新型直擊雷防護(hù)裝置及系統(tǒng)的綜合防雷ppt課件.ppt

1、新型直擊雷防護(hù)裝置及系統(tǒng)的綜合防雷,1,目錄,一、防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜合防雷技術(shù) 1.1 綜合防雷技術(shù) 1.2 外部防雷措施直擊雷的防護(hù)(接閃器:針、網(wǎng)、帶、線） 1.3 新的外部防雷措施新型直擊雷保護(hù)裝置不讓閃電落下來的裝置； 國內(nèi)外動(dòng)態(tài)； 1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn) 二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用 三、感應(yīng)雷防護(hù),2,1.1、綜合防雷技術(shù),3,1.2.1 外部防雷措施接閃裝置的局限性 接閃入地的過程中產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)也 引 來了更多的感應(yīng)雷擊。特別是微電子設(shè)備相對(duì)集 中的地方，感應(yīng)雷擊對(duì)設(shè)備的安全構(gòu)成極大的威 脅。 避雷針的保護(hù)范圍是不肯定的，常常可能繞 過避雷針發(fā)生繞擊。避雷針頻

2、繁的引雷入地還會(huì) 產(chǎn)生地電位反擊、跨步電壓等問題。 1.2.2 避雷針的接閃過程,1.2 外部防雷措施直擊雷的防護(hù),4,5,6,1.3.1新型防直擊雷保護(hù)裝置不讓閃電落下來的裝置 1.3.2 國外動(dòng)態(tài) 新的思路:將雷電的下行先導(dǎo)能量在空中耗散（消散），使在局部不產(chǎn)生直擊雷。這種消雷-不讓閃電產(chǎn)生或在保護(hù)區(qū)沒有閃電一直是人們的理想。從70年代以來歐美一些國家，包括中國、日本、韓國一直在為消除閃電的危害而努力。 七十年代美國有航天器遭受雷擊損壞，促使人們開始了對(duì)消雷器的探索。美國的”閃電消除公司（LEA）”推出了“消散陣系統(tǒng)（DAS）得到了航天部門的廣泛試用。,1.3 新的外部防雷措施新型直擊雷保

3、護(hù)裝置,7,英國的Francis & Lewis股份有限公司則用“消雷器”的名稱大批量生產(chǎn)。 1973年Snyder引人注目地聲稱它的數(shù)千尖端組成的陣列已獲得成功，可以消雷。 意大利ISPE公司1990年推出了LPD系列防雷器專利（美國歐洲專利）專利提供的防雷裝置，能與雷電的先導(dǎo)相互作用，防止回?fù)簟?2011年日本HPT公司推出防雷設(shè)備“放散器”（Dissipation wire）裝在樓頂代替普通避雷針。,1.3 新的外部防雷措施新型直擊雷保護(hù)裝置,8,1.3.3 國內(nèi)動(dòng)態(tài) 90年代國內(nèi)出現(xiàn)了SLE半導(dǎo)體少長(zhǎng)針消雷裝置它利用電暈層中和雷電，能對(duì)下行雷主放電電流的抑制，對(duì)雷擊次數(shù)具有消減作用。

4、2008年國內(nèi)出現(xiàn)了利用地電荷中和雷電、防止回?fù)舻男滦椭睋衾妆Ｗo(hù)裝置。,1.3 新的外部防雷措施新型直擊雷保護(hù)裝置,9,1.3.4 國內(nèi)的成功 第二炮兵裝備研究院和東方瀚易公司聯(lián)合研制生產(chǎn)研發(fā)了同樣原理的產(chǎn)品。取得專利 專利號(hào)：ZL200620115493. 防閃電回閃保護(hù)裝置 專利號(hào)：200920081702.1 加強(qiáng)型直擊雷防護(hù)裝置 2009年、 2010年在二炮裝備部 “天幕-型直擊雷保護(hù)裝置”先后通過了成果鑒定和生產(chǎn)定型，獲得了 總裝備部軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),1.3 新的外部防雷措施新型直擊雷保護(hù)裝置,10,CPD-,HYPD-,HYPD-,HYPD-,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原

