电磁兼容技术讲座-雷击浪涌防护设计技术(非常好)演示幻灯片.ppt

电磁兼容技术讲座,s,雷击浪涌防护技术,主要内容,雷击浪涌防护设计技术,雷电的产生,雷电压/电流的特性,雷电的危害机理,雷击浪涌防护设计技术,案例分析,雷电的产生,雷击浪涌防护设计技术,雷电的产生,雷击浪涌防护设计技术,雷电压/电流的特性,雷击浪涌防护设计技术,1.2/50,uS,雷电压脉冲波形(,IEC61000-4-5),雷电压/电流的特性,雷击浪涌防护设计技术,8/20,uS,雷电流脉冲波形(,IEC61000-4-5),雷电的危害机理,雷击浪涌防护设计技术,保护级别,雷电流峰值.,kA,I200,II150,III-IV100,Lit.:IEC 61024-1-1,R,st,E,=R,st,i,t,举例:,E,=100 kA,1=100 kV,10/350,s,波形,雷击浪涌防护设计技术,雷电闪击电压的计算,100,kA,100,kV,100,kV,100,kV,230,V,230,V,1,雷电击中建筑物引起的破坏性电压反击,雷击浪涌防护设计技术,雷电击中建筑物1引起建筑物1与2 之间的过电压,S341,341,e.ppt/04.09.97,通信线缆,i,建筑物,1,建筑物,2,U,1,几百,kV,i,2,U,2,0 V,i,1,雷击浪涌防护设计技术,邻近建筑物之间危险的浪涌雷击,几 100,kA,几 10,kV,几 100,kV,几,kA,几 10,kA,几 10,kV,通信,线缆,OV,230,V,几 10,kA,几,kA,Water/Gas,几10,kA,几,几,kA,几,几,kA,几,230,V,雷击浪涌防护设计技术,10,1,0.1,0.01,10,-3,10,-,4,10,-,5,0.10.3131030,s m,H,M,a=10m,a=3m,a=1m,a=0,3m,a=0,1m,a=0,03m,a=0,01m,环形回路的互感,M,雷击浪涌防护设计技术,a,s,a,环形回路的过电压计算,M,4.8 H,U=4.8 100=480 kV,i,kA,100,t,s,U,10,m,1,m,10,m,雷击浪涌防护设计技术,在环形回路中引起的感应电压,雷击浪涌防护设计技术,400 m,信号线,电源线,100 kA/,m,s,300 m,15 kV!,静电感应产生过电压,雷击浪涌防护设计技术,架空导线,静电感应产生过电压,雷击浪涌防护设计技术,设备雷击损坏机理,雷击浪涌防护设计技术,地电位升的影响,接地阻抗,设备,电源线、信号线,接地系统越完善，接地阻抗越小，地电位升造成的损害就越小。,设备雷击损坏机理,雷击浪涌防护设计技术,设备,电源线、信号线,感应雷的影响,设备雷击损坏机理,雷击浪涌防护设计技术,直击雷的影响,设备,电源线、信号线,设备雷击损坏机理,雷击浪涌防护设计技术,设备,电源线、信号线,其它设备,其它相连设备的地电位升产生的传导浪涌影响,雷电的危害(小结),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,R,st,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,L1,L2,L3,PEN,20,kV,R,st,2,c,1,a,1,b,1,2,a,2,b,1,1,a,1,b,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,2,a,2,b,2,c,雷击浪涌防护设计技术,防雷技术,雷击浪涌防护设计技术,雷击防护分区,Lightning Protection Zone（LPZ）,LEMP,LEMP,LPZ 2,LPZ 3,SEMP,LPZ 1,LPZ 0,A,LPZ 1,电源系统,信息网络系统,电源系统,局部等电位连接,设备屏蔽,房间屏蔽,基础接地极,加强筋,防雷等电位连接,雷电流,SPD,局部等电位连接,过压保护器,SPD,空调装置,接闪系统,LPZ 