雷電浪涌和內(nèi)部浪涌的防護(hù)

雷電浪涌和內(nèi)部浪涌的防護(hù)航天科工深圳集團(tuán)東方華創(chuàng)投資有限公司

一、浪涌對電氣電子設(shè)備的危害應(yīng)引起重視

年來，隨我國現(xiàn)代化程度的提高，電子系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化迅猛發(fā)展，而電子器件普遍存在絕緣強(qiáng)度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點(diǎn)，一旦受到直接雷擊或其附近區(qū)域發(fā)生雷擊，雷電過電壓、過電流和脈沖電磁場會(huì)通過供電線、儀表信號(hào)線、電纜匯線槽、穿線管等途徑到達(dá)電子設(shè)備，威脅電子設(shè)備的正常工作和安全運(yùn)行。如果防護(hù)不當(dāng)，輕則使儀表設(shè)備工作失靈，重則使儀表設(shè)備永久性損壞，嚴(yán)重時(shí)還可能造成人員傷亡、生產(chǎn)事故。因此，現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須高度重視防雷浪涌和內(nèi)部浪涌的防護(hù)。什么是

“浪涌”?電氣線路上出現(xiàn)的短暫電壓突然升高現(xiàn)象.什么是

“浪涌”?這種現(xiàn)象通常只持續(xù)幾納秒至幾毫秒..000000001秒什么是

“浪涌”?浪涌出現(xiàn)時(shí)的電壓和電流值超過正常值兩倍以上.0伏220伏>500伏瞬間浪涌的波形?脈沖型浪涌根據(jù)

IEEE的定義,這種浪涌的電壓在幾微秒里從幾百伏至2萬伏振蕩型浪涌根據(jù)IEEE的定義,這種浪涌的電壓值在幾微秒至幾毫秒內(nèi)從幾百伏至6000伏瞬間浪涌的波形?

浪涌的來源

用電線路出現(xiàn)“浪涌”或“尖刺”的原因既可以來自外部，也可以來自于內(nèi)部。信息來源：美國通用電氣公司，電路保護(hù)技術(shù)期刊："CurrentScene"主要來源:外部—主要是雷擊內(nèi)部–用電設(shè)備的開關(guān)等主要是指配電、微電子設(shè)備的運(yùn)行所引起的電壓瞬變、凹陷、尖峰、高次諧波等據(jù)統(tǒng)計(jì)：內(nèi)部浪涌占整個(gè)浪涌的80%。外部20%內(nèi)部80%外部20%內(nèi)部80%二、雷電1、直擊雷，雷電擊在避雷針、避雷帶及建筑物或煉油塔的某部位。2、雷電電磁輻射；雷擊點(diǎn)強(qiáng)大的磁場向四周輻射3、雷電流在電源和信號(hào)線上的分流；4、雷電感應(yīng)：雷電流從引下線泄放過程中在周圍形成強(qiáng)大的交變磁場，處于磁場內(nèi)的金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。5、雷擊部位形成的局部高電位6、雷電部侵入雷電侵入的路徑通信線附近或幾公里以外的直接雷擊浪涌在電力導(dǎo)體、地和通信線間產(chǎn)生幾千伏的電壓差雷電：直接雷擊電源、數(shù)據(jù)線Buildingmetalwork雷電擊中從地面感應(yīng)到電流的物體雷電釋放電流電磁場感應(yīng)電流

雷電：感應(yīng)耦合雷擊即便沒有直接擊中建筑物，也會(huì)對建筑物內(nèi)的微電子設(shè)備造成損壞，因?yàn)橹灰讚糁行狞c(diǎn)發(fā)生在距建筑物半徑２Km范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)的空間里就會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁場，所有從這個(gè)電磁場中穿越的供電線路，網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)線路等，都會(huì)因電磁感應(yīng)而在線路上產(chǎn)生一個(gè)浪涌電壓，并沿著線路進(jìn)入大樓內(nèi)的設(shè)備輸入端口，從而將電子設(shè)備摧毀．2KM鄰近的雷電擊中地–建筑物間由電纜連接浪涌電流沿著電纜侵入設(shè)備端口雷電：地電勢上升0地電勢雷擊點(diǎn)的距離80kV200kV10kV電纜兩頭的地可能有幾十千伏的電勢差

