浪涌电压
  • 雷击、闪电
  • 工业过电压
  • 静电感应
  • 核磁辐射
雷击闪电--直击雷
  • 脉冲电流 : 20 至 200 千安培
  • 上升时间 : 大约 1 μs
  • 直击雷防护系统 : LPS (Lightning Protection System : Cage, Lightning rod)
  • 预防 : 雷暴预测
雷击损坏设备的渠道
工业过电压
  • 瞬间过电压-- 电气短路、断路 (circit breaker, fse...)、开关电闸 (switching circits...)、感性容性负载通断
  • 临时过电压-- 相线错误、地线错误 (IT network...)、零线断路
静电感应 Electro-Static Discharge
  • 人体的电容量大约为 100 至 300 pF
  • 在地毯上行走大约会产生 25-40 kV的高压
  • 在接触时约会产生 5 到 15 kV / 25 ns的放电
  • 对极为敏感的半导体回路产生干扰或破坏

核电磁脉冲 核辐射 电场 磁场, 以上能量的瞬变带来的浪涌脉冲

  • EM field > 50 kV/m
  • Rise Time : 10 ns
雷击风险
雷击风险问 : 我们需要关注雷击吗 ? 答 : 是的,当然要 ,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公司的判断
Worldwide IsoKeranic Map世界雷区分布图
统计数据通讯及数据传输处理设备损失比例 Insrance 保险公司统计
本数据未包含因实施防雷保护而减少的雷击损失
浪涌电压对设备侵害后果
  • 部分或整体损坏
  • 干扰正常功能,无法完成正常使用效果
  • 设备加速老化,缩短寿命
雷击损坏图例--电路板及元器件损坏
防雷保护雷击点 传导设备基本准则
防雷保护的主要原则
  • 防雷器安装位置于被保护设备越近越好
  • 等电位连接 n
  • 所有外接线路需进行防雷保护
防雷保护--保护方法
目的 事例
完全消除 改用光纤传输
降低损坏概率,减小损失 安装防雷器
预防 雷暴预告
主要防雷元件
  • n气体防雷管(间隙放电器件)
  • n压敏电阻器 (MOV)
  • 瞬态二极管
  • 固态放电管
防雷器的安装
实现分级浪涌保护示意
防雷标准--最重要的防雷标准的最新变化:
  • 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
低压浪涌保护器(SPD)标准--适应最新设备最新要求
  • 改进浪涌保护方式
  • n提供最大的可靠性与完善的保护方法
  • n实际指导选型、安装
 
低压浪涌保护器(SPD)标准
  • 国际标准 IEC 61643-1
  • 法国标准 NFC 61740
  • 德国标准 VDE 0675n美国标准 L 1449
  • 英国标准 BS 6651
 
低压浪涌保护器(SPD)
  • 国际标准n防雷器标准 : IEC 61643-1 (issed Feb.98)
  • 防雷器的选择与应用 : IEC 61643-2 (in work)
  • 联合标准: 直击雷保护 : IEC 61024-1 电磁辐射脉冲保护: IEC 61312-1 F(Lightning Electromagnetic Plse)
国际标准
  • 总则 IEC 61312-1 n
  • 防雷器的选择 IEC 61312-3 (pending) n
  • 雷击保护 IEC 61024-1 n
  • 设备保护 IEC 61000-4-5 n
  • 低压防雷器 IEC 61643-1-1 n
  • 低压防雷器的安装 IEC 61643-1-2 (pending) n
  • 低压线路上的过电压 IEC 62066 (pending) n
  • 通信防雷器 IEC 61644-2-1 (pending)
低压防雷器的等级
低压防雷器的特性 Parameters
IEC 61643-1 国际标准
  • 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 浪涌保护器 -- LPS 防雷系统
雷电流对比图
IEC 61643-1 国际标准
  • 标称放电电流 : 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
  • 最大放电电流 : 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
  • 脉冲电流 : 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
  • 保护水平 : 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
低压浪涌保护器 - 选 择
  • 按防雷等级选择: <Class I> SPD 要求可以防止直击雷 (LPS 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 : 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 : 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 优先使用防雷熔断丝或延迟断路器
SPD的安装
安装防雷器端的熔断丝
  • 对SPD的缺陷进行保护 (短路性损坏)
  • 取值的计算: < 计算短路电流选取 (Icc) < 符合防雷器的标称放电电流
  • 如果系统前端没有安装参数相近的熔断丝时, 必须在防雷器前安装熔断丝
  • 熔断丝的额定值选取听从SPD工厂的建议
选择安装防雷器的导线
  • 为发挥最好的保护效果, 连接防雷器的导线越短越好。
  • 依照电力部门的标准, 导线的横截面积应和原来的线路一样,或更大.
低压浪涌保护器SPD
连接线路的影响, 基本原则-越短越好,尽可能避免弯曲
低压浪涌保护器SPD--配合使用
AM 配合 A6 将雷击减低至无害
SPD 在不同的供电系统时的安装
AM系列SPD
完善的电源防雷
通讯入口
  • 关于通讯设备的几个重要问题
  • 对于避雷子外接以及内线的设备保护...
  • 标准不能够预防100%的雷击损坏 对外接线路实施保护
  • 增加设备的抗雷击能力 减少设备的损坏几率,抗大面积损坏
  • 要求安装避雷子 n新的国际标准 : IEC 61643-2
通讯系统浪涌保护
 
SR系列模块式
  • 通讯线和信号线路保护n信号和通讯回路的浪涌电压吸收
  • 1 对线 n35mmDIN槽安装
  • In : 10 kA - Imax : 20 kA
计算机及网络
  • 两个建筑物间的网络连接: 危险性最大 可以采用光纤或使用网络防雷器
  • 内部网络 : 风险小但仍然需要考虑防雷: 直击雷侵入的能量分配 网络线处于电磁脉冲辐射的范围之内 网络缺乏整体设计
两个建筑物间的网络
高速网
  • ISO/DIS 11801-EN50173 en Classe D-100 MHz指出的网络防雷器: 安装位置 插入损耗要求很小
  • 100M以太网络防雷器 新一代防雷器
 
是否安装SPD的风险评估

法国标准 TE C15-443 (France) n需要考虑的因素:

  • 雷击的可能性
  • 高压或低压供电线路方式
  • 地理形势
  • 设备敏感程度
  • 设备价值
  • 损坏影响(包括直接或间接的)
雷电风险评估
一些关于防雷的错误认识
  • “…我们对雷击毫无办法 ! ” : WRONG 错 !
  • “ ...防雷器象一个保险丝 ! " : WRONG 错 !
  • “只要良好接地就可以防雷" : WRONG 错 !
  • “我的设备已经保护了…我安装了PS " : WRONG 错 !