0,B,M,LPZ 0,B,摄像机,灯光,插座,“,滚球半径,20 m,LPZ 0,B,LEMP,LPZ,防雷保护区,雷击浪涌防护设计技术,外部防雷系统,避雷针,下引线,接地系统,h,滚球,r,保护角度,网孔,雷击浪涌防护设计技术,外部防雷系统,(,接闪系统,引下线,基础接地极,),基础接地极,雷击浪涌防护设计技术,防雷分区概念的应用,雷击浪涌防护设计技术,滚球,R=20 m,LPZ 0,A,LPZ 0,B,LPZ 1,信号线,电源线,基站,建筑物有防雷系统的等电位连接,雷击浪涌防护设计技术,线槽,天线架,基站,防雷系统,室外天线与电缆的布设,Mobilf-englisch.ppt/18.08.00/ESC,雷击浪涌防护设计技术,进出线缆端口的防雷等电位连接,Z,基础接地极,等电位汇流排,EBB,水管,燃气管,电源,外部防雷系统,雷击浪涌防护设计技术,设备的等电位保护,雷击浪涌防护设计技术,分级保护,DEHNguard,Typ 275,DEHN,DEHNport,Blitzstromableiter,DEHN,L1,L2,L3,N,高能量避雷器,过压保护器,线缆长度 5,m*,*,如果,PE,线与主线在同一线缆中，则线缆长度要求 15,m,雷击浪涌防护设计技术,分级保护,退藕器件,如:电阻,电感,滤波器等,t,u,t,u,粗保护,如:放电管,精细保护,如:齐纳二极管,雷击浪涌防护设计技术,雷击浪涌防护器件,雷击浪涌防护设计技术,气体放电管,半导体放电管,压敏电阻,TVS,防雷模块（,SPD）,气体放电管,雷击浪涌防护设计技术,伏安特性,10,mA,1,mA,100,mA,1,A,10,A,100,A,1,kA,100,200,电 压(,V),电 流,A,B,C,D,E,F,BCD：,辉光放电区,A：,直流放电点,E：,电弧放电点,F：,电弧熄灭点,气体放电管,雷击浪涌防护设计技术,应用中存在的问题,时延,续流,当暂态电压过去后，在被保护电路的电源或信号电压作用下，原处于导通状态的放电管不灭弧，仍保持导通状态,u,t,u,fdc,u,fr,u,u,fr,：,实际放电电压,气体放电管,雷击浪涌防护设计技术,优点,缺点,极间绝缘电阻大,极间电容小,泄放暂态过电流能力强,时延,续流,老化,半导体放电管,雷击浪涌防护设计技术,伏安特性,I,BO,I,H,I,T,I,PP,I,DM,V,BO,V,DM,V,I,V,BR,V,T,I,BO,I,H,I,T,I,PP,I,DM,V,BO,V,DM,V,I,V,BR,V,T,单向半导体放电管,双向半导体放电管,半导体放电管,雷击浪涌防护设计技术,优点,缺点,通态电压低,动作响应快,无老化,通流容量较小,有续流,转折电压较高,压敏电阻,雷击浪涌防护设计技术,伏安特性,10,-8,10,-6,10,-4,10,-2,10,0,10,2,电流/,A,10,4,10,20,50,100,200,500,1000,电压(,V),泄漏区,箝位工作区,过载区,压敏电阻,雷击浪涌防护设计技术,优点,缺点,通流容量大,动作响应快,无续流,极间电容大,老化,瞬态电压抑制器,雷击浪涌防护设计技术,TVS,T,ransient,V,oltage,S,uppressor,伏安特性,+,-,+,正向,反向,正向电压,反向电压,V,RM,V,br,V,c,I,PP,I,RM,正向电流,反向电流,TVS,雷击浪涌防护设计技术,优点,缺点,箝位电压低,动作响应快,无续流,无老化,通流容量较小,几种保护器件的比较,雷击浪涌防护设计技术,气体放电管,压敏电阻,TVS,泄漏电流,无,小,小,续流,有,无,无,极间电容,小,大,中,响应时间,慢(,us),较快(,ns),快(,ps),通流容量,大,(1,kA100kA),大,(0.11,kA100kA),较小,(0.1,kA1kA),老化现象,有,有,无,箝位电压,放电电压高,中等,低,防雷电路设计,雷击浪涌防护设计技术,三级保护电路,雷击浪涌防护设计技术,输出端,输入端,V,V,V,t,t,t,典型电路分析,雷击浪涌防护设计技术,单相交流电源的单级保护电路,L,M1,M2,M3,PE,N,M1、M2,的型号和参数应一样,典型电路分析,雷击浪涌防护设计技术,单相交流电源的单级保护电路,PE,L,N,M1,M2,M3,min(U,fdc,)1.2 