雷電波侵入直接雷擊擊中電力線路或引下線疏導(dǎo)雷電流時(shí)，在電力線路上會(huì)產(chǎn)生雷擊過電壓并在電力線纜周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁脈沖，凡是在此電磁脈沖范圍內(nèi)的各種電力、信號(hào)及控制線路都會(huì)感應(yīng)出過電壓，這部分過電壓將會(huì)沿各種線路傳輸?shù)胶蠖说脑O(shè)備，從而引起設(shè)備的誤動(dòng)作或損壞。

三、內(nèi)部浪涌

內(nèi)部浪涌的來源數(shù)據(jù)分析信息來源：美國通用電氣公司，電路保護(hù)技術(shù)期刊："CurrentScene"主要來源:內(nèi)部–用電設(shè)備的開關(guān)等主要是指配電、微電子設(shè)備的運(yùn)行所引起的電壓瞬變、凹陷、尖峰、高次諧波等據(jù)統(tǒng)計(jì)：內(nèi)部浪涌占整個(gè)浪涌的80%。外部20%內(nèi)部80%

約有80％浪涌是來自于客戶內(nèi)部的電網(wǎng)浪涌的內(nèi)因用電設(shè)備用電設(shè)備浪涌的內(nèi)因電氣線路干擾比例分析結(jié)論:在所有的有害線路干擾中，有近90%是由于瞬變現(xiàn)象所造成。

}11.5%39.5%49.0%88.5%電壓不足/過高:電力中斷：11%0.5%脈沖式瞬變（尖刺）振蕩衰減式瞬變內(nèi)部浪涌現(xiàn)象每周期只產(chǎn)生2個(gè)浪涌

變頻驅(qū)動(dòng)器每小時(shí)

產(chǎn)生

432,000浪涌如何知道您的供電系統(tǒng)存在浪涌?您碰到過

“電壓波動(dòng)嗎?”220225235215210198如何知道您的供電系統(tǒng)存在浪涌?在正常工作情況下，您的機(jī)器設(shè)備會(huì)啟動(dòng)和停止嗎?如何知道您的供電系統(tǒng)存在浪涌?您的設(shè)備是否出現(xiàn)無理由的復(fù)位?如何知道您的供電系統(tǒng)存在浪涌?您和其他公司的供電系統(tǒng)是否由同一輸電線饋電?如何知道您的供電系統(tǒng)存在浪涌?您有空調(diào)、壓縮機(jī)、泵或馬達(dá)嗎?

內(nèi)部浪涌對設(shè)備的危害1.降低器件壽命2.直接損壞設(shè)備3.停機(jī)待產(chǎn)“由于近日雷電影響，機(jī)荷高速各收費(fèi)口出現(xiàn)大面積停機(jī)，導(dǎo)致交通堵塞。”－－深圳特區(qū)報(bào)6月14日頭版美國空軍美國通用電機(jī)“受供電質(zhì)量和瞬變影響，我們在珠三角區(qū)的激光設(shè)備平均每月要維修10臺(tái)，每更換一塊單板需要30萬元，停機(jī)損失每天2萬元”－－德國某廠商華南服務(wù)經(jīng)理姚先生

內(nèi)部浪涌是怎樣損壞無防護(hù)的設(shè)備的?正常電流引起內(nèi)部到地的短路和燃燒無電流到地XXXXXXXXXXXXX將器件的絕緣層最薄弱處打穿

內(nèi)部浪涌的危害：多次過零,改變邏輯特性四、雷電浪涌和內(nèi)部浪涌的防護(hù)（一）等電位連接為了消除雷電瞬態(tài)電流路徑與金屬物體之間的擊穿放電，可以將所有現(xiàn)場儀表的所有金屬外殼、構(gòu)架、生產(chǎn)裝置的金屬設(shè)備、設(shè)施、儀表控制室內(nèi)的設(shè)備、組件和元件的金屬外殼、金屬設(shè)施連接在一起，并且與儀表控制室的防雷接地系統(tǒng)相連接，形成完善的等電位連接。電話電源信息線水管暖氣天然氣配電箱空調(diào)管PE暖氣片（二）屏蔽 1、建筑物或房間外部屏蔽：

用鋼筋和金屬框架構(gòu)成的大空間屏蔽2、線路屏蔽（1）采用屏蔽電纜時(shí)，其屏蔽層應(yīng)至少在兩端并易在防雷區(qū)交界處做等電位連接。當(dāng)系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時(shí)，應(yīng)采用雙層屏蔽，外層屏蔽按上述要求處理。

