关于防雷设计方案的几点思考

关于防雷设计方案的几点思考

通过制定防雷设计方案，它涉及了电源防雷器和信号防雷器的设计和选择。要求所选用的防雷器在抑制设计允许的雷电过电压情况下,防雷器自身应能安全生存,同时应能有效保护被保护设备。在设计具体防雷方案时,不能过分夸大可能出现的雷击过电压,应在可靠性与投资之间寻求优化方案,合理选用防雷器。1设计和选择电池避雷器的方法1.1外来导电部件数量及等效接地电阻计算勘察被保护对象的雷击环境,分析确定在供电线路上可能出现的最大雷电流。雷电接闪建筑物防雷系统,雷电流将在接地装置、外来导电部件和入户线路间分流。流入外来导体或线路的雷电流If取决于外来导体的数量、各自的等效接地电阻和接地装置电阻及雷击强度。为了便于估算流经外来导体的雷电流,假定有50%的雷电流通过防直击雷系统入地,有50%的雷电流进入外来导体。可以粗略按下式估算:式中:n1为外来导电部件的数量,I为雷电流。一般在设计防雷方案,无法测得雷电流等参数,可以根据保护对象的雷击环境来确定:高山、旷野100kA(8/20)或50kA(10/350)市郊60kA(8/20)城市40kA(8/20)第一级电源防雷器的通流容量可以根据最大雷电流确定,第二级电源防雷器可以在15kA和20kA之间选择。1.2接地接零方式按IEC的规定,低压配电接地接零系统划分为IT方式、TT方式、TN等3种基本方式。而TN方式又可细分为TN-C、TN-S和TN-C-S3种方式,如图1～3。常用的接地接零方式有:TNC-C-S、TN-S、TT3种方式。在多级保护时,二、三级保护装置应根据供电线路的敷设方式、线路长度等决定是否采用3+1组合方式。3+1组合方式可预防由于市电故障原因而产生短路过电压,从而引起防雷器产生短路电流问题。1.3工作电压的确定在设计防雷方案时,是否正确选择氧化锌压敏电阻的最大持续工作电压,将关系到防雷器可靠稳定运行。防雷器的最大持续工作电压应符合相关技术标准要求,同时我们还应考虑供电电网可能出现的电压波动和可能出现最大持续故障电压。在IEC61643-2提出,在TT交流供电系统中,相线对地的最大持续故障可能达到额定工作电压(220V)的1.5倍,即330V。在防雷设计中,一般选取最大持续工作电压为额定工作电压的1.5～2倍。1.4防雷器残压越低模拟雷电流冲击防雷器时,防雷器端子间呈现的电压。各种防雷器标称的残压数值,都有一个相应大小和波形的模拟雷电流。比较残压数值时,应该在同样的模拟雷电流的基础上。在防雷方案中,并非要求残压越低越好。通常情况下,防雷器的残压越低时,最大持续工作电压也随之降低。防雷器残压过低时,防雷器可能在供电电网不稳定地区,最大持续电压长时间加在防雷器上,容易造成防雷器的老化和损坏。压敏型防雷器,选择合适的最大持续工作电压和合适的残压,应该两方面都兼顾,不可侧重于任何一方。一般的用户设备,选择残压在1500V到2000V(20kA8/20)的防雷器就足以保护。1.5反渗透膜雷达网的压敏电阻容量的确定原则上讲,压敏电阻的通流容量应由它可能遇到的实际雷击过电流来确定,应该保证实际可能出现的最大暂态雷电流小于压敏电阻的通流容量,但要精确做到这一点是很困难的。在防雷工程中常采用一些经验做法加以处理。对过电压出现频次较高的地方,防雷器的通流容量要适当选得大一点。1.6移动通信设施为使供电线路的安全,任何并联安装在供电线路中防雷器,为防止防雷器的短路故障,必须在防雷器的前端串联短路保护元件。在接地阻抗较高(如高山的通信基站)时,防雷器因故障产生短路电流,会造成短路电流扁小,无法使防雷器前端的的保护装置跳闸,可造成防雷器长时间的过流,会严重影响电网的正常运行。在工程实践中,孤立的通信基站(移动基站、模块局、小型计算机房等)、,可选取额定工作电流为32A的熔丝或空开,使过流保护元件较易动作。大型通信机房、计算机房,防雷器的过流保护元件,可选取额定工作电流为63A的熔丝或空开。1.7损害后果,危害后果在偏远的农村地区、小水电发电地区,电网不稳定,容易产生供电电压的持续偏高,当超出防雷器的最大持续工作电压时,防雷器就会造成损坏,往往会造成严重后果。设计防雷方案时,在供电条件恶劣或对供电状况不了解时,防雷器应采用3+1的组合方式,即在相线和零线之间安装压敏电阻防雷器,在零线和地线之间安装放电间隙防雷器,采用这种方式,即使接地电阻偏高或接地不良时,如果防雷器产生故障短路电流,在相线和零线会产生较大的故障短路电流,防雷器前端的熔丝或空开就会脱开,使防雷器与电网脱离。2信号源的设计与安装2.1基于电流的放电信号防雷器的基本电路原理如图4。它由放电管G、雪崩二极管(D1、D2)、电阻R及电感L组成。第一级放电管G用于泄放暂态大电流,第二级雪崩二极管(D1、D2)用于箝位限压,保护后面的电子设备或元件。介于这两者之间的电阻R和电感L起改善放电管G的动作特性,并促进两级保护特性配合的作用。2.2信号防雷器匹配信号防雷器串联安装于通信线路上,在通信线路上设计安装信号防雷器时,不但要考滤防雷器的保护作用,同时还要考虑防雷器与通信线路的匹配。选择信号防雷器要正确确定三项技术指标的匹配:电压匹配。信号防雷器的工作电压应该依据通信线路的工作电压来确定,防雷器的最高工作电压必须大于信号线路工作电压的1.2倍。速率匹配。安装在通信线路上的防雷器,其支持的最高传输速率必须大于通信线路的传输速率,否则将引起通信中断和误码增加等情况。阻抗及接口匹配。信号防雷器是串联安装,应选择与通信设备同类型的接口,以保证阻抗的匹配,使衰减