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1、通信电源设备的防雷防强电技术通信电源设备的防雷防强电技术通信电源设备的防雷防强电技术通信电源设备的防雷防强电技术主讲人：石 莹主讲人：石 莹中国电信集团公司广州研究院中国电信集团公司广州研究院中国电信集团公司广州研究院中国电信集团公司广州研究院防护研究室防护研究室防护研究室防护研究室信息产业部通信产品防护性能质量监督检验中心信息产业部通信产品防护性能质量监督检验中心信息产业部通信产品防护性能质量监督检验中心信息产业部通信产品防护性能质量监督检验中心Tel:020Tel:020-38639321 Pas38639321 Pas：020020-88338321 Fax88338321 Fax：02
2、0020-3863906938639069EMAIL:2006年年11月月22内容简介内容简介内容简介内容简介1.通信设备对电源系统的要求通信设备对电源系统的要求2.通信局（站）电源的分类通信局（站）电源的分类3.通信局（站）电源防雷的组成通信局（站）电源防雷的组成4.通信局（站）供电接地系统类型通信局（站）供电接地系统类型5.雷电保护区的划分雷电保护区的划分6.雷电流参数和保护级别雷电流参数和保护级别7.通过雷电流的连接导体截面积通过雷电流的连接导体截面积8.常用模拟雷电流测试波形常用模拟雷电流测试波形9.SPD标称放电电流的确定标称放电电流的确定10.电源多级防雷的能量配合电源多级防雷的能
3、量配合11.电源多级防雷的电压配合电源多级防雷的电压配合12.SPD的防雷模块类型的防雷模块类型33可靠性:可靠性:不允许中断。如，平均无故障时间：20年。但雷击引起电源中断的事故频繁发生。不允许中断。如，平均无故障时间：20年。但雷击引起电源中断的事故频繁发生。稳定性:稳定性:特别直流部分，要求更高。特别直流部分，要求更高。小型化:小型化:集成电路的飞速发展，开关电源技术的提高。频率在几百KHz的开关电源已大量在通信上应用。集成电路的飞速发展，开关电源技术的提高。频率在几百KHz的开关电源已大量在通信上应用。高效性高效性节能。以前:相控电源效率90%.节能。以前:相控电源效率90%.1、通信
4、设备对电源系统的要求1、通信设备对电源系统的要求442.通信局（站）电源的分类2.通信局（站）电源的分类2.12.1综合电信中心(大楼)的电源系统综合电信中心(大楼)的电源系统（见图 1）特点:通常由两个变电站引入两路高压电源(10KV)；专线引入、一主一备。高压配电、变压器、油机、低压配电、交流配电、UPS、开关电源、直流配电、交/直列头柜等；高压部分：埋地、或架空；低压部分通常埋地入局。尽管电网波动较小、环境较好、雷害严重性较弱，但重要性要求最高特点:通常由两个变电站引入两路高压电源(10KV)；专线引入、一主一备。高压配电、变压器、油机、低压配电、交流配电、UPS、开关电源、直流配电、交
5、/直列头柜等；高压部分：埋地、或架空；低压部分通常埋地入局。尽管电网波动较小、环境较好、雷害严重性较弱，但重要性要求最高。电信局（站）电信局（站）综合电信中心电源系统综合电信中心电源系统交换模块局电源系统交换模块局电源系统接入网点电源系统接入网点电源系统552、通信局（站）电源的分类2、通信局（站）电源的分类（续前）（续前）2.22.2交换模块局(大楼)的电源系统交换模块局(大楼)的电源系统（见图 2）特点:通常由一个变电站引入1路高压电源(10KV)；高压配电、变压器、油机、低压配电、交流配电、UPS、开关电源、直流配电、交/直列头柜等；高压部分架空；低压埋地、或架空进局。电网电压有一定的波
6、动范围、环境偏差，雷害程度较严重。特点:通常由一个变电站引入1路高压电源(10KV)；高压配电、变压器、油机、低压配电、交流配电、UPS、开关电源、直流配电、交/直列头柜等；高压部分架空；低压埋地、或架空进局。电网电压有一定的波动范围、环境偏差，雷害程度较严重。2.32.3接入网点的电源系统接入网点的电源系统（见图 3）特点:没有专用变压器，供电通常使用农村、乡镇的市电引入（220/380V）交流配电、开关电源、或交直流一体化电源。架空进局。电网电压波动范围大、条件恶劣、雷害程度最严重。特点:没有专用变压器，供电通常使用农村、乡镇的市电引入（220/380V）交流配电、开关电源、或交直流一体化