雙屏蔽單屏蔽（三）合理布線（四）接地（五）安裝（SPD)浪涌保護(hù)器SPDSPD器件導(dǎo)通,對浪涌呈現(xiàn)低阻抗浪涌能量轉(zhuǎn)化為熱

并散發(fā)

浪涌抑制器如何保護(hù)設(shè)備并聯(lián)型浪涌抑制器(正確接法)電源

負(fù)載設(shè)備SPD6,000V理想目標(biāo)<450VTSN?<100VATN?短于6英寸的連線串聯(lián)型浪涌抑制器的接法電源

負(fù)載設(shè)備6,000V理想目標(biāo)

<100VATN?<450VTSN?SPD沒有連線長度問題電源系統(tǒng)的浪涌保護(hù)

應(yīng)設(shè)置分級(jí)防護(hù)

電源線路電涌保護(hù)器標(biāo)稱電流參數(shù)信息系統(tǒng)浪涌保護(hù)信息系統(tǒng)浪涌保護(hù)器分：網(wǎng)絡(luò)信號(hào)浪涌保護(hù)器監(jiān)控信號(hào)浪涌保護(hù)器天饋信號(hào)浪涌保護(hù)器

ECS產(chǎn)品性能介紹SineTamer產(chǎn)品家族ST-SPT型

（B、A區(qū)）LA或RM型

（B、C區(qū)）ST型

（B、C區(qū)）ITD型

產(chǎn)品主要性能1、響應(yīng)速度小于1納秒，快速吸收浪涌。2、專利的正旋波RON跟蹤濾波算法，精確過濾浪涌。3、真正的十模保護(hù)，阻斷浪涌所有可能通路，潔凈用電環(huán)境。4、混合多元及熱、電雙保險(xiǎn)熔斷設(shè)計(jì)，造就數(shù)年免維護(hù)的卓越品質(zhì)。5、完善的電脫扣與熱脫扣相結(jié)合的故障保護(hù)，確保運(yùn)行安全。6、獨(dú)一無二的化學(xué)封裝專利技術(shù)，保障器件持久的可靠性能。7、產(chǎn)品外殼采用NEMA4標(biāo)準(zhǔn)，防水、防火、防爆、防鹽霧。8、長達(dá)10-25年的免費(fèi)更換承諾，解除客戶的后顧之憂。9、產(chǎn)品免維護(hù)設(shè)計(jì)理念，一體化設(shè)計(jì)為客戶省去日后工作維護(hù)的煩惱。(一)、納秒級(jí)的響應(yīng)速度快速吸收和輸導(dǎo)浪涌只有納秒級(jí)的反應(yīng)速度才能對所有的浪涌進(jìn)行有效抑制（二）.ORN濾波方式安裝TVSS之后對“贓電”的清潔效果MOVClampingVoltage

增強(qiáng)型濾波器

贓電（三）、全模保護(hù)

全模（10模）保護(hù)設(shè)計(jì)—全通路防護(hù)10模7模4?；鹁€火線火線零線地線火線火線火線零線地線（四）.多元件矩陣

實(shí)現(xiàn)全模保護(hù)的混合矩陣地線零線火線3火線2火線1低阻抗總線ActiveTrackingNetwork(ATN?)Filter能承受高強(qiáng)度浪涌電流的總線浪涌抑制元件獨(dú)一無二的專利技術(shù)（五）.故障保護(hù)在設(shè)計(jì)上和浪涌保護(hù)元件實(shí)現(xiàn)合理配合，熔絲的電流承受能力和浪涌保護(hù)器的最大電流承受能力相同；任何單點(diǎn)故障不會(huì)對整個(gè)保護(hù)器的正常運(yùn)行造成影響；BusECS產(chǎn)品：元件級(jí)---內(nèi)部每個(gè)元件均配備熱脫扣和電脫扣保護(hù)裝置

