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防雷基礎知識
    
浪涌電壓
  • 雷擊、閃電
  • 工業過電壓
  • 靜電感應
  • 核磁輻射
雷擊閃電--直擊雷
  • 脈沖電流 : 20 至 200 千安培
  • 上升時間 : 大約 1 μs
  • 直擊雷防護系統 : LPS (Lightning Protection System : Cage, Lightning rod)
  • 預防 : 雷暴預測
雷擊損壞設備的渠道
工業過電壓
  • 瞬間過電壓-- 電氣短路、斷路 (circit breaker, fse...)、開關電閘 (switching circits...)、感性容性負載通斷
  • 臨時過電壓-- 相線錯誤、地線錯誤 (IT network...)、零線斷路
靜電感應 Electro-Static Discharge
  • 人體的電容量大約為 100 至 300 pF
  • 在地毯上行走大約會產生 25-40 kV的高壓
  • 在接觸時約會產生 5 到 15 kV / 25 ns的放電
  • 對極為敏感的半導體回路產生干擾或破壞

核電磁脈沖 核輻射 電場 磁場, 以上能量的瞬變帶來的浪涌脈沖

  • EM field > 50 kV/m
  • Rise Time : 10 ns
雷擊風險
雷擊風險問 : 我們需要關注雷擊嗎 ? 答 : 是的,當然要 ,因為:
  • 高技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
Worldwide IsoKeranic Map世界雷區分布圖
統計數據通訊及數據傳輸處理設備損失比例 Insrance 保險公司統計
本數據未包含因實施防雷保護而減少的雷擊損失
浪涌電壓對設備侵害后果
  • 部分或整體損壞
  • 干擾正常功能,無法完成正常使用效果
  • 設備加速老化,縮短壽命
雷擊損壞圖例--電路板及元器件損壞
防雷保護雷擊點 傳導設備基本準則
防雷保護的主要原則
  • 防雷器安裝位置于被保護設備越近越好
  • 等電位連接 n
  • 所有外接線路需進行防雷保護
防雷保護--保護方法
目的 事例
完全消除 改用光纖傳輸
降低損壞概率,減小損失 安裝防雷器
預防 雷暴預告
主要防雷元件
  • n氣體防雷管(間隙放電器件)
  • n壓敏電阻器 (MOV)
  • 瞬態二極管
  • 固態放電管
防雷器的安裝
實現分級浪涌保護示意
防雷標準--最重要的防雷標準的最新變化:
  • Protection against Lightning: IEC 61312
  • Protection against Direct Strike : IEC 61024
  • Eqipment immnity : IEC 61000-4-5 Low voltage SPD : IEC 61643-1
  • Bonding/Earthing : prEN 50130
低壓浪涌保護器(SPD)標準--適應最新設備最新要求
  • 改進浪涌保護方式
  • n提供最大的可靠性與完善的保護方法
  • n實際指導選型、安裝
 
低壓浪涌保護器(SPD)標準
  • 國際標準 IEC 61643-1
  • 法國標準 NFC 61740
  • 德國標準 VDE 0675n美國標準 L 1449
  • 英國標準 BS 6651
 
