防雷工程设计和施工

四川省防雷中心徐志敏1四川省防雷中心徐志敏防雷工程的设计和施工四川省防雷中心徐志敏2浪涌电压的定义四川省防雷中心徐志敏3雷电流对比图四川省防雷中心徐志敏4LEMPLEMPIntermediatefloorLPZ2LPZ3SEMPLPZ1LPZ0ALPZ1防雷分区概念电源系统信息网络系统电源系统üüüü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SPDü局部等电位过压保护器SPD空调装置接闪系统LPZ0BMüLPZ0Büüü摄像机灯光插座“滚球半径20mLPZ0BLEMPüüLPZ防雷保护区四川省防雷中心徐志敏5•●天线遭受直接雷击或接收感应雷击；•●电源供电线路在远端遭受直接或感应雷击，沿供电线路进入设备；•●有线通信线路在远端遭受直接或感应雷击，沿通信线路进入设备；•●网络数据线路在远端遭受直接或感应雷击，沿网络线路进入设备；•●雷击发生在1000米范围内时（包括临近建筑物避雷针接闪或云中放电）产生电磁辐射•a.建筑物内的电源回路感应雷击电磁脉冲辐射，进入设备；•b.建筑物内的通信线路感应雷击电磁脉冲辐射，进入设备；•c.建筑物内的网络线路感应雷击电磁脉冲辐射，进入设备；•●建筑物、附近的避雷针遭受雷击或雷电直接击中附近树或地面时，由地线引入设备；雷电引入的途径四川省防雷中心徐志敏6感应雷击示意图四川省防雷中心徐志敏7接收天线SPD电源防雷通信信号防雷Receiver网络数据防雷SPDSPDSPD通信信号防雷FIREWALLFIREWALLSwitch/HubServerMODEM/DTU/MUXPABX数据网络线路电源供电回路通信线路综合接地网SPD避雷器浪涌电压直接雷击或感应雷击，电磁辐射雷电引入途径示意图四川省防雷中心徐志敏8雷暴引起感应雷击及过电压直击雷或邻近雷击: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Rst上引起电压降。闭合环路感应产生过电压信息系统电源系统L1L2L3PEN20kVRst2c1a1b12a2b11a1b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四川省防雷中心徐志敏9邻近建筑物之间危险的浪涌雷击几100kA几10kV几100kV几kA几10kA几10kV通信线缆OV230V~几10kA几kAWater/Gas几kA几几kA几几kA几230V四川省防雷中心徐志敏10防雷的主要措施雷电保护系统建筑物外部雷电保护建筑物内部雷电保护接闪器引下线地网外部屏蔽内部屏蔽防雷器等电位连接四川省防雷中心徐志敏11建筑物内部保护(浪涌过压保护)主要针对感应雷电﹑操作过电压的防护•低压电源防护•数据通讯防护•等电位连接•完备的接地系统四川省防雷中心徐志敏12230/400V,50Hz避器器配电箱屏蔽室里的钢筋接地系统金属结构作为建筑物屏蔽建筑物用钢筋网屏蔽建筑物屋顶的外部接闪装置接闪装置到钢筋的接点钢筋墙作为建筑的屏蔽和引下线数据线避雷器等电位连接EBBLPZ1LPZ2通信和数据的电源过压保护LPZ0LPZ0到LPZ1到LPZ2的界面地下的钢筋用作建筑物屏蔽和接地系统基础接地装置通信线避雷器雷电保护系统四川省防雷中心徐志敏13电源线路、信号线路、天馈线的防护方法SPD=电涌保护器浪涌保护器过电压保护器避雷器防雷器•电源线路的防护•信号线路的防护•天馈线的防护四川省防雷中心徐志敏14SPD防雷保护四川省防雷中心徐志敏15浪涌保护器（SPD）标准SurgeProtectionDevice:SPD•国际标准IEC61643-1•法国标准NFC61740•德国标准VDE0675•美国标准UL1449•英国标准BS6651四川省防雷中心徐志敏16浪涌保护器（SPD）•防雷器标准:IEC61643-1(issuedFeb.98)•防雷器的选择与应用:IEC61643-2(inwork)•联合标准:–直击雷保护:IEC61024-1–电磁辐射脉冲保护:IEC61312-1(LightningElectromagneticPulse)国际标准四川省