電磁兼容技術(shù)講座-雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)(非常好)

1、電磁兼容技術(shù)講座s雷擊浪涌防護(hù)技術(shù)雷擊浪涌防護(hù)技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)& 雷電的產(chǎn)生雷電的產(chǎn)生 & 雷電壓雷電壓/ /電流的特性電流的特性 & 雷電的危害機(jī)理雷電的危害機(jī)理 & 雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)& 案例分析案例分析雷電的產(chǎn)生雷電的產(chǎn)生雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)雷電的產(chǎn)生雷電的產(chǎn)生雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)雷電壓雷電壓/ /電流的特性電流的特性雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 1.2/50 1.2/50uSuS雷電壓脈沖波形雷電壓脈沖波形( (IEC61000-4-5)IEC61000-4-5)雷電壓雷電壓/ /電流的特性電流的特性雷擊浪涌

2、防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 8/20 8/20uSuS雷電流脈沖波形雷電流脈沖波形( (IEC61000-4-5)IEC61000-4-5)雷電的危害機(jī)理雷電的危害機(jī)理雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)保護(hù)級(jí)別保護(hù)級(jí)別雷電流峰值雷電流峰值. . kAkAI I200200II II150150III - IVIII - IV100100Lit.: IEC 61024-1-1RstE = Rstit舉例舉例: :E E = 100 kA = 100 kA 1 = 100 kV 1 = 100 kV 10/350 10/350 s s波形波形雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)雷電閃擊電壓的計(jì)算雷電閃擊電壓的計(jì)算100 kA100 kV10

3、0 kV100 kV230 V230 V1 雷電擊中建筑物引起的破壞性電壓反擊雷電擊中建筑物引起的破壞性電壓反擊雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)雷電擊中建筑物雷電擊中建筑物1 1引起建筑物引起建筑物1 1與與2 2 之間的過(guò)電壓之間的過(guò)電壓S341341e.ppt / 04.09.97通信線纜通信線纜i建筑物建筑物1建筑物建筑物2U1幾百幾百kVi2U20 Vi1雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)鄰近建筑物之間危險(xiǎn)的浪涌雷擊鄰近建筑物之間危險(xiǎn)的浪涌雷擊幾幾 100 kA幾幾 10 kV幾幾 100 kV幾幾 kA幾幾 10 kA幾幾 10 kV通信通信線纜線纜OV230 V幾幾 10 kA幾幾 kAWater / Ga

4、s幾幾10 kA幾幾 幾幾 kA幾幾 幾幾 kA幾幾 230V雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)1010.10.0110-3 10-410-50.10.3131030s mHMa = 10ma = 3ma = 1ma = 0,3ma = 0,1ma = 0,03ma = 0,01m環(huán)形回路的互感環(huán)形回路的互感MM雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)0.2 ln()saMaHsasa環(huán)形回路的過(guò)電壓計(jì)算環(huán)形回路的過(guò)電壓計(jì)算 M 4.8 HU = 4.8 100 = 480 kV ikA 100 tsU10m1m10m雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)在環(huán)形回路中引起的感應(yīng)電壓在環(huán)形回路中引起的感應(yīng)電壓雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)400 m信號(hào)線電

5、源線100 kA/s300 m15 kV!靜電感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓靜電感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)架空導(dǎo)線架空導(dǎo)線靜電感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓靜電感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)備雷擊損壞機(jī)理設(shè)備雷擊損壞機(jī)理雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)q 地電位升的影響地電位升的影響接地阻抗接地阻抗設(shè)備設(shè)備電源線、信號(hào)線電源線、信號(hào)線接地系統(tǒng)越完善，接地阻抗越小，地電位升接地系統(tǒng)越完善，接地阻抗越小，地電位升造成的損害就越小。造成的損害就越小。設(shè)備雷擊損壞機(jī)理設(shè)備雷擊損壞機(jī)理雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 設(shè)備設(shè)備電源線、信號(hào)線電源線、信號(hào)線q 感應(yīng)雷的影響感應(yīng)雷的影響設(shè)備雷擊損壞機(jī)理設(shè)備雷擊損壞機(jī)理雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)q 直擊雷的

