防雷器及应用

防雷技术交流19/01/20202讲座内容和顺序1.雷电流波型2.防雷器介绍3.防雷技术参数4.雷电保护系统5.浪涌保护器及分类标准6.不同供电系统防雷器的应用7.通信线防雷器介绍8.防雷器安装中要注意的几个问题19/01/202031实测雷电流波形-40-2000200400600800t(µs)100300500700900经过几毫秒（ms）在一个放电通道内的主放电和后续放电的能量效应与模拟雷电波形10/350µs相似，在IEC61024-1“建筑物防雷保护”，以及IEC61312-1“雷电电磁脉冲防护”中提出和确认。首次雷击后续雷击实测的雷电流脉冲波形雷电流脉冲模拟波形,10/350µsIimp1100I(kA)19/01/202041雷电流波形定义雷电流波型的含义：T1（波头时间）:越短感应能力越强，T2（视在半峰值时间）:越长雷电包含的能量越大。19/01/202051直击雷波形与感应雷波形分析-10010203040506001002003004005006007008009001000time[µs]current[kA]直击雷电流脉冲波形,10/350µs感应浪涌电流波形,8/20µs19/01/202062防雷器介绍防雷器介绍19/01/202072防雷器技术如何限制雷电电流和浪涌过电压火花间隙高性能的火花间隙有极高的放电容量，这就是它们被用于第一级防雷器（雷电保护器）的原因。压敏电阻压敏电阻多被用于第二级防雷器（浪涌保护器）和第三级防雷器（精细保护）。压敏电阻通过雷电流的能力是有限的。二极管双向二极管，或称为限压二极管，仅被用在精细保护中，有很快的响应特性，但放电容量很有限。19/01/202082放电间隙型（一）：放电间隙技术两电极之间的距离大小决定了该火花间隙的工作电压。火花间隙型防雷器是由两片或更多的电极片串联在一起组成的。电极是由不燃性材料（例如石墨）构成。如果火花间隙点火，空气被击穿，两电极之间的电压由击穿电压迅速下降，直到阳极-阴极之间维持很小的电压。优点：耐流能力大；缺点：响应时间略长。电极绝缘垫片G输出波形421µSU(kV)t(µs)输入波形(kV)10,51µSUt(µs)19/01/202092放电间隙型（二）：放电管技术把一对相互隔开的冷阴电极，封装在玻璃或陶瓷管内，充以一定压力的惰性气体。放电电压的高低，在电极形状确定后，决定于极间距离与管内气体压力的乘积。一旦两端出现出现两端超过点火电压时，放电管便立即点火放电。从物理上看，是放在管内的火花间隙。输出波形421µSU(kV)t(µs)输入波形(kV)10,51µSUt(µs)19/01/2020102压敏电阻技术中间相电极环氧树脂烧结的氧化锌颗粒，添加了其它的金属氧化物氧化锌颗粒微变阻器=10µm镀锡铜质电极1)资料来源：SiemensPublication“MetallicoxidevaristorSIOV”t/(ns)输出脉冲U(V)输入脉冲Ut/(ns)(V)压敏电阻是阻值随着电压的改变而改变的电阻，具有很高的U/I非线性特性。压敏电阻的阻值可以改变是因为在该电阻内部存在大量串联和并联的微变阻器。在过电压的影响下，内部的微变阻器将会逐渐老化。优点：响应时间比间隙型快；缺点：有漏电流，极间电容较大。19/01/2020112二极管技术输入脉冲Ut/(ps)(V)输出脉冲Ut/(ps)(V)电压(V)电流(A)UCUBURUCUBUR双向二极管（限压二极管）可以限制正方向和负方向的过电压。因为具有极快的开关特性，在皮秒（百亿分之一秒）级别内响应，因此特别适用于提供精细保护和数据线上的防雷保护。优点：响应时间极快，残压被精确箝制；缺点：通流量小。19/01/2020123表征防雷器技术参数Iimp脉冲冲击电流UN：标称电压UC：最大持续工作电压Up：电压保护水平In：额定放电电流Imax：最大放电电流19/01/2020133技术参数一：Iimp、UN、ＵＣ、脉冲冲击电流（Iimp）标准的10/350μs雷电流模拟波型，它是模拟自然界直击雷的波形，B级防雷器必须承受适当雷电流的多次冲击而不发生损坏。