故障保護(hù)的等級(jí)分析

（六）、獨(dú)有的化學(xué)封裝技術(shù)，器件性能不降解快速吸熱（防曬霜效應(yīng)），造就弱接地要求改傳統(tǒng)泄流式防雷為吸熱式防雷幫助MOV防潮，確保性能多年不降解，防水、防潮、防鹽霧緊固內(nèi)部器件，實(shí)現(xiàn)360度安裝免維護(hù)（七）其他免維護(hù)設(shè)計(jì)理驗(yàn)浪涌記數(shù)遙訊（C型干觸點(diǎn)）聲光告警免維護(hù)項(xiàng)目Sinetamer產(chǎn)品其他產(chǎn)品備注1.對外過電壓防護(hù)能力通流能力最大可達(dá)300KA以上通流能力最大為100KASinetamer產(chǎn)品比其他產(chǎn)品通流能力大，有更長的產(chǎn)品使用壽命和更強(qiáng)的耐受雷電流沖擊的能力2.對內(nèi)部過電壓防護(hù)能力具有正弦波跟蹤能力和限壓限幅功能，消解部分內(nèi)部浪涌，抑制高次諧波，降低能耗無正弦波跟蹤，不能抑制高次諧波等電力污染Tinetamer產(chǎn)品與其他產(chǎn)品相比，不但能防止雷電脈沖的大電流沖擊，還能精確的消除內(nèi)部浪涌、尖沖、凹陷、高次諧波等電力污染，提高能效。而其他產(chǎn)品只有防雷作用，不能有效抑制內(nèi)部電力污染3.殘壓在20KA電流沖擊下，殘壓為1.3KV在20KA電流沖擊下，殘壓為1.7KVSinetamer產(chǎn)品比其他產(chǎn)品的殘壓要低很多，提高了對設(shè)備的保護(hù)水平4.保護(hù)模式十模保護(hù)，具有“三個(gè)L-L、三個(gè)L-N、三個(gè)L-PE、一個(gè)N-PE”保護(hù)模式四模保護(hù)，僅具有“三個(gè)L-N、一個(gè)N-PE”保護(hù)模式Sinetamer產(chǎn)品比其他產(chǎn)品增加了浪涌的泄放途徑、有效降低殘壓，能更精確的消除內(nèi)部浪涌，延長保護(hù)器使用壽命

ECS產(chǎn)品和其他產(chǎn)品的比較

5.內(nèi)部封裝內(nèi)部采用化學(xué)封裝技術(shù)內(nèi)部無化學(xué)封裝Sinetamer產(chǎn)品與其他產(chǎn)品相比，通過專利的化學(xué)封裝不僅將各元件固定封裝在電路板上，而且有利于吸收浪涌所產(chǎn)生的熱能，提高元器件的性能，延長元器件的使用壽命，具有防火、防爆、防塵、防水等功能。6.響應(yīng)時(shí)間≦1ns一般在25nsSinetamer產(chǎn)品比其他產(chǎn)品響應(yīng)時(shí)間快，避免因設(shè)備來不及動(dòng)作而出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象，能夠精確過濾高次諧波，而其他產(chǎn)品因反應(yīng)時(shí)間慢，無法過濾高次諧波等內(nèi)部浪涌7.質(zhì)保期10-20年1-3年Sinetamer產(chǎn)品能提供更長時(shí)間的品質(zhì)保證8.外形設(shè)計(jì)一體化箱體多為模塊式Sinetamer產(chǎn)品箱體化設(shè)計(jì)安全可靠安裝方便；箱體具有防火、防潮、防爆功能；而其他產(chǎn)品的模塊式外形設(shè)計(jì)則可靠性低，是為經(jīng)常更換而設(shè)計(jì)9.相關(guān)認(rèn)證UL1449、ISO9001、CE等認(rèn)證；執(zhí)行IEEEC62.41等防止內(nèi)部和外部浪涌的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一般無UL認(rèn)證，執(zhí)行IEC有關(guān)防止外部浪涌的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Sinetamer產(chǎn)品通過了目前世界上最為嚴(yán)格的UL認(rèn)證，并且執(zhí)行針對內(nèi)部和外部浪涌防護(hù)最為全面的標(biāo)準(zhǔn)