6、影響直擊雷的影響 設(shè)備設(shè)備電源線、信號(hào)線電源線、信號(hào)線設(shè)備雷擊損壞機(jī)理設(shè)備雷擊損壞機(jī)理雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)備設(shè)備電源線、信號(hào)線電源線、信號(hào)線其它設(shè)備其它設(shè)備q 其它相連設(shè)備的地電位升產(chǎn)生的傳導(dǎo)浪涌影響其它相連設(shè)備的地電位升產(chǎn)生的傳導(dǎo)浪涌影響雷電的危害雷電的危害(小結(jié)小結(jié))直擊雷或鄰近雷擊直擊雷或鄰近雷擊: :擊在外部防雷系統(tǒng)，如保護(hù)框架（工業(yè)裝置上擊在外部防雷系統(tǒng)，如保護(hù)框架（工業(yè)裝置上. .）電纜上等。）電纜上等。浪涌電流在接地電阻浪涌電流在接地電阻R Rst st上引起電壓降。上引起電壓降。閉合環(huán)路感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓閉合環(huán)路感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)L1L2L3PEN20

7、 kVRst2c1a1b12a2b11a1b遠(yuǎn)處雷擊遠(yuǎn)處雷擊: :擊在遠(yuǎn)處架空輸送線纜上擊在遠(yuǎn)處架空輸送線纜上雷云之間的放電通過(guò)架空雷云之間的放電通過(guò)架空線纜引起感應(yīng)雷電波及過(guò)線纜引起感應(yīng)雷電波及過(guò)電壓。電壓。在野外在野外, ,雷電擊中通信線纜雷電擊中通信線纜2a2b2c雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)防雷技術(shù)防雷技術(shù)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)雷擊防護(hù)分區(qū)雷擊防護(hù)分區(qū) Lightning Protection Zone（LPZ） 電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)局部等電位連接局部等電位連接設(shè)備屏蔽房間屏蔽基礎(chǔ)接地極基礎(chǔ)接地極加強(qiáng)筋加強(qiáng)筋防雷等電位連接防雷等電位連接 雷電流雷電流SPDSP

8、D局部等電位連接局部等電位連接過(guò)壓保護(hù)器過(guò)壓保護(hù)器 SPD SPD空調(diào)裝置空調(diào)裝置接閃系統(tǒng)接閃系統(tǒng)M攝像機(jī)攝像機(jī)燈光燈光插座插座“滾球半徑滾球半徑 20 m 20 m防雷保護(hù)區(qū)防雷保護(hù)區(qū)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)外部防雷系統(tǒng)外部防雷系統(tǒng)避雷針避雷針下引線下引線接地系統(tǒng)接地系統(tǒng) h滾球滾球r保護(hù)角度保護(hù)角度網(wǎng)孔網(wǎng)孔雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)外部防雷系統(tǒng)外部防雷系統(tǒng)( (接閃系統(tǒng)接閃系統(tǒng), ,引下線引下線, , 基礎(chǔ)接地極基礎(chǔ)接地極) )基礎(chǔ)接地極基礎(chǔ)接地極雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)防雷分區(qū)概念的應(yīng)用防雷分區(qū)概念的應(yīng)用雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)LPZ 0ALPZ 0BLPZ 1基站基站建筑物有防雷系統(tǒng)的等電位連接建筑物有

9、防雷系統(tǒng)的等電位連接雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)線槽線槽天線架天線架基站基站防雷系統(tǒng)防雷系統(tǒng)室室外外天天線線與與電電纜纜的的布布設(shè)設(shè)Mobilf-englisch.ppt / 18.08.00 / ESC雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)出線纜端口的防雷等電位連接進(jìn)出線纜端口的防雷等電位連接Z基礎(chǔ)接地極基礎(chǔ)接地極等電位匯流排等電位匯流排水管水管電源電源外部防雷系統(tǒng)外部防雷系統(tǒng)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)備的等電位保護(hù)設(shè)備的等電位保護(hù)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)分級(jí)保護(hù)分級(jí)保護(hù)DEHNguardTyp 275DEHNDEHNportBlitzstromableiterDEHNL1L2L3N高能量避雷器高能量避雷器過(guò)壓保護(hù)器過(guò)壓保

10、護(hù)器線纜長(zhǎng)度線纜長(zhǎng)度 5 5 mm* * * *如果如果PEPE線與主線在同一線纜中線與主線在同一線纜中，則線纜長(zhǎng)度要求，則線纜長(zhǎng)度要求 15 15 mm雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)分級(jí)保護(hù)分級(jí)保護(hù)退藕器件退藕器件如如: :電阻電阻, ,電感電感, ,濾波器濾波器等等tutu粗保護(hù)粗保護(hù)如如: :放電管放電管精細(xì)保護(hù)精細(xì)保護(hù)如如: :齊納二極管齊納二極管雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)雷擊浪涌防護(hù)器件雷擊浪涌防護(hù)器件雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)n 氣體放電管氣體放電管n 半導(dǎo)體放電管半導(dǎo)體放電管n 壓敏電阻壓敏電阻n TVS TVSn 防雷模塊（防雷模塊（SPDSPD）氣體放電管氣體放電管雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 伏安特性伏