标称电压UN：厂家设计该设备在正常工作下的电压，它可以用直流电压表示，也可以用正弦交流电压的有效值（r.m.s）来表示。最大持续工作电压UC：能够长时间在交流电压下工作不受影响的最大电压值。该值为防雷器稳定性的重要指标，在偏远地区虽然电压不稳定，产生异常高电压的机会较大，我们选用UC＝385V的防雷器仍不会有问题，但代价是残压也较高。19/01/2020143技术参数二：Up、In、ImaxUP：电压保护水平，防雷器被触发后，在它的两端出现的最高瞬间电压值。In：额定放电电流，用来划分防雷器的等级，具有8/20µs或10/350模拟雷电源的放电电流。防雷器应通过额定放电电流15次，其设计的额定值改变不超过10％或20%。Imax：最大放电电流，防雷器不发生实质性破坏，每线或单模块对地通过规定次数、规定波形的最大限度的电流峰值。19/01/2020154雷电保护系统综合防雷保护系统(IEC62305)外部防雷保护•接闪器•引下线•接地体内部防雷保护浪涌保护浪涌保护装置是防雷保护系统的一部分。浪涌保护器的配置必须与外部防雷保护相配合。•防雷等电位连接•空间屏蔽•安全距离19/01/2020164电压浪涌的防护措施按照EMC电磁兼容的概念规划和构建1.设置防雷保护分区（防雷保护的分区概念）3.设置等电位连接4.屏蔽装置与等电位连接排的连接2.在不同分区的交界处浪涌保护器（防雷器）的安装19/01/202017目的1.定义受雷电电磁脉冲（LEMP）影响程度不同的空间.2.选择等电位连接点的适当位置。3.确定浪涌保护器的选型及安装位置4设置防雷保护分区0B区0A区1区2区3区19/01/2020184防雷保护分区的定义防雷区应按下列原则划分（根据GB50057-2000）：防雷区(LPZ)划分原则LPZ0A区本区内的各物体都有可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ0B区本区内的各物体都不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击；本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ1区本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。LPZn+1后续防雷区当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。19/01/2020194防雷保护分区举例防雷保护区的概念区=防雷保护分区0B区0A区1区2区3区19/01/2020204防雷器的设置防雷保护分区概念区=雷电保护分区I0区1区I1区2区IIII2区3区IIIIII19/01/2020214雷电保护的等电位连接概念和目的等电位连接的概念：将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间的电位差。等电位连接的目的：是减小防雷保护区内金属构件和系统之间的电位差0B区0A区1区2区3区19/01/2020224雷电保护的总等电位连接系统PEN导线到建筑物接地系统之间的连接第一级防雷器到建筑物接地系统之间的连接。导线最小横截面积：16mm2铜线所有金属构件到等电位连接排之间的连接等电位连接排到建筑物接地系统之间的连接19/01/202023浪涌保护器及分类标准5.浪涌保护器及分类标准19/01/2020245.浪涌保护器及分类标准IEC61643-1:2005-03/EN61643-11/VDE0675,P.6-11:2002VDE0675,P.6/A1/A2接至低压配电系统的浪涌保护器–第1部分:性能要求及测试方法1/B级2/C级3/D级LPZ01等电位连接用的浪涌保护器.初级保护.