防雷及防高壓電擊知識講座

1、1Lightning&Surge Protection雷電及過電壓保護講座雷電及過電壓保護講座技術交流2319971997年年對超過對超過87228722多件案例損壞原因的分析多件案例損壞原因的分析過過電電壓壓 31,68%(雷擊及操作過電壓雷擊及操作過電壓) 盜竊 7,01% 火災 4,88% 水災 6,22% 不小心/誤操作22,67% 其它 26,76% 風暴 0,78% 4中國各主要城市雷暴天數(shù)中國各主要城市雷暴天數(shù)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)最晚終日最晚終日(日日/月月)?？诤？?04.31/130/12上海上海32.214/210/10重慶重慶40

2、.114/21/12拉薩拉薩75.49/33/11武漢武漢26.711/120/12北京北京36.730/33/11呼和浩特呼和浩特29.520/324/10哈爾濱哈爾濱28.920/410/105建筑物被燒毀6電路板及元器件損壞7配電柜被損壞8雷暴引起感應雷擊及過電壓直擊雷或鄰近雷擊直擊雷或鄰近雷擊:擊在外部防雷系統(tǒng)，如保護框架（工業(yè)裝置上擊在外部防雷系統(tǒng)，如保護框架（工業(yè)裝置上.）電纜上等。）電纜上等。浪涌電流在接地電阻浪涌電流在接地電阻Rst上引起電壓降。上引起電壓降。閉合環(huán)路感應產(chǎn)生過電壓閉合環(huán)路感應產(chǎn)生過電壓信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)L1L2L3PEN20 kVRst2c1a1

3、b12a2b11a1b遠處雷擊遠處雷擊:擊在遠處架空輸送線擊在遠處架空輸送線纜上纜上雷云之間的放電通過雷云之間的放電通過架空線纜引起感應雷架空線纜引起感應雷電波及過電壓。電波及過電壓。在野外在野外,雷電擊中通信雷電擊中通信線纜線纜2a2b2c9鄰近建筑物之間危險的浪涌雷擊幾幾 100 kA幾幾 10 kV幾幾 100 kV幾幾 kA幾幾 10 kA幾幾 10 kV通信通信線纜線纜OV230 V幾幾 10 kA幾幾 kAWater / Gas幾幾 kA幾幾 幾幾 kA幾幾 幾幾 kA幾幾 230V10Standard IEC 61024Protection of structuresagains

4、t lightningStandard IEC 61312Protection against LEMPStandard 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

5、 theeffects of LPScomponentsIEC 81/145/CDVForecast: 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 lightning

6、protection systemsPublished: 1998-05Part 1: General 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

7、61312-3 TSPublished: 2000-07Amendment 1: Annex DCoordination of SPDwithin existing structuresIEC 81/150/CD Forecast: 2001Part 4 (Technical Report):Protection of equipment inexisting structuresPublished: 1998-09IEC TC 81 雷電保護雷電保護Part 1: Fibre opticinstallationsIEC 61643-1Published: 1999-07Part 2: Lin

8、es using metallic conductorsIEC 81/164/FDISForecast 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: 20

9、0111總則總則IEC 61312-1 防雷器的選擇防雷器的選擇 IEC 61312-3 (pending) 雷擊保護雷擊保護IEC 61024-1 設備保護設備保護IEC 61000-4-5 低壓防雷器低壓防雷器IEC 61643-1-1 低壓防雷器的安裝低壓防雷器的安裝 IEC 61643-1-2 (pending)低壓線路上的過電壓低壓線路上的過電壓 IEC 62066 (pending) 通信防雷器通信防雷器IEC 61643-2-1 (pending)12國家標準國家標準:v建筑物防雷設計規(guī)范(GB50057-94)行業(yè)標準行業(yè)標準:v通信工程電源系統(tǒng)防雷技術規(guī)定(YD 5078-9