（八）、典型案例和使用效果減少停機(jī)時(shí)間降低維修費(fèi)用延長設(shè)備壽命保障系統(tǒng)安全安裝浪涌抑制器前后客戶變頻設(shè)備維修費(fèi)用一覽安裝TVSS之前21個(gè)變頻控制設(shè)備的維修費(fèi)用安裝TVSS之后21個(gè)變頻控制設(shè)備的維修費(fèi)用雪鐵龍案例客戶變頻設(shè)備采用常規(guī)壓敏電阻和SinetamerSPD產(chǎn)品效果對比采用壓敏電阻的5臺(tái)變頻設(shè)備歷時(shí)一年的維修費(fèi)用采用SPD的5臺(tái)變頻設(shè)備歷時(shí)一年的維修費(fèi)用案例分析：Mobil石油公司結(jié)論：采用SinetamerSPD的變頻設(shè)備的維修費(fèi)用之相當(dāng)于前者的三分之一

安裝Sinetamer方案后MTBF的改善AnnualPre-InstallMaintenance: $7,814,718TVSSInstalledCost: $2,679,350AnnualPost-InstallMaintenance: $2,865,107YearlyMaintenanceSavings: $4,949,611PaybackPeriodinYears: 0.54實(shí)例一南京某軍校實(shí)驗(yàn)室時(shí)間：2008年7月22日地點(diǎn)：南京某軍校實(shí)驗(yàn)室故障現(xiàn)象：1、直流供電電路中無名噪聲（電磁脈沖）嚴(yán)重，無法消除；

2、系統(tǒng)進(jìn)行通信連接時(shí)頻繁死機(jī)。試驗(yàn)方案：1、在電腦直流供電電路中串接ECSSPD1(型號(hào)：ST-ICPS-5DC-3)2、在通信線路中串接ECSSPD2(型號(hào)：ST-CL5-2)（均未接地）試驗(yàn)結(jié)果：直流電源線接入SPD1后，電路中噪聲幅度大大減小，而SPD1的輸出端波形和輸入端波形相比又有明顯好轉(zhuǎn)（見實(shí)測圖像）；）通信信號(hào)線接入后，系統(tǒng)不再死機(jī)。

實(shí)例二(2)某圓環(huán)鏈廠我們用ECS產(chǎn)品通過在某圓環(huán)連廠安裝試用，在安裝前電源線路上由于中頻加熱爐的開停，測出的總諧波率（TDH）為18.5%,突波(浪涌)電壓達(dá)580V,使電源線路上其它的用電生產(chǎn)控制設(shè)備無法正常工作.安裝后,測出的總諧波率（TDH）為1.5%,突波(浪涌)電壓下降了40%,大大改善了供電電源質(zhì)量,減少能量損耗,保障電子信息系統(tǒng)正常運(yùn)行.附件1：安裝實(shí)例

六、附件

IEC產(chǎn)品安裝方法沒有連接導(dǎo)線長度問題串行電路保護(hù)

ECS通過中石化認(rèn)證用于石化電氣系統(tǒng)的電源浪涌保護(hù)器介紹RM-ST180浪涌保護(hù)器說明書■產(chǎn)品用途該產(chǎn)品適用于各種電源系統(tǒng)的浪涌防護(hù)，廣泛用于石油石化、電力、工業(yè)廠礦、民航、金融、證券、智能建筑等電源系統(tǒng)，如各種配電站、配電房、配電柜、交直流配電屏、開關(guān)箱以及其它各種重要且遭受雷電、內(nèi)部浪涌威脅、侵?jǐn)_的設(shè)備?！霎a(chǎn)品特點(diǎn)●RM-180系列浪涌保護(hù)器能有效抑制脈沖型和震蕩型浪涌●RM-180適用于敏感/關(guān)鍵性設(shè)備的保護(hù)●響應(yīng)速度小于1納秒，快速吸收浪涌●專利的正旋波跟蹤算法，精確過濾電力污染●混合多元及熱、電雙保險(xiǎn)熔斷設(shè)計(jì)，造就數(shù)年免維護(hù)的卓越品質(zhì)●產(chǎn)品外殼采用NEMA4標(biāo)準(zhǔn)，防水、防火、防爆●設(shè)計(jì)緊湊，可以直接安裝于配電板及特殊設(shè)備的隔離器中型號(hào)標(biāo)稱通流容量In(kA,8/20μs)最大通流容量Imax(kA,8/20μs)保護(hù)水平Up(kV)（50kA)響應(yīng)時(shí)間(ns)額定工作電壓(VAC)持續(xù)工作電壓Uc(VAC)工作溫度(℃)RM-ST180501004.0＜1N-PE220385-40～+85L-PE220385L-N220385

LA-ST120浪涌保護(hù)器說明書■產(chǎn)品用途該產(chǎn)品適