测试:Iimp(10/350)In(8/20)等电位连接用的浪涌保护器.中级保护.测试:Imax(8/20)In(8/20)LPZ12移动使用或导轨安装.精细保护.测试:Uoc(1,2/50)(8/20)LPZ2319/01/2020255电源防雷器介绍－Up值的要求（根据GB50343-2004）BCD12346kV目标4kV2.5kV1.5kV设备必须的脉冲耐受电压和OBO防雷器提供的保护水平之间的比较（230/400V交流电）。电源线引入处的设备作为固定装置的一个组成部分的设备连接于固定装置上的设备要求提供特殊保护的设备安装在主配电柜安装在分配电柜安装于终端设备前端过电压类别IV过电压类别III6kV2kV1.3kVOBO-Bettermann浪涌保护器1.0kV过电压类别II过电压类别I19/01/2020265电源B级防雷器防雷器等级：B级---根据VDE0675,part6防雷器等级：1级---根据IEC61643-1工作原理：火花间隙/多层石墨电极堆叠技术峰值电流Iimp：50kA(10/350)每相保护水平Up：2kV串联熔丝：不需要串联熔丝（当电网中已经安装有500A的熔丝时）获得的认证标志：VDE,ÖVE,KEMA,EZU,MEEI雷电控制器MC50-BVDE应用：有外部雷电保护系统的建筑物、电源线架空引入和对供电安全要求高的场所工业厂房，以及防雷分类高的建筑物技术参数19/01/2020275浪涌保护器–B级19/01/2020285电源防雷器–B级/NPE防雷器等级：B级根据VDE0675,part6防雷器等级：1级根据IEC61643-1工作原理：火花间隙/多层石墨电极堆叠技术峰值电流Iimp：125kA(10/350)保护水平Up：2,5kV认证标志：VDE,ÖVE,KEMA,EZU,MEEI雷电控制器MC125-B/NPE应用：有外部雷电保护系统的建筑物、电源线架空引入和对供电安全要求高的场所。是用于中性线—地线(N-PE)之间的防雷器。技术参数19/01/2020295应用的优越性/密封的防雷器MC系列防雷器使用OBO防雷器MC50-BVDE和MC125-B/NPE在安装中的优势•无需设置专门的箱体!•与其它电气设备之间无需采取隔离措施19/01/2020303+1结构TN-S-,TT-，IT-采用隧道式连接16mm²铜线通过了脉冲电流测试且容易安装!5MC系列防雷器在安装中的优越性怎么中间两个模块没有连接线?19/01/2020315新一代能量自调整B级防雷器MCD改进后的保护水平1.3kV优势：对配电柜生产厂家来说，不再需要安装退耦器LC63。2,5kV2,0kV两级防雷器现在可以安装在一起了B级防雷器MCD//C级防雷器V20-C这对移动通信基站以及配电控制柜的防雷配套非常重要！19/01/2020325能量自调整B级防雷器MCD和C级防雷器V20-C直接并联的安装方式B级防雷器MCD//C级防雷器V20-C不需要退耦器，不需要C25-B+C/NPE模块！19/01/202033技术参数5电源B级防雷器应用场合应用领域:在独立空间内的紧凑浪涌保护设计，以及需把B级和C级防雷器安装在一个配电屏内的场合。例如：空间狭小的移动通信基站。型号:MCD50-B防雷器等级:B级或I级工作原理:火花间隙最大峰值电流:50kA(10/350)保护水平:1.3kV串联熔丝:不需要串联熔丝（当电网中已经安装有500A的熔丝时）OBO能量自调整B级防雷器19/01/2020345电源B级防雷器技术参数应用领域有外部雷电保护系统的建筑物、电源线架空引入和对供电要求高的场所。民用建筑，根据VdS2031AssociationofPropertyInsurers(VerbandderSachversicherer).型号:V25-B+C防雷器等级:B+C工作原理:压敏电阻技术放电容量:7kA(10/350)最大通流量:50kA(8/20)保护水平:1.5KV串联熔丝:当电网中已有160A的熔丝时，无需串联熔丝。OBOB+C级防