通讯设备系统防雷实用教案

1、雷电(lidin)产生原理 雷电一般发生在云层之间，有时也发生在云层与大地之间。在春夏雨季，由于空气磨擦的原因，积雨云一般会带有大量的电荷，当带有相反极性的云层距离较近时，二者之间会出现强烈(qin li)的放电现象，这就是雷电，如图所示。l当带有大量电荷的云层(yncng)离地面（特别是地面上的较尖的导体）较近时，地面靠近云层(yncng)处会感应大量的相反电荷，当距离足够近时，云层(yncng)与地面之间也会出现强烈的雷电放电，如图所示。 第1页/共51页第一页，共51页。雷电(lidin)入侵途径直击雷或邻近雷击:击在外部防雷系统，如保护框架（工业装置上.）电缆上等。浪涌电流在接地电阻R

2、st上引起电压降。闭合环路感应(gnyng)产生过电压信息系统电源(dinyun)系统L1L2L3PEN20 kVRst2c1a1b12a2b11a1b远处雷击:击在远处架空输送线缆上雷云之间的放电通过架空线缆引起感应雷电波及过电压。在野外,雷电击中通信线缆2a2b2c第2页/共51页第二页，共51页。保护(boh)级别雷电流峰值. kAI200II150III - IV100Lit.: IEC 61024-1-1RstE = Rstit举例(j l):E = 100 kA 1 = 100 kV 10/350 s波形(b xn)雷电过电压的计算第3页/共51页第三页，共51页。100 kA10

3、0 kV100 kV100 kV230 V230 V1 雷电(lidin)击中建筑物引起的破坏性电压反击第4页/共51页第四页，共51页。雷电(lidin)击中建筑物1引起建筑物1与2 之间的过电压通信(tng xn)线缆i建筑物1建筑物2U1几百kVi2U20 Vi1第5页/共51页第五页，共51页。邻近建筑物之间危险(wixin)的浪涌雷击100 kA12.5 kV50 kV12.5 kA25 kA12.5 kV通信(tng xn)线缆OV230 V25 kA12.5 kAWater / Gas50 kA1 12.5 kA1 12.5 kA1 230V第6页/共51页第六页，共51页。雷击

4、电流分配(fnpi)模型100%等电位(din wi)连接排50%通信系统(xtng)电源系统(xtng)金属管线外部防护接地系统50%50%第7页/共51页第七页，共51页。由于雷击电流上升率 i/t在回路(hul)中引起的感应电压建筑物s3s2s1i / t雷击(lij)电流时间TimetUti下引线第8页/共51页第八页，共51页。正方形回路(hul)的互感M10.010.030.10.31310a mHM11001010.10.010.001q = 16mmq = 50mmitqUaa与雷击电流下引线(ynxin)相关的回路第9页/共51页第九页，共51页。正方形回路(hul)的过电压

5、计算 ikA 150 tsq = 50mmU10m10m电气安装的保护(boh)导体M1 16 HU = 16 150 = 2400 kV与雷击电流下引线(ynxin)相关的回路第10页/共51页第十页，共51页。as1010.10.010.0010.1 10-30.01 10-30.10.3131030s mHM2a = 10ma = 3ma = 1ma = 0,3ma = 0,1ma = 0,03ma = 0,01mUita正方形回路(hul)的互感M2与雷击电流(dinli)下引线相邻的正方形回路第11页/共51页第十一页，共51页。正方形回路(hul)的过电压计算 ikA 150 ts

6、U10m1m M2 4.8 HU = 4.8 150 = 720 kV10m与雷击电流(dinli)下引线相邻的正方形回路第12页/共51页第十二页，共51页。b0.10.3131030s mnHmM31001010.10.010.001b = 10mmb = 3mmb = 1mmUitsl并行电缆(dinln)回路互感 M3与雷击电流下引线并行的并行电缆(dinln)回路第13页/共51页第十三页，共51页。并行电缆回路(hul)互感 M3 ikA 150 tsU3mm通讯(tngxn)线1mM3 0.60 nH/mU = 0.60 10 150 = 900 V10m与雷击电流下引线并行(b

7、ngxng)的并行(bngxng)电缆回路第14页/共51页第十四页，共51页。s m并行电缆(dinln)回路互感 M4与雷击电流下引线垂直(chuzh)的并行电缆回路sl0.10.3131030nHmmM4Uitbl = 10ml = 3ml = 1ml = 30ml = 100m1010.10.010.001第15页/共51页第十五页，共51页。并行电缆回路(hul)互感 M4 ikA 150 ts通讯(tngxn)线1mM4 0.48 nH/mmU = 0.48 3 150 = 216 V3mmU10m与雷击电流下引线垂直的并行电缆(dinln)回路第16页/共51页第十六页，共51页

8、。在环形回路中引起的最大感应(gnyng)电压ass di s = ku2 max. dt (di / dt) max.距离(jl)s100 kA/sa=10 m500 kVs=1 mku2 =5000VkA/s第17页/共51页第十七页，共51页。s di s = ku3 l max. dt (di / dt) max.距离(jl)s100 kA/sb=3 mm600 Vs=1 ml=10 mku3 =0.6Vm kA/sbsl在环形回路中引起的最大感应电压第18页/共51页第十八页，共51页。雷击引起的感应过电压强度距离(jl)小于或等于 0.1, 1 and 10 km101102011

9、1002000.1110002000第19页/共51页第十九页，共51页。二、系统(xtng)防雷机理第20页/共51页第二十页，共51页。2.1 防雷区（LPZ）第21页/共51页第二十一页，共51页。Intermediate floor防雷区概念(ginin) Lightning Protection Zone（LPZ） 电源(dinyun)系统信息(xnx)网络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 雷电流SPD局部等电位过压保护器 SPD空调装置接闪系统M摄像机灯光插座“滚球半径 20 m防雷保护区4-22(yy-M-d)第22页/共51页第二十