7、电源。架空进局。电网电压波动范围大、条件恶劣、雷害程度最严重。66第一章第一章.通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案第一章第一章第一章第一章.通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案电信中心电信中心图图 1电信中心 的电源供电组成（示意图）电信中心 的电源供电组成（示意图）低压配电室低压配电室变压器变压器 1#变压器变压器 2#AC 10KV 两路高压两路高压220/380V（埋地）高压配电室高压配电室交流配电屏交流配电屏油机室油机室开关电源开关电源直流列头柜直流列头柜第一级防雷第一级防雷地面地面第三级防雷第三级防
8、雷第四级防雷第四级防雷第二级防雷第二级防雷高压侧防雷高压侧防雷低压侧防雷低压侧防雷高压侧防雷（电力公司负责）高压侧防雷（电力公司负责）UPS交流列头柜交流列头柜77第一章第一章.通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案第一章第一章第一章第一章.通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案图图 2交换模块局 的电源供电组成（示意图）交换模块局 的电源供电组成（示意图）低压配电室低压配电室变压器变压器 1#a.c.10KV 高压架空高压架空220/380V高压配电室高压配电室交流配电屏交流配电屏油机室油机室开关电源开关电源低压
9、侧防雷低压侧防雷高压侧防雷（电力公司负责）高压侧防雷（电力公司负责）第一级防雷第一级防雷第二级防雷第二级防雷高压侧防雷高压侧防雷地面交换模块局地面交换模块局直流电信设备直流电信设备直流配电直流配电第四级防雷第四级防雷第三级防雷第三级防雷88第一章第一章.通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案第一章第一章第一章第一章.通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案通信电源防雷技术及解决方案接入网点图接入网点图 3接入网点 的电源供电组成（示意图）（含：远端模块点、光环网点的电源。）接入网点 的电源供电组成（示意图）（含：远端模块点、光环网点的电源。）
10、220/380V 架空架空AC开关电源开关电源第一级防雷第一级防雷地面地面接入网设备接入网设备第二级防雷第二级防雷第三级防雷第三级防雷电线竿电线竿993、电信局（站）电源防雷的组成3、电信局（站）电源防雷的组成3.13.1 综合电信中心的电源防雷组成综合电信中心的电源防雷组成（见图 1）除高压侧防雷外，变压器低压侧以后通常由第一、二、三、四级防雷组成。除高压侧防雷外，变压器低压侧以后通常由第一、二、三、四级防雷组成。电力公司负责：电力公司负责：10KV高压侧的电源防雷（由电力部门负责）：安装 ZnO高压避雷器10KV高压侧的电源防雷（由电力部门负责）：安装 ZnO高压避雷器。电信部门负责：电信
11、部门负责：变压器低压侧以后的防雷。变压器低压侧以后的防雷。第一级：变压器低压侧到低压配电柜的输入端。（220/380V）第一级：变压器低压侧到低压配电柜的输入端。（220/380V）第二级：低压配电柜输出到交流配电屏的输入端。（220/380V）第二级：低压配电柜输出到交流配电屏的输入端。（220/380V）第三级：交流配电屏输出到开关电源的输入端；（220V）交流配电屏到UPS的输入端。（220/380V）第三级：交流配电屏输出到开关电源的输入端；（220V）交流配电屏到UPS的输入端。（220/380V）第四级：开关电源输出到直流列头柜的输入端。（-48V）UPS输出端到交流列头柜的输入端
12、。（220V）电源防雷设计举例：见图4：东莞IDC数据中心枢纽楼的电源多级防雷图。第四级：开关电源输出到直流列头柜的输入端。（-48V）UPS输出端到交流列头柜的输入端。（220V）电源防雷设计举例：见图4：东莞IDC数据中心枢纽楼的电源多级防雷图。10103.通信局（站）电源防雷的组成3.通信局（站）电源防雷的组成3.2 3.2 交换模块局的电源防雷组成交换模块局的电源防雷组成（见图 2）除高压侧防雷外，变压器低压侧以后，通常也由第一、二、三级、或四级防雷组成。除高压侧防雷外，变压器低压侧以后，通常也由第一、二、三级、或四级防雷组成。电力公司负责：电力公司负责：10KV高压侧的电源防雷（由电