低壓浪涌保護器(SPD)
  • 國際標準n防雷器標準 : IEC 61643-1 (issed Feb.98)
  • 防雷器的選擇與應用 : IEC 61643-2 (in work)
  • 聯合標準: 直擊雷保護 : IEC 61024-1 電磁輻射脈沖保護: IEC 61312-1 F(Lightning Electromagnetic Plse)
國際標準
  • 總則 IEC 61312-1 n
  • 防雷器的選擇 IEC 61312-3 (pending) n
  • 雷擊保護 IEC 61024-1 n
  • 設備保護 IEC 61000-4-5 n
  • 低壓防雷器 IEC 61643-1-1 n
  • 低壓防雷器的安裝 IEC 61643-1-2 (pending) n
  • 低壓線路上的過電壓 IEC 62066 (pending) n
  • 通信防雷器 IEC 61644-2-1 (pending)
低壓防雷器的等級
低壓防雷器的特性 Parameters
IEC 61643-1 國際標準
  • Test Class I : For a SDP (called Lightning Crrent Arrester) intended to be install in a installation eqipped with a LPS where a part of the crrent of the direct lightning strike cold cross the device.
  • Test Class II : For a SDP intended to be install at the electrical entrance or inside a classical installation. n
  • Test Class III : A different way (american type..) to test a SPD : more adapted to ? low power ? SDP.
SPD 浪涌保護器 -- LPS 防雷系統
雷電流對比圖
IEC 61643-1 國際標準
  • 標稱放電電流 : In (Class I and II) n Test cycle: 15 shocks on wave 8/20 μs
    Typical vale : 1,5 - 2,5 - 5 - 10 - 15 - 20 kA n
  • 最大放電電流 : Imax (Class II) n Test cycle : 0,1 - 0,25 - 0,5 - 0,75 and 1 x Imax (wave 8/20 μs)
    Typical vale : 3 - 5 - 10 - 20 - 40 kA n
  • 脈沖電流 : Iimp (Class I) n Test cycle : 0,1 - 0,25 - 0,5 - 0,75 and 1 x Imax (wave 10/350 μs)
    Typical vale : 1 - 2 - 5 - 10 - 20 kA n
  • 保護水平 : p (Class I II and III) n Residal voltage at In
    Typical vale : ….0,8 - 0,9 - 1 - 1,2 - 1,5 - 2 - 2,5…. kV
低壓浪涌保護器 - 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部分線端 <Class III> SPD 安裝設備側
  • 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 : 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 優先使用防雷熔斷絲或延遲斷路器
SPD的安裝
安裝防雷器端的熔斷絲
  • 對SPD的缺陷進行保護 (短路性損壞)
  • 取值的計算: < 計算短路電流選取 (Icc) < 符合防雷器的標稱放電電流
  • 如果系統前端沒有安裝參數相近的熔斷絲時, 必須在防雷器前安裝熔斷絲
  • 熔斷絲的額定值選取聽從SPD工廠的建議
選擇安裝防雷器的導線
  • 為發揮最好的保護效果, 連接防雷器的導線越短越好。
  • 依照電力部門的標準, 導線的橫截面積應和原來的線路一樣,或更大.
低壓浪涌保護器SPD
連接線路的影響, 基本原則-越短越好,盡可能避免彎曲
低壓浪涌保護器SPD--配合使用
AM 配合 A6 將雷擊減低至無害
SPD 在不同的供電系統時的安裝
AM系列SPD
完善的電源防雷
通訊入口
  • 關于通訊設備的幾個重要問題
  • 對于避雷子外接以及內線的設備保護...
  • 標準不能夠預防100%的雷擊損壞 對外接線路實施保護
  • 增加設備的抗雷擊能力 減少設備的損壞幾率,抗大面積損壞
  • 要求安裝避雷子 n新的國際標準 : IEC 61643-2
通訊系統浪涌保護
通訊防雷器

 

一對線路保護
兩對線路保護
SR系列模塊式
  • 通訊線和信號線路保護n信號和通訊回路的浪涌電壓吸收
  • 1 對線 n35mmDIN槽安裝
  • In : 10 kA - Imax : 20 kA
計算機及網絡
  • 兩個建筑物間的網絡連接: 危險性最大 可以采用光纖或使用網絡防雷器
  • 內部網絡 : 風險小但仍然需要考慮防雷: 直擊雷侵入的能量分配 網絡線處于電磁脈沖輻射的范圍之內 網絡缺乏整體設計
兩個建筑物間的網絡
高速網
  • ISO/DIS 11801-EN50173 en Classe D-100 MHz指出的網絡防雷器: 安裝位置 插入損耗要求很小
  • 100M以太網絡防雷器 新一代防雷器
超5類雙絞線網絡防雷器
是否安裝SPD的風險評估

法國標準 TE C15-443 (France) n需要考慮的因素:

  • 雷擊的可能性
  • 高壓或低壓供電線路方式
  • 地理形勢
  • 設備敏感程度
  • 設備價值
  • 損壞影響(包括直接或間接的)
雷電風險評估
一些關于防雷的錯誤認識
  • “…我們對雷擊毫無辦法 ! ” : WRONG 錯 !
  • “ ...防雷器象一個保險絲 ! " : WRONG 錯 !
  • “只要良好接地就可以防雷" : WRONG 錯 !
  • “我的設備已經保護了…我安裝了PS " : WRONG 錯 !
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