max(U,P,),放电管：,压敏电阻：,在电压,U,P,下的电流应小于放电管的熄弧电流值,U,P,：电路最高工作电压峰值,典型电路分析,雷击浪涌防护设计技术,单相交流电源的两级保护电路,L,N,PE,M1,M2,M3,L1,L2,C1,C2,M6,M4,M5,C3,第一级：泄流,第一级保护电路,第二级保护电路,第二级：箝位,典型电路分析,雷击浪涌防护设计技术,信号接口保护电路,保护电路,保护电路,发送器,长线,接收器,减小寄生电感,雷击浪涌防护设计技术,保护器件,保护器件,保护器件,保护器件,减小寄生电感,雷击浪涌防护设计技术,防雷器件安装点,PCB,板上防雷器件的布局,案例分析,雷击浪涌防护设计技术,案例一：电源端口防雷设计,雷击浪涌防护设计技术,G1,VR2,VR3,VR1,F1,F2,L,N,PE,保险管的参数必须合理选取，使之不能损坏电路的防雷能力。,案例一：电源端口防雷设计,雷击浪涌防护设计技术,器件参数,F1、F2：,型号,T10AL250VAC，,额定电流10,A。,VR1、VR2、VR3：,型号,S20K385，85,环境温度下最大可承受冲击电流（8/20,uS）10KA。,G1：,型号,EC600X，,额定通流量5,KA，,最大通流量10,KA。,模块一,F1、F2：,型号250,VT8AH，,额定电流8,A。,VR1、VR2、VR3：,型号,S20K420，85,环境温度下最大可承受冲击电流（8/20,uS）10KA。,G1：,型号,R608XA，,额定通流量5,KA，,最大通流量10,KA。,模块二,案例一：电源端口防雷设计,雷击浪涌防护设计技术,防雷能力,模块一,模块二,有保险管，防雷能力小于3,KA（8/20us）,保险管短接，防雷能力大于5,KA（8/20us）,案例一：电源端口防雷设计,雷击浪涌防护设计技术,直流电源保护电路,Fuse,-48,V,TVS,根据电压拉偏要求（,EN300132-2），,设备应在-40.5,V-57V,范围内正常工作，因此单板供电电压的上限值,V,MO,取为57,V,，,V,RM,可在（63,V68V）,范围内取值，,V,RM,最大值不超过80,V。,案例二：信号端口的防雷,雷击浪涌防护设计技术,E1、T1,接口保护电路,案例三：工程防雷,雷击浪涌防护设计技术,某电信局站,该站总共,6,块用户板，一年半时间共返修,50,余块。,电源线和用户线均由架空明线引入，接地桩的接地电阻为,3,。分析认为这些损坏是因雷击引起。,案例三：工程防雷,雷击浪涌防护设计技术,案例三：工程防雷,雷击浪涌防护设计技术,案例三：工程防雷,雷击浪涌防护设计技术,相关设备的接地设计,(,站,),配线架,ONU,SDH,室内,室外,架空用户线,案例三：工程防雷,雷击浪涌防护设计技术,该站开通时间早于站,，但雷击故障很少。,该站的电源条件和用户线条件与黄竹站一样，都是农电和架空明线引入。,某电信局站,案例三：工程防雷,雷击浪涌防护设计技术,相关设备的接地设计,(,站,),配线架,ONU,SDH,室内,室外,架空用户线,雷击浪涌防护设计技术,参考文献,张小青，,建筑物内电子设备的防雷保护,，电子工业出版社,GB50057,，建筑物内防雷设计规范,YD5098,，通信局（站）防雷与接地工程设计规范,YD/T993,，电信终端设备防雷技术要求及试验方法,YD/T944,，通信电源设备的防雷技术要求和测试方法,GB17626.5,，浪涌冲击抗扰性试验,雷击浪涌防护设计技术,谢 谢,