13、力部门负责）：安装 ZnO高压避雷器10KV高压侧的电源防雷（由电力部门负责）：安装 ZnO高压避雷器。电信部门负责：电信部门负责：变压器低压侧以后的防雷。变压器低压侧以后的防雷。第一级：变压器低压侧到低压配电柜的输入端。（220/380V）第一级：变压器低压侧到低压配电柜的输入端。（220/380V）第二级：低压配电柜输出到交流配电屏（或开关电源AC屏）的输入端。（220/380V）第二级：低压配电柜输出到交流配电屏（或开关电源AC屏）的输入端。（220/380V）第三级：交流配电屏输出到开关电源AC的输入端。（220V）。第三级：交流配电屏输出到开关电源AC的输入端。（220V）。第四级：
14、开关电源输出（或直流配电输出）到直流电信设备的输入端；（-48V）第四级：开关电源输出（或直流配电输出）到直流电信设备的输入端；（-48V）11113.通信局（站）电源防雷的组成3.通信局（站）电源防雷的组成3.3 3.3 接入网点的电源防雷组成接入网点的电源防雷组成（见图 3）（含：远端模块点、光环网点的电源。）通常由第一、二、或三级防雷组成。（含：远端模块点、光环网点的电源。）通常由第一、二、或三级防雷组成。电信部门负责：电信部门负责：第一级：架空市电进入到的机房AC总配电箱的输入端。（220/380V）第一级：架空市电进入到的机房AC总配电箱的输入端。（220/380V）第二级：AC总配
15、电箱输出到开关电源的AC输入端。（220）第二级：AC总配电箱输出到开关电源的AC输入端。（220）第三级：开关电源输出（或直流配电输出）到直流电信设备的输入端；（-48V）第三级：开关电源输出（或直流配电输出）到直流电信设备的输入端；（-48V）12124.通信局（站）供电接地系统类型4.通信局（站）供电接地系统类型供电系统接地类型供电系统接地类型TN系统系统TT系统系统（见图（见图7）IT系统系统（见图（见图8）TN-S系统系统（见图（见图6）TN-C-S系统系统（见图（见图5）电信局（站）用：电信局（站）用：TN、TT131324.05.2000/PME128图图5：TN-C-S 系统系
16、统L1L2L3NPE设备接地排PEN建筑总配电前建筑总配电前KWhMDB剩余电流保护器i建筑总配电后建筑总配电后L1L2L3电表141424.05.2000/PME128图图6：TN-S 系统系统L1L2L3NPE设备接地排PE建筑总配电前建筑总配电前KWhMDB剩余电流保护器i建筑总配电后建筑总配电后PEPENL1L2L3电表151524.05.2000/PME128图图7：TT 系统系统L1L2L3NPE设备接地排建筑总配电前建筑总配电前KWhMDB剩余电流保护器i建筑总配电后建筑总配电后PEPENL1L2L3电表161624.05.2000/PME128图图8：IT 系统系统L1L2L3
17、PE接地排建筑总配电前建筑总配电前KWhMDB剩余电流保护器i建筑总配电后建筑总配电后PEPE电阻或：开路电阻或：开路L1L2L3电表17175.雷电保护区的划分（LPZ）5.雷电保护区的划分（LPZ）见图 9、图10 所示。见图 9、图10 所示。LPZ0A 区区：直击雷非防护区。本区内的各类物体均可能遭直接雷击，本区电磁场没有衰减，属于完全暴露的不设防区。直击雷非防护区。本区内的各类物体均可能遭直接雷击，本区电磁场没有衰减，属于完全暴露的不设防区。LPZ0B 区区：直击雷防护区。本区内的各类物体很少能遭直接雷击，但本区电磁场没有衰减，属于充分暴露的直雷击防护区。直击雷防护区。本区内的各类物
18、体很少能遭直接雷击，但本区电磁场没有衰减，属于充分暴露的直雷击防护区。LPZ1区：区：第一屏蔽第一屏蔽防护区。本区内的各类物体不可能遭直接雷击，由于建筑屏蔽的措施，本区内的电磁场得到了初步的衰减。防护区。本区内的各类物体不可能遭直接雷击，由于建筑屏蔽的措施，本区内的电磁场得到了初步的衰减。LPZ2区区：第二屏蔽：第二屏蔽防护区。为进一步减小所导引的雷电流或电磁场，而引入的后续防护区。防护区。为进一步减小所导引的雷电流或电磁场，而引入的后续防护区。LPZ3区区：第三屏蔽：第三屏蔽防护区。如需要进一步减小雷电电磁脉冲（防护区。如需要进一步减小雷电电磁脉冲（LEMP），以保护敏感水平高的设备的后续防
19、护区。），以保护敏感水平高的设备的后续防护区。1818IEC 61312-1 1995等电位连接点通信电缆金属设施如水管等电位连接点通信电缆金属设施如水管LPZ 0A和和LPZ 1区的分界旗杆或栅栏区的分界旗杆或栅栏天线电力电缆天线电力电缆洞（如窗户）洞（如窗户）LPZ 0BLPZ 1LPZ 2LPZ 1和和 LPZ 2区的分界区的分界设备设备LPZ 0A图图9：雷电保护区（：雷电保护区（LPZ）的划分）的划分1919LPZ 0ALPZ 0ALPZ 2LPZ 2例：通信机房例：通信机房LPZ 0BLPZ 0B外部防雷装置外部防雷装置LPZ 0A,0B和和LPZ 1区界面上的等电位连接带区界面上