防雷中心徐志敏17SPD设置的等级安装位置进线端分配端设备端中国标准一级二级三级国际标准ClassIClassIIClassIII法国标准ImaxenhancedStandard采用国际标准德国标准ClassBClassCClassD美国标准ClassCClassBClassA英国标准ClassCClassBClassA四川省防雷中心徐志敏18SPD的特性•雷电通流量大十~几百千安•对雷电过电压能量的吸收能力强（残压低）•响应时间快100ns~1ns四川省防雷中心徐志敏19安装在不同位置的SPD要求安装位置线路入口分配端设备端国际标准10/350µs8/20µs8/20µs1.2/50µsIimp=20kAmaxIn=20kAmaxIsc=10kAmax法国标准In20kAIn5kA德国标准10/350µsIn=5kAIn=1.5kA0.5-50kA美国标准10kA3kA500A英国标准10kA3kA500A四川省防雷中心徐志敏20SPD特性的国际标准IEC61643-1•TestClassI:–ForaSDP(calledLightningCurrentArrester)intendedtobeinstallinainstallationequippedwithaLPSwhereapartofthecurrentofthedirectlightningstrikecouldcrossthedevice.•TestClassII:–ForaSDPintendedtobeinstallattheelectricalentranceorinsideaclassicalinstallation.•TestClassIII:–Adifferentway(americantype..)totestaSPD:moreadaptedto«lowpower»SDP.四川省防雷中心徐志敏21电源浪涌保护器-选择•按防雷等级选择:–«ClassI»SPD要求可以防止直击雷(LPSoninstallation)–«ClassII»SPD可安装与线路进口或建筑内部分线端–«ClassIII»SPD安装设备侧•选择放电电流:–对于高暴露性防护选择70kA(或更以上)–对于标准安装选择40kA–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(secondaryovershoots)•配合熔断丝或断路器–优先使用防雷熔断丝或延迟断路器四川省防雷中心徐志敏22SPD有关性能参数定义•最大持续运行电压Uo：指能持续加在SPD各种保护模式间的最大方均根电压或直流电压，等于SPD的额定电压。选择标准：TT系统中（SPD安装在剩余电流保护器的电源侧）Uc≥1.15Uo（SPD安装在剩余电流保护器的负荷侧）Uc≥1.55UoTN系统中Uc≥1.15UoIT系统中Uc≥1.15Uo注：Uo是低压系统中相线对中性线的电压，在220/380V三相系统中Uo=220V四川省防雷中心徐志敏23SEM4kVIII2.5kVII防浪涌和过压类型（依据DINVDE0110Part1）220/380V1.5kVICBDnone依据EDINVDE0675Part6/A1、SPD级别的区分6kVIV四川省防雷中心徐志敏24SPD的安装四川省防雷中心徐志敏25TT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的负荷侧1─装置的电源;2─配电盘;3─总接地端或总接地连接带;4─电涌保护器（SPD）;5─电涌保护器的接地连接，5a或5b;6─需要保护的设备;7─剩余电流保护器，应考虑通雷电流的能力;F─保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;RA─本装置的接地电阻;RB─供电系统的接地电阻。L1L2L3PENN1RBRA27F4635a5bI△1─装置的电源;2─配电盘;3─总接地端或总接地连接带;4─电涌保护器（SPD）;4a─电涌保护器或放电间隙;5─电涌保护器的接地连接，5a或5b;6─需要保护的设备;7─剩余电流保护器，可位于母线的上方或下方;F─保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;RA─本装置的接地电阻;RB─供电系统的接地电阻。