11、安特性10mA1mA100mA1A10A100A1kA100200電電 壓壓 (V)電電 流流ABCDEFBCDBCD：輝光放電區(qū)輝光放電區(qū)A A：直流放電點(diǎn)直流放電點(diǎn)E E：電弧放電點(diǎn)電弧放電點(diǎn)F F：電弧熄滅點(diǎn)電弧熄滅點(diǎn)氣體放電管氣體放電管雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 應(yīng)用中存在的問(wèn)題應(yīng)用中存在的問(wèn)題 時(shí)延時(shí)延 續(xù)流續(xù)流當(dāng)暫態(tài)電壓過(guò)去后，在被保護(hù)電路的電源或信號(hào)電壓作用當(dāng)暫態(tài)電壓過(guò)去后，在被保護(hù)電路的電源或信號(hào)電壓作用下，原處于導(dǎo)通狀態(tài)的放電管不滅弧，仍保持導(dǎo)通狀態(tài)下，原處于導(dǎo)通狀態(tài)的放電管不滅弧，仍保持導(dǎo)通狀態(tài)utufdcufr uufr：實(shí)際放電電壓氣體放電管氣體放電管雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 優(yōu)

12、點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 極間絕緣電阻大極間絕緣電阻大 極間電容小極間電容小 泄放暫態(tài)過(guò)電流能力強(qiáng)泄放暫態(tài)過(guò)電流能力強(qiáng) 時(shí)延時(shí)延 續(xù)流續(xù)流 老化老化半導(dǎo)體放電管半導(dǎo)體放電管雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 伏安特性伏安特性IBOIHITIPPIDMVBOVDMVIVBRVTIBOIHITIPPIDMVBOVDMVIVBRVT單向半導(dǎo)體放電管單向半導(dǎo)體放電管 雙向半導(dǎo)體放電管雙向半導(dǎo)體放電管 半導(dǎo)體放電管半導(dǎo)體放電管雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 通態(tài)電壓低通態(tài)電壓低 動(dòng)作響應(yīng)快動(dòng)作響應(yīng)快 無(wú)老化無(wú)老化 通流容量較小通流容量較小 有續(xù)流有續(xù)流 轉(zhuǎn)折電壓較高轉(zhuǎn)折電壓較高壓敏電阻壓敏電阻雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)

13、伏安特性伏安特性10-810-610-410-2100102電流電流/ /A A1041020501002005001000電壓電壓( ( V )V )泄漏區(qū)泄漏區(qū)箝位工作區(qū)箝位工作區(qū)過(guò)載區(qū)過(guò)載區(qū)壓敏電阻壓敏電阻雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 通流容量大通流容量大 動(dòng)作響應(yīng)快動(dòng)作響應(yīng)快 無(wú)續(xù)流無(wú)續(xù)流 極間電容大極間電容大 老化老化瞬態(tài)電壓抑制器瞬態(tài)電壓抑制器雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)TVSTransient Voltage Suppressor 伏安特性伏安特性+-+-正向正向反向反向正向電壓反向電壓VRMVbrVcIPPIRM正向電流反向電流TVS雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)

14、 箝位電壓低箝位電壓低 動(dòng)作響應(yīng)快動(dòng)作響應(yīng)快 無(wú)續(xù)流無(wú)續(xù)流 無(wú)老化無(wú)老化 通流容量較小通流容量較小幾種保護(hù)器件的比較幾種保護(hù)器件的比較雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)氣體放電管氣體放電管壓敏電阻壓敏電阻TVS泄漏電流泄漏電流無(wú)無(wú)小小小小續(xù)流續(xù)流有有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)極間電容極間電容小小大大中中響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間慢慢(us)較快較快(ns)快快(ps)通流容量通流容量大大(1kA100kA)大大(0.11kA100kA)較小較小(0.1kA1kA)老化現(xiàn)象老化現(xiàn)象有有有有無(wú)無(wú)箝位電壓箝位電壓放電電壓高放電電壓高中等中等低低防雷電路設(shè)計(jì)防雷電路設(shè)計(jì)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)三級(jí)保護(hù)電路三級(jí)保護(hù)電路雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)輸出端輸出

