For a SDP intended to be install at the electrical For a SDP intended to be install at the electrical entrance or inside a class

17、ical installation. entrance or inside a classical installation. Test Class III : Test Class III : A different way (american type.) to test a SPD : more A different way (american type.) to test a SPD : more adapted to adapted to low powerlow power SDP. SDP.按防雷等级选择按防雷等级选择 : Class I SPD 要求可以防止直击雷 (LPS

18、on installation) Class II SPD 可安装与线路进口或建筑内部分线端 Class III SPD 安装设备侧 选择放电电流选择放电电流 : 对于高暴露性防护选择 70 kA (或更以上) 对于标准安装选择 40 kA 对于设备侧选择10kA防雷器的选择原则防雷器的选择原则 : 高敏感设备 (限制电压低) 广泛应用 (secondary overshoots) 配合熔断丝或断路器配合熔断丝或断路器 优先使用防雷熔断丝或延迟断路器 SPD的安装SEM230/400 V 、避雷器在电源技术网络中的应用LPZ = 防雷保护区防雷保护区SEB =配电柜配电柜EBB =等电位连接排

19、等电位连接排PENkWhEBBL1L2L3PENSEB电表电表 主配电柜主配电柜 分配电柜分配电柜 设备设备 避雷器避雷器 浪涌避雷器浪涌避雷器 浪涌避雷器浪涌避雷器EBBLPZ 0LPZ 1LPZ 2电源防雷器工作原理当电网由于雷击出现瞬时脉冲电压时,防雷器在纳秒内导通，将脉冲电压短路于地泄放，后又恢复为高阻状态，从而不影响用户设备的供电。设备 50 % (100 kA, 10/350 50 % (100 kA, 10/350 s) s) 的电流是通过接地系统泄放的的电流是通过接地系统泄放的. . 50 % (100 kA, 10/350 50 % (100 kA, 10/350 s) s)

20、 的电流是被内部的供应系统泄放的电流是被内部的供应系统泄放的的. .( (电源系统电源系统, , 信息信息技术系统技术系统, , 金属管道等金属管道等.) .) 如果在最坏的情况里仅有电源系统，它将承受如果在最坏的情况里仅有电源系统，它将承受5050的雷电的雷电流流. . 假设最坏的情况仅有两条导线假设最坏的情况仅有两条导线(L; PEN) (L; PEN) , , 则每根导线要则每根导线要承受承受 50 kA (10/350 50 kA (10/350 s) s) 的电流的电流. . 这是一个避雷器承受的最这是一个避雷器承受的最坏情况坏情况. . 它有以下的参数它有以下的参数 : :电流峰值

21、电流峰值 50 kA (10/350 50 kA (10/350 s) s)电量电量 25 As 25 As单位能量单位能量 0.625 MJ 0.625 MJ/类防雷等电位连接避雷器类防雷等电位连接避雷器假设雷电流的泄放假设雷电流的泄放100%等电位连接排等电位连接排50%通讯系统通讯系统电源系统电源系统金属管道金属管道外部外部防雷装置防雷装置接地系统接地系统50%50%火花间隙成份避雷器的特性火花间隙成份避雷器的特性电压电压电流电流火花间隙的击穿电压火花间隙的击穿电压浪涌电压浪涌电压1.2/50 s雷电流雷电流电源系统中的电流电源系统中的电流电源系统电压电源系统电压火花间隙灭弧火花间隙灭弧s大约大约 100 s大约大约 10 ms几几 kA100 kA敞开式火花间隙的剖面模型喷弧技术功能图电极电极 1电极电极 2(驱动电极驱动电极)隔离气体流向的材料隔离气体流向的材料气体流向气体流向-径向径向-纵