L1L2L3PENN1RBRAI△27F4635a5b4aTT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的电源侧四川省防雷中心徐志敏27TN系统中的电涌保护器1─装置的电源;2─配电盘;3─总接地端或总接地连接带;4─电涌保护器（SPD）;5─电涌保护器的接地连接，5a或5b;6─需要保护的设备;7─PE与N的连接带;F─保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;RA─本装置的接地电阻;RB─供电系统的接地电阻。L1L2L3PENPEN1RBRA27F4635a5b1─装置的电源;2─配电盘;3─总接地端或总接地连接带;4─电涌保护器（SPD）;5─电涌保护器的接地连接，5a或5b;6─需要保护的设备;7─剩余电流保护器;F─保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;RA─本装置的接地电阻;RB─供电系统的接地电阻。L1L2L3PE1RBRA27F4635a5bI△开路或接IT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的负荷侧四川省防雷中心徐志敏29SPD在TN-C-S电源系统中的安装示意图LPZ=防雷保护区SEB=配电柜EBB=等电位连接排PENkWhEBBL1L2L3PENSEB电表主配电柜分配电柜设备避雷器避雷器避雷器EBBLPZ0LPZ1LPZ2四川省防雷中心徐志敏30PEN线在主配电柜分开的TN系统防雷器示意图四川省防雷中心徐志敏31SPD在TN—S电源系统中的安装示意图LPZ=防雷保护区SEB=配电柜EBB=等电位连接排PEkWhEBBL1L2L3NPESEB电表主配电柜分配电柜设备避雷器避雷器避雷器EBBLPZ0LPZ1LPZ2N四川省防雷中心徐志敏32N/PEarrester2ClassCPEL1NL2L3WhN/PEarrester1ClassBPENLN/PEarrester3ClassDEnddeviceIsSPD在TT供电系统中的安装示意图四川省防雷中心徐志敏33NPEL1NL2L3LNPE3+1线路-保护原理图四川省防雷中心徐志敏343+1技术说明配电柜中的开关L1L2L3NPEGASTUBEMOVMCB市电故障下的电流流向地电位反击的电流流向负载四川省防雷中心徐志敏35一、应用范围3+1是根据IEC61312、IEC61643、VDE0675标准设计，用于C类避雷保护的场合，该过电压保护器尤其适用于TT和IT电网场合。二、功能说明3+1型防雷器在相线与零线之间的限压采用三个氧化锌压敏电阻模块，使过电压箝位至非常低的幅值，与此同时，压敏电阻在极短的响应时间内（25ns）释放出较大的放电电流。在零线和地线的保护上，采用一个高能量的间隙放电模块用来限制零线与地线之间的过电压。由于3+1防雷器采取了新型结构，使得防雷器在由于市电波动过大或市电故障原因引起防雷器过载时，其前端保险丝（或空开）能够及时而安全动作.从而使防雷器能够安全地从主电路上脱离开来，避免防雷器因持续开通而引起短路损坏。四川省防雷中心徐志敏36由上图可看出，由于采用在相线与零线之间采用了最高持续工作电压为385V压敏电阻模块，从而使防雷器能够适应波动范围较大的用电环境。又由于零线与地线之间采用了一个放电管，因而在正常非雷电状态下，即使电网出现故障，相线与零线的工作电压超过385V以上，由于相线与中线之间的阻抗较小，故障电流足以使前级32A空开跳开，从而使防雷器安全运行。由上图可见，新结构的防雷器对地电位引起的反击同样起到作用，当电位因雷电入地后引起PE与N之间反击时，反击电流经过放电管后，在PE与N之间导通，并经过远端中性点后形成回路，从而使反击电流不经相线，造电设备损坏。四川省防雷中心徐志敏37主配电直接与分配电连接的TN