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1、雷电产生原理雷电一般发生在云层之间，有时也发生在云层与大地之间。在春夏雨季，由于空气磨擦的原因，积雨云一般会带有大量的电荷，当带有相反极性的云层距离较近时，二者之间会出现强烈的放电现象，这就是雷电，如图所示。l当带有大量电荷的云层离地面（特别是地面上的较尖的导体）较近时，地面靠近云层处会感应大量的相反电荷，当距离足够近时，云层与地面之间也会出现强烈的雷电放电，如图所示。第1页/共51页雷电入侵途径直击雷或邻近雷击: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L1L2L3PEN20 kVRst2c1a1b12a
2、2b11a1b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第2页/共51页保护级别雷电流峰值.kAI200II150III-IV100Lit.:IEC 61024-1-1RstE=Rstit举例:E=100 kA 1=100 kV 10/350 s波形雷电过电压的计算第3页/共51页100 kA100 kV100 kV100 kV230 V230 V1 雷电击中建筑物引起的破坏性电压反击第4页/共51页雷电击中建筑物1引起建筑物1与2 之间的过电压通信线缆i建筑物1建筑物2U1几百kVi2U20 Vi1第5页/共51页邻
3、近建筑物之间危险的浪涌雷击100 kA12.5 kV50 kV12.5 kA25 kA12.5 kV通信线缆OV230 V25 kA12.5 kAWater/Gas50 kA1 12.5 kA1 12.5 kA1 230V第6页/共51页雷击电流分配模型100%等电位连接排50%通信系统电源系统金属管线外部防护接地系统50%50%第7页/共51页由于雷击电流上升率 i/t在回路中引起的感应电压1 1=下引线绕行形成的回路 s1.2 2=下引线与线路形成的回路 s2.3 3=线路回路 s3.建筑物s3s2s13 32 21 1i/t雷击电流时间TimetUti下引线第8页/共51页正方形回路的互
4、感M10.010.030.10.31310a mHM11001010.10.010.001q=16mmq=50mmitqUaa与雷击电流下引线相关的回路第9页/共51页正方形回路的过电压计算 ikA 150 tsq=50mmU10m10m电气安装的保护导体M1 16 HU=16 150=2400 kV与雷击电流下引线相关的回路第10页/共51页as1010.10.010.0010.1 10-30.01 10-30.10.3131030s mHM2a=10ma=3ma=1ma=0,3ma=0,1ma=0,03ma=0,01mUita正方形回路的互感M2与雷击电流下引线相邻的正方形回路第11页/共
5、51页正方形回路的过电压计算 ikA 150 tsU10m1m M2 4.8 HU=4.8 150=720 kV10m与雷击电流下引线相邻的正方形回路第12页/共51页b0.10.3131030s mnHmM31001010.10.010.001b=10mmb=3mmb=1mmUitsl并行电缆回路互感 M3与雷击电流下引线并行的并行电缆回路第13页/共51页并行电缆回路互感 M3 ikA 150 tsU3mm通讯线1mM3 0.60 nH/mU=0.60 10 150=900 V10m与雷击电流下引线并行的并行电缆回路第14页/共51页s m并行电缆回路互感 M4与雷击电流下引线垂直的并行电
6、缆回路sl0.10.3131030nHmmM4Uitbl=10ml=3ml=1ml=30ml=100m1010.10.010.001第15页/共51页并行电缆回路互感 M4 ikA 150 ts通讯线1mM4 0.48 nH/mmU=0.48 3 150=216 V3mmU10m与雷击电流下引线垂直的并行电缆回路第16页/共51页在环形回路中引起的最大感应电压ass di s=ku2 max.dt (di/dt)max.距离s100 kA/sa=10 m500 kVs=1 mku2=5000VkA/s最大电压最大电压计算举例计算举例第17页/共51页s di s=ku3 l max.dt (d
7、i/dt)max.距离s100 kA/sb=3 mm600 Vs=1ml=10mku3=0.6Vm kA/s最大电压最大电压计算举例计算举例bsl在环形回路中引起的最大感应电压第18页/共51页雷击引起的感应过电压强度距离小于或等于 0.1,1 and 10 km与雷击点之间与雷击点之间在在1 1MM线缆上引起的线缆上引起的 距离距离电磁场强电磁场强感应过电压强度感应过电压强度kmkmV/mV/mV V1011020111002000.1110002000第19页/共51页二、系统防雷机理第20页/共51页2.1 防雷区（LPZ）第21页/共51页LEMPLEMPLEMPLEMPInterme