20、的等电位连接带1LPZ 1LPZ 1电缆线路电缆线路LPZ 1 和和 LPZ 2区界面上的等电位连接带区界面上的等电位连接带2等电位连接线等电位连接线代表屏蔽代表屏蔽2的房间的房间代表屏蔽代表屏蔽1的建筑物的建筑物接地装置接地装置图图10：举例：将一建筑物划分为几个防雷区和做符合要求的等电位连接的示例图：举例：将一建筑物划分为几个防雷区和做符合要求的等电位连接的示例图1020201095e1095e.ppt/16.11.99/ESCa）：短时首次雷击）：短时首次雷击200 kA 10/350 sb）：）：首次以后的雷击首次以后的雷击50 kA 0.25/100 sc）：）：长时间雷击长时间雷击
21、400 A 0.5 st i it-i i i it6.雷电流参数和保护级别6.雷电流参数和保护级别6.1闪电中可能出现的三种雷击6.1闪电中可能出现的三种雷击：图图1121211095e1095e.ppt/16.11.99/ESC6.2 雷电流参数的定义6.2 雷电流参数的定义：T=从波头起自峰值 10%至波点降至峰值10%之间 的时间。QI=长时间雷击的电荷量I=峰值电流T1=波头时间T2=半峰值时间短时间雷击短时间雷击i50%90%10%T1T2It长时间雷击长时间雷击TQI10%10%it图图1222226.雷电流参数和保护级别（续前）6.雷电流参数和保护级别（续前）雷电流参数保护级别
22、雷电流参数保护级别IIIIII-IV电流峰值电流峰值 I200150100波头时间波头时间 T1(s)101010半峰值时间半峰值时间 T2350350350电荷量电荷量 Qs 1)1007550单位能量单位能量 W/R 2)(MJ/W)105.62.51)电荷量的本质部分包括在首次雷击，表中合并了所有短时间雷击的电荷量。电荷量的本质部分包括在首次雷击，表中合并了所有短时间雷击的电荷量。2)(C)(s)(kA)单位能量的本质部分包括在首次雷击，表中合并了所有短时间雷击的单位能量。单位能量的本质部分包括在首次雷击，表中合并了所有短时间雷击的单位能量。6.3 雷电流参数和保护级别的关系6.3 雷电
23、流参数和保护级别的关系（首次雷击（首次雷击：见下表1，并参考图a）表1：首次雷击参数：见下表1，并参考图a）表1：首次雷击参数23236.3 雷电流参数和保护级别的关系6.3 雷电流参数和保护级别的关系(续前)(续前)（后续雷击（后续雷击：见下表：见下表2，并参考图，并参考图b）；长时间雷击）；长时间雷击：见下表：见下表3，并参考图，并参考图c）表2：后续雷击参数表2：后续雷击参数雷电流参数保护级别雷电流参数保护级别IIIIII-IV电流峰值电流峰值 I25037.525波头时间波头时间 T1(s)0.250.250.25半峰值时间半峰值时间 T2100100100平均陡度平均陡度 I/T12
24、00150100(kA/s)(s)(kA)IIIIII-IV电荷量电荷量 QI200150100持续时间持续时间 T(s)0.50.50.5(C)表表3：长时间雷击参数：长时间雷击参数雷电流参数保护级别雷电流参数保护级别24246.4 雷电流参数的基本数值6.4 雷电流参数的基本数值-累积频率分布-累积频率分布表4：雷电流的峰值电流(单位:KA),(最小2KA)表4：雷电流的峰值电流(单位:KA),(最小2KA)250354.6正闪击4.695%98%30126后续负雷击90204首次负雷击5%50%80%累积频率雷击累积频率雷击平均:平均:72平均:14平均:平均:15平均:5.0平均:平均
25、:4.3平均:1.7最大:32最大:2.4最大:0.2正闪击最大:1095%最大:162最大:40后续负雷击最大:65最大:24最大:9.1首次负雷击5%50%累积频率雷击累积频率雷击表5：上升速率(di/dt单位:表5：上升速率(di/dt单位:KA/s)25256.4 雷电流参数的基本数值6.4 雷电流参数的基本数值-累积频率分布(续前)-累积频率分布(续前)表6：雷电流的波头时间(单位:表6：雷电流的波头时间(单位:s)200223.5正闪击0.295%3.50.8后续负雷击145.62.2首次负雷击5%50%累积频率雷击累积频率雷击表7：雷击持续时间(单位:表7：雷击持续时间(单位:s