10、8)v移動通信基站防雷與接地設計規(guī)范(YD 5068-98)v微波站防雷與接地設計規(guī)范(YD 2011-93)v通信局(站)接地設計暫行技術規(guī)定(YDJ 26-89)v計算機信息系統(tǒng)防雷保安器(GA 173-1998)v電力系統(tǒng)通信站防雷運行管理規(guī)程(DL 548-94)13建筑物防雷設計規(guī)范建筑物防雷設計規(guī)范GB50057-94 GB50057-94 (2000(2000年局部修訂版年局部修訂版) )總則建筑物的防雷分類建筑物的防雷措施防雷裝置接閃器的選擇和布置防雷擊電磁脈沖14雷擊風險問問 : 我們需要關注雷擊嗎我們需要關注雷擊嗎 ? 答答 : 是的，當然要是的，當然要 ，因為，因為:高技

11、術類的敏感設備越來越多 延長設備正常工作時間，減小出錯的概率 設備停機帶來昂貴的間接損失 防雷保護會影響到購買保險公司的判斷15浪涌電壓的定義1617Intermediate floor防雷分區(qū)概念防雷分區(qū)概念電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)信息網(wǎng)絡系統(tǒng)信息網(wǎng)絡系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)局部匯流排設備再次層屏蔽室內(nèi)次層屏蔽基礎接地極加強筋防雷等電位連接防雷等電位連接 雷電流雷電流SPD局部等電位局部等電位過壓保護器過壓保護器 SPD空調(diào)裝置空調(diào)裝置接閃系統(tǒng)接閃系統(tǒng)M攝像機攝像機燈光燈光插座插座“滾球半徑滾球半徑 20 m防雷保護區(qū)防雷保護區(qū)18230/400 V,50 Hz避器器配電箱屏蔽室里的鋼筋接地系統(tǒng)金屬結構

12、作為建筑物屏蔽建筑物用鋼筋網(wǎng)屏蔽建筑物屋頂?shù)耐獠拷娱W裝置接閃裝置到鋼筋的接點鋼筋墻作為建筑的屏蔽和引下線數(shù)據(jù)線避雷器 等電位連接EBBLPZ 1LPZ 2通信和數(shù)據(jù)的電源過壓保護LPZ 0LPZ 0 到 LPZ 1 到 LPZ 2的界面地下的鋼筋用作建筑物屏蔽和接地系統(tǒng)雷電保護系統(tǒng)依據(jù)雷電保護系統(tǒng)依據(jù)IEC 61312-1: 1995-02IEC 61312-1: 1995-02基礎接地裝置通信線避雷器1920浪涌過壓保護浪涌過壓保護主要針對感應雷電主要針對感應雷電操作過電壓的防護操作過電壓的防護低壓電源防護數(shù)據(jù)通訊防護等電位連接完備的接地系統(tǒng)21SPD 防防 雷雷 保保 護護22進出線纜端口

13、的防雷等電位連接進出線纜端口的防雷等電位連接Z陰極保護輸送管陰極保護輸送管基礎接地極基礎接地極等電位匯流排等電位匯流排水管水管電源電源外部防雷系統(tǒng)外部防雷系統(tǒng)23國際標準國際標準IEC 61643-1 IEC 61643-1 法國標準法國標準NFC 61740 NFC 61740 德國標準德國標準VDE 0675 VDE 0675 美國標準美國標準UL 1449 UL 1449 英國標準英國標準BS 6651BS 665124防雷器標準防雷器標準 : IEC 61643-1 (issued Feb.98)防雷器的選擇與應用防雷器的選擇與應用 : IEC 61643-2 (in work)聯(lián)合標

14、準聯(lián)合標準:國際標準國際標準 25安裝位置安裝位置 進線端進線端 分配端分配端 設備端設備端國際標準Class I Class II Class III 法國標準 Imax enhancedStandard采用國際標準德國標準 Class B Class C Class D美國標準 ClassC ClassB ClassA英國標準 Class C Class B Class A 26安裝安裝 位置位置 線路入口線路入口 分配端分配端 設備端設備端國際標準10/350 s 8/20 s 8/20 s 1.2/50 s Iimp=20 kA max In=20 kA max Isc=10 kA m