15、端輸入端輸入端VVVttt典型電路分析典型電路分析雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 單相交流電源的單級(jí)保護(hù)電路LM1M2M3PENM1M1、M2M2的型號(hào)和參數(shù)應(yīng)一樣的型號(hào)和參數(shù)應(yīng)一樣典型電路分析典型電路分析雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 單相交流電源的單級(jí)保護(hù)電路PELNM1M2M3min ( Ufdc ) 1.2 max (UP)放電管：放電管：壓敏電阻：壓敏電阻：在電壓在電壓UP下的電流應(yīng)小于放電下的電流應(yīng)小于放電管的熄弧電流值管的熄弧電流值UP：電路最高工作電壓峰值：電路最高工作電壓峰值典型電路分析典型電路分析雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 單相交流電源的兩級(jí)保護(hù)電路LNPEM1M2M3L1L2C1C2M6M4M5C

16、3第一級(jí)：泄流第一級(jí)：泄流第一級(jí)保第一級(jí)保護(hù)電路護(hù)電路第二級(jí)保第二級(jí)保護(hù)電路護(hù)電路第二級(jí)：箝位第二級(jí)：箝位典型電路分析典型電路分析雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 信號(hào)接口保護(hù)電路 保護(hù)電路保護(hù)電路 保護(hù)電路保護(hù)電路 發(fā)送器發(fā)送器 長(zhǎng)線長(zhǎng)線 接收器接收器減小寄生電感減小寄生電感雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 保護(hù)器件 保護(hù)器件保護(hù)器件保護(hù)器件 減小寄生電感減小寄生電感雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)防雷器件安裝點(diǎn) PCB PCB板上防雷器件的布局板上防雷器件的布局 案例分析案例分析雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)G1VR2VR3VR1F1F2LNPE保險(xiǎn)管的參數(shù)必須合理選

17、取，使之不能損保險(xiǎn)管的參數(shù)必須合理選取，使之不能損壞電路的防雷能力。壞電路的防雷能力。案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)q 器件參數(shù)器件參數(shù)F1F1、F2F2：型號(hào)型號(hào)T10AL250VACT10AL250VAC，額定電流額定電流1010A A。VR1VR1、VR2VR2、VR3VR3：型號(hào)型號(hào)S20K385S20K385，8585環(huán)境溫度下最大可承受沖擊電環(huán)境溫度下最大可承受沖擊電流（流（8/208/20uSuS）10KA10KA。G1G1：型號(hào)型號(hào)EC600XEC600X，額定通流量額定通流量5 5KAKA，最大通流量最大通流量1010KAKA。 模塊一模

18、塊一F1F1、F2F2：型號(hào)型號(hào)250250VT8AHVT8AH，額定電流額定電流8 8A A。VR1VR1、VR2VR2、VR3VR3：型號(hào)型號(hào)S20K420S20K420，8585環(huán)境溫度下最大可承受沖擊電環(huán)境溫度下最大可承受沖擊電流（流（8/208/20uSuS）10KA10KA。G1G1：型號(hào)型號(hào)R608XAR608XA，額定通流量額定通流量5 5KAKA，最大通流量最大通流量1010KAKA。 模塊二模塊二案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)q 防雷能力防雷能力模塊一模塊一模塊二模塊二有保險(xiǎn)管，防雷能力小于有保險(xiǎn)管，防雷能力小于3KA（8/20us）保

19、險(xiǎn)管短接，防雷能力大于保險(xiǎn)管短接，防雷能力大于5KA（8/20us）案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)案例一：電源端口防雷設(shè)計(jì)雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) 直流電源保護(hù)電路Fuse-48VTVS根據(jù)電壓拉偏要求（根據(jù)電壓拉偏要求（EN300132-2EN300132-2），），設(shè)備應(yīng)在設(shè)備應(yīng)在-40.5-40.5V-57VV-57V范圍內(nèi)正常工作，因此單板供電電壓的上限值范圍內(nèi)正常工作，因此單板供電電壓的上限值V VMOMO取為取為5757V V，V VRMRM可在（可在（6363V68VV68V）范圍內(nèi)取值，范圍內(nèi)取值，V VRMRM最大值不超過(guò)最大值不超過(guò)8080V V。 案例二：信號(hào)端口的防雷案例二：信號(hào)端口的防雷雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù) E1 、T1 接口保護(hù)電路案例三：工程防雷案例三：工程防雷雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)某電信局站某電信局站 該站總共該站總共6 6塊用戶板，一年半時(shí)間共返修塊用戶板，一年半時(shí)間共返修5050余塊。余塊。 電源線和用戶線均由架空明線引入，接電源線和用戶線均由架空明線引入，接地樁的接地電阻為地樁的接地電阻為33。分析認(rèn)為這些損壞。分析認(rèn)為這些損壞是因雷擊引起。是因雷擊引起。案例三：工程防雷案例三：工程防雷雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)案例三：工程防雷案例三：工程防雷雷擊浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)