26、)200020025正闪击6.595%14032后续负雷击2007530首次负雷击5%50%累积频率雷击累积频率雷击26266.4 雷电流参数的基本数值6.4 雷电流参数的基本数值-累积频率分布(续前)-累积频率分布(续前)表8：总的闪击持续时间(单位:表8：总的闪击持续时间(单位:s)5008514正闪击3195%900180所有所有后续负雷击1100130.15所有所有负雷击5%50%累积频率雷击累积频率雷击表9：雷击间的时间间隔(单位:表9：雷击间的时间间隔(单位:ms)95%150337多个负雷击5%50%累积频率雷击累积频率雷击27277.雷电流用的连接导体截面积7.雷电流用的连接导
27、体截面积7.1 流过大部分雷电流7.1 流过大部分雷电流的连接导体的最小截面积的连接导体的最小截面积见下表10.见下表10.I IV级保护级别保护级别导体材料导体材料截面积截面积(mm2)Cu：铜16Al：铝25Fe：铁50表10表1028287.雷电流用的连接导体截面积7.雷电流用的连接导体截面积7.流过 很小部分雷电流7.流过 很小部分雷电流的连接导体的最小截面积的连接导体的最小截面积见下表11.见下表11.I IV 级保护级别保护级别导体材料导体材料截面积截面积(mm2)Cu：铜6Al：铝10Fe：铁16表11表1129298.常用模拟雷电流测试波形8.常用模拟雷电流测试波形8.1：8.
28、1：10/35010/350s电流波电流波直击雷模拟波形。峰值以直击雷模拟波形。峰值以KA表示。主要用于开关型（如气体间隙表示。主要用于开关型（如气体间隙)电源避雷器（电源避雷器（SPD）的）的第类测试第类测试。8.2：8.2：8/208/20s电流波s电流波前级线路上的感应雷模拟波形。峰值以前级线路上的感应雷模拟波形。峰值以KA表示。主要用于电源避雷器（表示。主要用于电源避雷器（SPD）的）的第类、测试第类、测试。用于等级限制电压的测试。用于等级限制电压的测试。8.3：8.3：8/208/20s、1.2/50 s、1.2/50 s的组合波s的组合波即：开路时电压波形为即：开路时电压波形为1.
29、2/50 s；短路时电流波形为8/20；短路时电流波形为8/20s。后级线路上的感应雷模拟波形。主要用于电源避雷器（。后级线路上的感应雷模拟波形。主要用于电源避雷器（SPD）的）的第测试第测试。30309.电源避雷器（SPD）9.电源避雷器（SPD）标称放电电流标称放电电流的确定的确定9.1 进入建筑物的电气设施上所用的电源避雷器（SPD）：9.1 进入建筑物的电气设施上所用的电源避雷器（SPD）：每线上每线上的标称放电电流的标称放电电流In：In=Ifn.公式（公式（1）其中：其中：If ：指流入每个外来导电部件或线路的局部雷电流。单位：KA。：指流入每个外来导电部件或线路的局部雷电流。单位
30、：KA。n：指导线的总数。：指导线的总数。同时：同时：If=ZI=ZI(n1Z+ZZ+Z1 1)公式（公式（2）式中：式中：Z:与保护级别相关的接地装置的等效电阻.（见后面的表12）ZZ:与保护级别相关的接地装置的等效电阻.（见后面的表12）Z1 1:外来导体或线路的等效电阻。（见后面的表12）:外来导体或线路的等效电阻。（见后面的表12）n1：外来导体或线路的总数。（如进局的电源线。注：电话线忽略不计）。I：与保护级别相关的雷电流。（见前面的表1、表2、表3）：外来导体或线路的总数。（如进局的电源线。注：电话线忽略不计）。I：与保护级别相关的雷电流。（见前面的表1、表2、表3）或者:当保护级
31、别、土壤电阻率未知时，可粗略估计：或者:当保护级别、土壤电阻率未知时，可粗略估计：If=0.5(I/=0.5(I/n1)公式（公式（3）31319.电源避雷器（SPD）9.电源避雷器（SPD）标称放电电流标称放电电流的确定（续前）的确定（续前）60151035300040151028200020151022100010101016500666132004448100III-IVZ与保护级别相关的接地装置等效电阻Z1外来导体或线路的等效电阻(土壤电阻率)Z与保护级别相关的接地装置等效电阻Z1外来导体或线路的等效电阻(土壤电阻率)m表12：不同土壤电阻率的相关等效接地电阻值Z1、Z表12：不同土壤