5、理、特點(diǎn),新型直擊雷保護(hù)裝置的系列產(chǎn)品,11,1.4.1 新型直擊雷保護(hù)裝置主要技術(shù)指標(biāo),12,新型直擊雷保護(hù)裝置的系列產(chǎn)品的檢測(cè)報(bào)告,1.4.2 新型直擊雷保護(hù)裝置的檢測(cè)報(bào)告,13,1.4.2 新型直擊雷保護(hù)裝置的檢測(cè)報(bào)告,14,避雷針接閃是其避雷針上感應(yīng)的電荷反放電（上行先導(dǎo)放電)與雷云產(chǎn)生的梯式（級(jí)）下行先導(dǎo)形成閃電形成一個(gè)充滿負(fù)電（對(duì)負(fù)地閃）荷為主的通道，稱為電離通道或閃電通道，通過避雷針引電荷入地。 而“天幕“金屬電極積累的電荷反放電后，高壓大電流開關(guān)以納秒級(jí)的速度關(guān)斷天幕的接地通道，金屬電極放出的電荷將“有去無回”，在空中破壞了下行先導(dǎo)產(chǎn)生閃電的條件。 “天幕”中和雷電的原理是不讓

6、雷電落下來，而避雷針是盡快的引雷電入地。,1.4.3 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn),15,原理 隨著雷電先導(dǎo)接近金屬 電極，由于電場(chǎng)靜電感應(yīng) 作用，在金屬電極和大電 流開關(guān)上下部聚集符號(hào)相 反的電荷(見圖1A）。,圖1A 圖1B,圖2 工作原理圖,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn),16,圖3 新型直擊雷防護(hù)裝置中和雷電下行先導(dǎo)示意圖,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn),17,當(dāng)金屬電極積累的電荷使其對(duì)地的電位差達(dá)到高壓大電流開關(guān)的設(shè)定電壓值時(shí)， 大電流開關(guān)導(dǎo)通，通過接地導(dǎo)線從地面向金屬大氣電極裝載電荷，金屬電極變成了單一的電荷，（見圖B）。金屬電極上裝載的電荷，保證了上

7、行先導(dǎo)對(duì)下行先導(dǎo)的瞬間（微秒級(jí)）中和能力。 當(dāng)下行先導(dǎo)對(duì)金屬電極的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到 8.5kV/cm時(shí)金屬電極上的電荷反放電出現(xiàn)上行先導(dǎo)，此時(shí) 上下行先導(dǎo)中和的瞬間金屬電極對(duì)地電壓低于設(shè)定電壓值時(shí)大電流開關(guān)關(guān)斷。,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn),18,上下行先導(dǎo)中和破壞了下行先導(dǎo)產(chǎn)生閃電的條件。 經(jīng)過以上過程后，金屬大氣電極又回到開始時(shí)的狀態(tài)，開始對(duì)雷電下行先導(dǎo)的下一次中和。在這一循環(huán)過程中加強(qiáng)型直擊雷防護(hù)裝置自動(dòng)的有效地抑制了雷擊的演變。,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn),19,新型直擊雷保護(hù)裝置的特點(diǎn) 1、天幕-直擊雷保護(hù)裝置將雷電對(duì)地面的閃擊次數(shù)大幅度減少，也相應(yīng)的大幅

8、度的減少了從電源線、信號(hào)線、天饋線上的感應(yīng)雷。它不但大大的減少了雷電對(duì)人、畜、物的傷害和破壞。而且它解決了“脆弱”的微電子設(shè)備感應(yīng)雷防護(hù)難題。 2、本裝置采用了用地電荷中和雷電下行先導(dǎo)的原理，由于雷云下行先導(dǎo)的分布不是“密集”分布，下行先導(dǎo)被中和以后不大可能就近出現(xiàn)新的下行先導(dǎo)，故其保護(hù)角較傳統(tǒng)避雷針大得多，達(dá)到70以上，這就大大降低了防雷的費(fèi)用。 3、本裝置采用了用地電荷中和雷電下行先導(dǎo)的原理，接地僅是地電荷向金屬電極沖填電荷，沒有傳統(tǒng)避雷針（接閃裝置）接閃時(shí)的大的雷電流入地，故本裝置對(duì)防雷接地電阻要求不高。,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的特點(diǎn),20,圖4 新型直擊雷保護(hù)裝置提前放電避雷針、普