15、ax 法國標準 In 20 kA In 5 kA德國標準 10/350 s In = 5 kA In = 1.5 kA 0.5-50 kA美國標準 10 kA 3 kA 500 A英國標準 10 kA 3 kA 500 A27Test 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 wit

16、h a LPS where a be install in a installation equipped with a LPS where a part of the 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 elect

17、rical For a SDP intended to be install at the electrical entrance or inside a classical 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

18、adapted to low powerlow power SDP. SDP.28按防雷等級選擇按防雷等級選擇 : Class I SPD 要求可以防止直擊雷 (LPS on installation) Class II SPD 可安裝與線路進口或建筑內(nèi)部分線端 Class III SPD 安裝設備側 選擇放電電流選擇放電電流 : 對于高暴露性防護選擇 70 kA (或更以上) 對于標準安裝選擇 40 kA 對于設備側選擇10kA防雷器的選擇原則防雷器的選擇原則 : 高敏感設備 (限制電壓低) 廣泛應用 (secondary overshoots) 配合熔斷絲或斷路器配合熔斷絲或斷路器 優(yōu)先使

19、用防雷熔斷絲或延遲斷路器 29SPD的安裝30SEM230/400 V 、3132避雷器在電源技術網(wǎng)絡中的應用LPZ = 防雷保護區(qū)防雷保護區(qū)SEB =配電柜配電柜EBB =等電位連接排等電位連接排PENkWhEBBL1L2L3PENSEB電表電表 主配電柜主配電柜 分配電柜分配電柜 設備設備 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 23334電源防雷器工作原理當電網(wǎng)由于雷擊出現(xiàn)瞬時脈沖電壓時,防雷器在納秒內(nèi)導通，將脈沖電壓短路于地泄放，后又恢復為高阻狀態(tài)，從而不影響用戶設備的供電。設備35 50 % (100 kA, 10/350 50 %

20、(100 kA, 10/350 s) s) 的電流是通過接地系統(tǒng)泄放的的電流是通過接地系統(tǒng)泄放的. . 50 % (100 kA, 10/350 50 % (100 kA, 10/350 s) s) 的電流是被內(nèi)部的供應系統(tǒng)泄放的電流是被內(nèi)部的供應系統(tǒng)泄放的的. .( (電源系統(tǒng)電源系統(tǒng), , 信息信息技術系統(tǒng)技術系統(tǒng), , 金屬管道等金屬管道等.) .) 如果在最壞的情況里僅有電源系統(tǒng)，它將承受如果在最壞的情況里僅有電源系統(tǒng)，它將承受5050的雷電的雷電流流. . 假設最壞的情況僅有兩條導線假設最壞的情況僅有兩條導線(L; PEN) (L; PEN) , , 則每根導線要則每根導線要承受承受

21、 50 kA (10/350 50 kA (10/350 s) s) 的電流的電流. . 這是一個避雷器承受的最這是一個避雷器承受的最壞情況壞情況. . 它有以下的參數(shù)它有以下的參數(shù) : :電流峰值電流峰值 50 kA (10/350 50 kA (10/350 s) s)電量電量 25 As25 As單位能量單位能量 0.625 MJ0.625 MJ/類防雷等電位連接避雷器類防雷等電位連接避雷器36假設雷電流的泄放假設雷電流的泄放100%等電位連接排等電位連接排50%通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)金屬管道金屬管道外部外部防雷裝置防雷裝置接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)50%50%37火花間隙成份避雷器的特性火花間隙成份避雷器的特性電壓電壓電流電流火花間隙的擊穿電壓火花間隙的擊穿電壓浪涌電壓浪涌電壓1.2/50 s雷電流雷電流電源系統(tǒng)中的電流電源系統(tǒng)中的電流電源系統(tǒng)電壓電源系統(tǒng)電壓火花間隙滅弧火花間隙滅弧s大約大約 100 s大約大約 10 ms幾幾 kA100 kA38敞開式火花間隙的剖面模型39噴