32、电阻率的相关等效接地电阻值Z1、Z32329.电源避雷器（SPD）9.电源避雷器（SPD）标称放电电流标称放电电流的确定（续前）的确定（续前）举例说明:举例说明:已知:大楼：TN-C-S系统已知:大楼：TN-C-S系统，进入建筑物只有电源线，且电源线未屏蔽，也未穿铁管，也无其它外来导体;即：理想条件下:，进入建筑物只有电源线，且电源线未屏蔽，也未穿铁管，也无其它外来导体;即：理想条件下:n1=4 4大楼位置的土壤电阻率为大楼位置的土壤电阻率为200 m。则:则:通过表1、表4、公式（1）和公式（2），可估算出不同保护级别的每芯电源线上的SPD所要承受的部分雷电流（通过表1、表4、公式（1）和公
33、式（2），可估算出不同保护级别的每芯电源线上的SPD所要承受的部分雷电流（If /n）。见表）。见表13所示所示8.78 KA13.18 KA17.56 KAIII-IV每线上的标称放电电流每线上的标称放电电流In=If /n表表1333339.电源避雷器（SPD）9.电源避雷器（SPD）标称放电电流标称放电电流的确定（续前）的确定（续前）9.2 用于内部电气设施上所用的电源避雷器（SPD）：9.2 用于内部电气设施上所用的电源避雷器（SPD）：每芯线上每芯线上的标称放电电流的标称放电电流In：In10kA（8/208/20s电流波电流波）.公式（公式（4）以上的标称电流值认为是合适的以上的标
34、称电流值认为是合适的。9.3 注意事项：。9.3 注意事项：当流过导线的雷电流大于下列数值时，导线的绝缘层可能产生不可接受的温升：当流过导线的雷电流大于下列数值时，导线的绝缘层可能产生不可接受的温升：屏蔽导线：屏蔽导线：屏蔽层中流过的雷电流：屏蔽层中流过的雷电流：If=8A =8A （单位：KA）（单位：KA）其中：其中：A：屏蔽层的截面积（mm2）A：屏蔽层的截面积（mm2）非屏蔽导线：非屏蔽导线：导体中所有芯流过的雷电流：导体中所有芯流过的雷电流：If=8n=8nAA（单位：KA）（单位：KA）其中：其中：A A：每根导线的截面积（mm每根导线的截面积（mm2 2）n）n：导线数：导线数I
35、EC 61024 1-2 1990 建筑物防雷建筑物防雷考虑：集肤效应考虑：集肤效应343410.电源多级防雷的能量配合10.电源多级防雷的能量配合10.1 能量配合的目的：10.1 能量配合的目的：利用电源避雷器（SPD）将雷电总威胁值减到被保护设备的耐受能力范围内。电源多级防护是以防雷区（LPZ）为层次，对雷电能量的逐级减弱，是各级限制电压相互衔接，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。利用电源避雷器（SPD）将雷电总威胁值减到被保护设备的耐受能力范围内。电源多级防护是以防雷区（LPZ）为层次，对雷电能量的逐级减弱，是各级限制电压相互衔接，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。10.2 雷
36、电流泄放原则：10.2 雷电流泄放原则：见见图图13所示。所示。第一级转移绝大部分能量；第二级转移剩余能量；第三级转移后续的极微小能量；第一级转移绝大部分能量；第二级转移剩余能量；第三级转移后续的极微小能量；3535220/380 V设备设备Z2Z1Z3图图13 雷电流泄放原则雷电流泄放原则Z0A3636根据SPD的不同特性，可通过 电感根据SPD的不同特性，可通过 电感、电阻、或SPD的静态伏安、电阻、或SPD的静态伏安（V-I）特性来配合。电源SPD之间的能量配合通常有四种方案：（V-I）特性来配合。电源SPD之间的能量配合通常有四种方案：（1）方案（1）方案：所有的SPD取相同的残压所有
37、的SPD取相同的残压；所有的SPD具有连续的伏安；所有的SPD具有连续的伏安（V-I）特性。SPD间以及SPD与被保护设备间的配合，是用它们之间的线路阻抗来实现的。例：见（V-I）特性。SPD间以及SPD与被保护设备间的配合，是用它们之间的线路阻抗来实现的。例：见图图14，多个多个限压型SPD之间的配合。限压型SPD之间的配合。10.3 能量配合的实现：10.3 能量配合的实现：R1SPD2SPD1iimpL1R3SPD4SPD3L3R2L1被保护设备被保护设备LPZ0LPZ1LPZ2LPZ3Ures（SPD1）=Ures（SPD2）=Ures（SPD3）图图14 方案方案3737（2）方案（