8、diate floorLPZ 2LPZ 2LPZ 3LPZ 3SEMPSEMPLPZ 1LPZ 1LPZ 0 LPZ 0 A ALPZ 1LPZ 1防雷区概念 Lightning Protection Zone（LPZ）电源系统信息网络系统电源系统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SPD局部等电位过压保护器 SPD空调装置接闪系统LPZ 0 LPZ 0 B BMLPZ 0 LPZ 0 B B摄像机灯光插座“滚球半径 20 mLPZ 0 LPZ 0 B BLEMPLEMPLPZ LPZ 防雷保护区4-22()第22页/共51页RRRRR滚球法的应用（IEC
9、61024-1）R第23页/共51页2.2 室外防雷第24页/共51页避雷针下引线接地系统 h滚球r避雷系统的位置保护角度网孔第25页/共51页外部防雷系统(接闪系统,引下线,基础接地极)基础接地极第26页/共51页安装在天线架上的天线保护角度 根据IEC 61024-1(第2版)表3 第27页/共51页安装在天线架上的天线(实例)第28页/共51页室外基站的保护必须位于LPZ0B区域线槽线槽LPZ 0BR=45 mLPZ 0ALPZ 0A基站基站LPZ 1天线架天线架子架木板子架木板第29页/共51页基站通过避雷针防止直接雷击R=45mLPZ 0ALPZ 0BLPZ 1第30页/共51页建筑
10、物无防雷系统时的等电位连接基站基站线槽线槽天线架天线架子架板子架板第31页/共51页建筑物无防雷系统时的等电位连接线槽线槽基站基站等电位连接线等电位连接线天线架天线架子架板子架板第32页/共51页建筑物无防雷系统的等电位连接线槽线槽基站基站天线架天线架子架板子架板第33页/共51页建筑物有防雷系统的等电位连接线槽线槽天线架天线架基站基站防雷系统防雷系统子架板子架板第34页/共51页室外天线与电缆的布设第35页/共51页室外天线与电缆的布设（细节）第36页/共51页室外天线与电缆的布设（无避雷针）第37页/共51页铁塔下的基站设备滚球滚球滚球滚球R=20 mR=20 mLPZ 0ALPZ 0BL
11、PZ 1信号线信号线信号线信号线电源线电源线电源线电源线基站基站第38页/共51页2.3 室内防雷第39页/共51页进出线缆端口的防雷等电位连接Z阴极保护输送管基础接地极等电位汇流排EBBEBB水管燃气管燃气管电源外部防雷系统3-40(2023/3/30)第40页/共51页设备的等电位保护第41页/共51页室内基站设备的等电位连接kWh/电源馈电通信线主等电位连接带防雷配电箱LPZ 1LPZ 1基站等电位连接带防雷接线盒16 mm主等电位连接带16 mm屋顶16 mm第42页/共51页根据IEC的过电压类别正确地应用避雷器与过压保护器高能量避雷器过压保护器安装于插座口过压保护器安装于设备内部过
12、电压类别(DIN VDE 0110-1/IEC 60664-1)额定冲击电压 4 kV约 1 kV避雷器 保护级别 usp约1 kVkWh电表过压保护器安装于分配电箱柜IIIIIIIV 1.5 kV6 kV4 kV2.5 kV1.5 kVHAKIV230/400 V8-43()第43页/共51页DEHNguardTyp 275DEHN避雷器与过压保护器配合的最小距离DEHNportBlitzstromableiterDEHNL1L2L3N高能量避雷器DEHNport过压保护器DEHNguard线缆长度 5 m*如果PE线与主线在同一线缆中，则线缆长度要要求 15 m7-44()第44页/共51
13、页分级保护根据规范DIN VDE 0845 第一部分退藕器件如:电阻,电感,电容,滤波器等tutu粗保护如:放电管保护精细保护如:TVS第45页/共51页3 总结第46页/共51页3.1 室外设备防雷要点D）良好的防雷系统一般为良好搭接并接地的等电位体，中间的网孔应尽量小，可以起到一定的屏蔽作用。A）设备必须置于防雷系统的保护范围内B）防雷系统的保护范围根据滚球法确定C）滚球的半径一般为2040m第47页/共51页3.2 室内设备防雷要点一次防护A）一次防护的机理是等电位保护；B）所有电缆出入建筑物时必须有避雷器到地C）所有避雷器的反应时间必须低于50nsD）等电位体必须有非常低的阻抗E）对接
14、地电阻的要求不是非常严，当然能小于1欧姆更好，这样雷击电流泄放要快一些，等电位存在的时间和幅度也要小一些。第48页/共51页3.3 室内设备防雷要点二次防护A）二次防护主要目的是将浪涌电流旁路到地，从而避免过电压冲击内部电路；B）二次防护的主要器件有压敏电阻、TVS等；C）防护器件应尽量靠近被保护端口；D）选择压敏电阻需要注意其最大不动作电压、最高残压、额定峰值脉冲电流、标称工频电流等参数；E）选择TVS需要注意其峰值脉冲电流、脉冲持续时间、额定不动作电压、最大电容等参数。第49页/共51页3.4 室内设备防雷要点一次防护与二次防护的配合A）一次防护安装在电缆进入建筑物处，二次防护安装在设备端口内，二者之间距离最好大于5m；B）当二者距离较近时，可以在二者之间串联电感（15uH左右）；C）一次防护的启动电压要略高于二次防护的启动电压；D）一次防护的通流量应远大于二次防护的通流量第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页