10、二页，共51页。RRRRR滚球(n qi)法的应用（IEC61024-1 ）R第23页/共51页第二十三页，共51页。2.2 室外(sh wi)防雷第24页/共51页第二十四页，共51页。避雷针下引线(ynxin)接地系统 h滚球(n qi)r避雷系统(xtng)的位置保护角度网孔第25页/共51页第二十五页，共51页。外部防雷系统(接闪系统,引下线, 基础(jch)接地极)基础(jch)接地极第26页/共51页第二十六页，共51页。安装(nzhung)在天线架上的天线保护角度(jiod) 根据IEC 61024-1 (第2版) 表3第27页/共51页第二十七页，共51页。安装(nzhung)

11、在天线架上的天线 (实例)第28页/共51页第二十八页，共51页。室外基站的保护必须(bx)位于LPZ0B区域线槽线槽LPZ 0BR = 45 mLPZ 0ALPZ 0A基站基站LPZ 1天线天线(tinxin)架架子架木板子架木板(m bn)第29页/共51页第二十九页，共51页。基站通过避雷针防止直接(zhji)雷击R = 45mLPZ 0ALPZ 0BLPZ 1第30页/共51页第三十页，共51页。建筑物无防雷系统(xtng)时的等电位连接基站基站线槽线槽天线天线(tinxin)架架子架板子架板第31页/共51页第三十一页，共51页。建筑物无防雷系统(xtng)时的等电位连接线槽线槽基站

12、基站等电位连接线等电位连接线天线天线(tinxin)架架子架板子架板第32页/共51页第三十二页，共51页。建筑物无防雷系统(xtng)的等电位连接线槽线槽基站基站天线天线(tinxin)架架子架板子架板第33页/共51页第三十三页，共51页。建筑物有防雷系统(xtng)的等电位连接线槽线槽天线天线(tinxin)架架基站基站防雷系统防雷系统(xtng)子架板子架板第34页/共51页第三十四页，共51页。室外天线与电缆(dinln)的布设第35页/共51页第三十五页，共51页。室外天线与电缆的布设(b sh)（细节）第36页/共51页第三十六页，共51页。室外天线与电缆(dinln)的布设（无

13、避雷针）第37页/共51页第三十七页，共51页。铁塔(tit)下的基站设备LPZ 0ALPZ 0BLPZ 1基站基站第38页/共51页第三十八页，共51页。2.3 室内(sh ni)防雷第39页/共51页第三十九页，共51页。进出线缆端口的防雷等电位(din wi)连接Z阴极保护输送管基础(jch)接地极等电位(din wi)汇流排水管电源外部防雷系统3-40(2022-5-11)第40页/共51页第四十页，共51页。设备的等电位(din wi)保护第41页/共51页第四十一页，共51页。室内(sh ni)基站设备的等电位连接kWh/电源(dinyun)馈电通信线主等电位(din wi)连接带

14、防雷配电箱基站等电位连接带防雷接线盒16 mm主等电位连接带16 mm屋顶16 mm第42页/共51页第四十二页，共51页。根据IEC的过电压类别(libi)正确地应用避雷器与过压保护器高能量避雷器过压保护器安装(nzhung)于插座口过压保护器安装于设备(shbi)内部过电压类别(DIN VDE 0110-1/IEC 60664-1)额定冲击电压 4 kV约 1 kV避雷器 保护级别 usp约1 kVkWh电表过压保护器安装于分配电箱柜IIIIIIIV 1.5 kV6 kV4 kV2.5 kV1.5 kVHAKIV230/400 V8-43(yy-M-d)第43页/共51页第四十三页，共51

15、页。DEHNguardTyp 275DEHN避雷器与过压保护器配合(pih)的最小距离DEHNportBlitzstromableiterDEHNL1L2L3N高能量避雷器DEHNport过压保护器DEHNguard线缆长度 5 m* *如果PE线与主线(zh xin)在同一线缆中，则线缆长度要要求 15 m7-44(yy-M-d)第44页/共51页第四十四页，共51页。分级保护根据(gnj)规范DIN VDE 0845 第一部分退藕器件如:电阻(dinz),电感,电容,滤波器等tutu粗保护(boh)如:放电管保护(boh)精细保护如:TVS第45页/共51页第四十五页，共51页。3 总结(

16、zngji)第46页/共51页第四十六页，共51页。3.1 室外(sh wi)设备防雷要点D）良好的防雷系统一般(ybn)为良好搭接并接地的等电位体，中间的网孔应尽量小，可以起到一定的屏蔽作用。A）设备必须置于防雷系统(xtng)的保护范围内B）防雷系统的保护范围根据滚球法确定C）滚球的半径一般为2040m第47页/共51页第四十七页，共51页。3.2 室内设备防雷要点(yodin)一次防护A）一次防护的机理是等电位(din wi)保护；B）所有电缆出入建筑物时必须有避雷器到地C）所有避雷器的反应时间必须低于50nsD）等电位(din wi)体必须有非常低的阻抗E）对接地电阻的要求不是非常严，当然能小于1欧姆更好，这样雷击电流泄放要快一些，等电位(din wi)存在的时间和幅度也要小一些。第48页/共51页第四十八页，共51页。3.3 室内设备防雷要点(yodin)二次防护A）二次防护主要目的是将浪涌电流旁路到地，从而避免过电压冲击内部电路；B）二次防护的主要器件有压敏电阻、TVS等；C）防护器件应尽量靠近被保护端口；D）选择压敏电阻需要注意其最大不动作电压、最高残压、额定峰值(fn zh)脉冲电流、标称工频电流等参数；E）选择TVS需要注意其峰值(fn