38、2）方案：SPD的残压成台阶式，SPD的残压成台阶式，从第一个SPD向后续SPD逐个升高。所有的SPD具有连续的伏安从第一个SPD向后续SPD逐个升高。所有的SPD具有连续的伏安（V-I）特性。注意:最后一级SPD3(见图15)的电压保护水平必须低于被保护设备的耐冲击电压能力.（V-I）特性。注意:最后一级SPD3(见图15)的电压保护水平必须低于被保护设备的耐冲击电压能力.例：见例：见图图15，多个多个限压型SPD之间的配合。限压型SPD之间的配合。10.3 能量配合的实现10.3 能量配合的实现（续前）（续前）LPZ0SPD2SPD1iimpSPD4SPD3被保护设备被保护设备LPZ1LP
39、Z2LPZ3Ures（SPD1）Ures（SPD2）Ures（SPD3）iimpSPD4被保护设备被保护设备LPZ1LPZ2LPZ3Ures（SPD1）Ures（SPD2）Ures（SPD3）图图15 方案方案3838（3）方案（3）方案第一个SPD为具有不连续伏安特性的开关型SPD,而后续的SPD为具有相同的残压和连续伏安特性的限压型SPD.见.见图图16:一个一个电压开关型SPD和后续多个限压型SPD之间的配合电压开关型SPD和后续多个限压型SPD之间的配合10.3 能量配合的实现10.3 能量配合的实现（续前）（续前）R1SPD2SPD1iimpL1R3SPD4SPD3L3R2L1被保护
40、设备被保护设备LPZ0LPZ1LPZ2LPZ3Ures（SPD2）=Ures（SPD3）图图16 方案方案C C3939（4）方案（4）方案：用串联阻抗或电感（滤波器）作内部配合的多个级联的SPD组合在一起，来构成一个双端口的SPD，即串联型的电源SPD。例：见用串联阻抗或电感（滤波器）作内部配合的多个级联的SPD组合在一起，来构成一个双端口的SPD，即串联型的电源SPD。例：见图图17，串联SPD的组合方案串联SPD的组合方案。10.3 能量配合的实现10.3 能量配合的实现(续前)(续前)：图图17：方案方案二端口二端口SPD配合配合RSPDSPDL输入端输出端输入端输出端去耦元件去耦元件
41、404011.电源多级防雷的电压配合（绝缘配合）11.电源多级防雷的电压配合（绝缘配合）11.1 直接由低压电网供电的设备的过电压类别：共有四类：、。（11.1 直接由低压电网供电的设备的过电压类别：共有四类：、。（1）第类：1）第类：过电压类别过电压类别的设备指：使用在配电装置电源端的设备。如：电表、前级过电流保护等。的设备指：使用在配电装置电源端的设备。如：电表、前级过电流保护等。（2）第类（2）第类过电压类别过电压类别的设备指：安装在配电装置中的设备；如：开关电器等；的设备指：安装在配电装置中的设备；如：开关电器等；（3）第类（3）第类过电压类别过电压类别的设备指：由配电装置供电的耗能设
42、备；如：空调设备、开关电源AC配电屏等。的设备指：由配电装置供电的耗能设备；如：空调设备、开关电源AC配电屏等。（4）第类（4）第类过电压类别过电压类别的设备指：连接至具有限制瞬态过电压至相当低水平措施的电子设备。如：开关电源的整流设备。的设备指：连接至具有限制瞬态过电压至相当低水平措施的电子设备。如：开关电源的整流设备。S608e_aIEC60 664 1 19902 低压系统内设备的绝缘配合低压系统内设备的绝缘配合414111.电源多级防雷的电压配合（续前）11.电源多级防雷的电压配合（续前）11.2 直接由低压电网供电的设备的额定冲击电压：11.2 直接由低压电网供电的设备的额定冲击电压
43、：见表13所示见表13所示。S608e_a120240V400025001500800150V25001500800500100V6000400025001500300V230/400V或：直流对中性点的电压：或：直流对中性点的电压：6000400025001500300V277/480V6000800设备的额定冲击电压（V）单相三相设备的额定冲击电压（V）单相三相600V800040002500400/690V150050033050V过电压（安装）类别交流相线对中性点的电压：即：过电压（安装）类别交流相线对中性点的电压：即：L-N间电压小于或等于：电源系统的标称电压间电压小于或等于：电源系
44、统的标称电压表13：低压设备的额定冲击电压表13：低压设备的额定冲击电压4242电压配合是通过各级电源避雷器（SPD）限制电压值的逐级控制，最终将过电压值限制在设备允许范围内。电压配合是通过各级电源避雷器（SPD）限制电压值的逐级控制，最终将过电压值限制在设备允许范围内。根据表13的要求，可用图18表示SPD间的电压配合。根据表13的要求，可用图18表示SPD间的电压配合。S608e_a图18 电压配合图18 电压配合11.3 电源避雷器（SPD）的电压配合11.3 电源避雷器（SPD）的电压配合SE230/400 VH HT TMML L4 4 kVkVIIIIII2.5 2.5 kVkVI
45、III1.5 1.5 kVkVI I6 6 kVkVIVIV设备设备434312.电源避雷器（SPD）的防雷模块类型12.电源避雷器（SPD）的防雷模块类型电源防雷器主要有下列四种类型的SPD模块：见图19。电源防雷器主要有下列四种类型的SPD模块：见图19。（1）单纯的金属氧化锌（1）单纯的金属氧化锌（MOV）压敏电阻器，：（限压型）压敏电阻器，：（限压型），见图19中的（a）。见图19中的（a）。（2）纯开关型器件，（电压开关型）（2）纯开关型器件，（电压开关型），见图19中的（b）见图19中的（b）（3）氧化锌压敏电阻器（3）氧化锌压敏电阻器（MOV）和开关型器件串联。（组合型的一种）和
46、开关型器件串联。（组合型的一种）如气体放电管、气体间隙的串联。见图19中的（c）如气体放电管、气体间隙的串联。见图19中的（c）（4）开关型器件和电阻性器件并联后，再与氧化锌压敏电阻（4）开关型器件和电阻性器件并联后，再与氧化锌压敏电阻（MOV）串联（组合型的一种）串联（组合型的一种），见图19中的（d）见图19中的（d）S608e_a4444图19：电源防雷器（SPD）的四种保护模块类型图19：电源防雷器（SPD）的四种保护模块类型限压型限压型电压开关型电压开关型组合型组合型组合型组合型开关器件（开关器件（b）压敏电阻压敏电阻MOV（a）开关器件开关器件MOV（c）R（d）开关器件开关器件M
47、OV454513.电源避雷器的选用和安装13.电源避雷器的选用和安装13.1 各类电网供电的选用13.1 各类电网供电的选用现状：目前基本只有现状：目前基本只有TN、TT系统供电，而无系统供电，而无 IT系统供电。其中：系统供电。其中：综合电信中心、较大规模的交换模块局等：综合电信中心、较大规模的交换模块局等：一般采用一般采用TN-S、或、或TN-C-S系统。系统。接入网点、远端模块点等接入网点、远端模块点等：一般采用：一般采用TT系统。系统。注意：注意：对于不同的供电电网系统应选用不同类型的对于不同的供电电网系统应选用不同类型的SPD进行安装。图进行安装。图20、21、22分别表示了不同电网
48、系统的分别表示了不同电网系统的SPD选用方法和原则。选用方法和原则。S608e_a4646L1T400129e.ppt/10.01.00/SAA0821600eLPZ=雷电保护区SEB=进线箱EBB=等电位连接地排LPZ=雷电保护区SEB=进线箱EBB=等电位连接地排PENkWhEBBL1L2L3NPESEB电表电表EBBLPZ 0LPZ 1LPZ 2L1L2L3LPZ 3总配电分配电设备雷电流防护过电压保护过电压保护总配电分配电设备雷电流防护过电压保护过电压保护L=515m图图20：TN-C-S系统用的系统用的SPD安装和选用安装和选用L=515m4747LPZ3总配电LPZ3总配电WhL3
49、EBBRCDPENL1L2L1L2L3EBB=等电位连接地排LPZ1LPZ2LPZ3LPZ0=等电位连接地排LPZ1LPZ2LPZ3LPZ0图图21：TN-S系统用的系统用的SPD安装和选用安装和选用F FNPERCD=剩余电流保护器总配电分配电设备=剩余电流保护器总配电分配电设备4848LPZ3LPZ3PEL3WhRCDSNEBBL2L1L3L2L1L2NPE图图22：TT 系统用的系统用的SPD安装和选用安装和选用EBB=等电位连接地排=等电位连接地排RCD=剩余电流保护器剩余电流保护器LPZ3LPZ2LPZ1LPZ0总配电分配电设备总配电分配电设备494913.电源避雷器的选用和安装（续
50、前）13.电源避雷器的选用和安装（续前）13.2 电源避雷器的连接13.2 电源避雷器的连接尽管避雷器本身的残压选择很重要，但避雷器的连接同样重要。特别是对于并联型的SPD尽管避雷器本身的残压选择很重要，但避雷器的连接同样重要。特别是对于并联型的SPD，不适当的连接将大大降低防雷的可靠性。，不适当的连接将大大降低防雷的可靠性。开尔文 接法开尔文 接法：见下图23 ：见下图23 传统/普通接法传统/普通接法：见下图24：见下图24S608e_a三相电源避雷器三相电源避雷器L1L2L3NPEPE N L3 L2 L1L1L2L3NPE图23图23三相电源避雷器三相电源避雷器L1 L2 L3 N P