9、通避雷針比較,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn),21,新型直擊雷保護(hù)裝置與提前放電避雷針、普通避雷針比較保護(hù)角也有明顯的優(yōu)勢(shì),圖3可以看出： 1、提前放電避雷針和普通避雷針一樣的是接閃針，保護(hù)角也是一樣的。只是提前放電增加了高度，保護(hù)角是一樣，但保護(hù)角加大。圖中示出的兩者在45下的保護(hù)半徑。 2、CPD-新型直擊雷保護(hù)裝置中和上方的雷電下行先導(dǎo)，下行先導(dǎo)不是密集存在，因此有很大的保護(hù)角（70 ） ，其保護(hù)半徑很大。,1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn),22,目錄,一、防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜合防雷技術(shù) 1.1 綜合防雷技術(shù) 1.2 外部防雷措施直擊雷的防護(hù)(接閃器:針、網(wǎng)、帶、線） 1

10、.3 新的外部防雷措施新型直擊雷保護(hù)裝置不讓閃電落下來的裝置； 國內(nèi)外動(dòng)態(tài)； 1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn) 二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用 三、感應(yīng)雷防護(hù),23,替代傳統(tǒng)避雷針和其它接閃裝置有良好的效果 2.1 新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用 電力系統(tǒng)、石油化工行業(yè)、通信臺(tái)站、氣象、廣電、軍隊(duì)等特別是高山土壤電阻率高的地區(qū)，都需要對(duì)地阻要求不高的大保護(hù)角防直擊雷裝置，都需要將雷電對(duì)地面的閃擊大幅度減少，進(jìn)而大大減少了從電源線、信號(hào)線、天饋線上的感應(yīng)雷擊。 特別是電力系統(tǒng)中的輸變電系統(tǒng)，停電事故，有超過50%是雷擊線路造成的。直擊雷過電壓對(duì)電力系統(tǒng)危害最大，輸變電系統(tǒng)的鐵塔上的避雷線不能有

11、效的保護(hù)鐵塔下的高壓絕緣子，,二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用,24,遭受直接雷擊，易發(fā)生打壞絕緣子、打壞高壓避雷器或跳閘，造成停電事故。天幕系列產(chǎn)品在四川電網(wǎng)公司19個(gè)電業(yè)局，已有上千臺(tái)的應(yīng)用案例。 發(fā)電廠主廠房、主控室和配電裝置室一般不裝避雷針（線），是為了避免感應(yīng)雷過電壓或反擊使繼電保護(hù)誤動(dòng)作或造成絕緣損壞。而且隨著無人值班變電站的增加，微電子設(shè)備的安全運(yùn)行，防止感應(yīng)雷過電壓的要求更為迫切。 2.2 現(xiàn)代化的新型建筑都在向智能化努力，各種通信設(shè)備、電子設(shè)備、智能化建筑的電子系統(tǒng)都是利用微機(jī)、芯片和高集成度的制作，感應(yīng)雷擊都會(huì)威脅到設(shè)備的正常工作。,二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用,25,因此，大

12、幅度減少常規(guī)避雷針接閃（引雷入地）時(shí)所產(chǎn)生的大量的感應(yīng)雷擊。都需要將雷電對(duì)地面的閃擊大幅度減少，進(jìn)而大大減少了從電源線、信號(hào)線、天饋線上的感應(yīng)雷擊。新一代防雷裝置大保護(hù)角防直擊雷裝置，將是最佳的選擇。軍用市場(chǎng)前景廣闊。 2.3 四川電業(yè)局輸變電系統(tǒng)天幕的應(yīng)用案例 輸變電系統(tǒng)的鐵塔上的避雷線不能有效的保護(hù)鐵塔下的高壓絕緣子，高壓避雷器或跳閘，造成停電事故。僅在四川21個(gè)地市的20個(gè)電業(yè)局安裝了近2000臺(tái)天幕得到了良好的效果。,二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用,26,二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用,27,二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用,28,29,2.5.3 保護(hù)角計(jì)算 保護(hù)角按70計(jì)算，公式： 也可以

13、用下公式計(jì)算天幕 保護(hù)半徑： Rxtg(h-hr) 其中 Rx保護(hù)半徑 保護(hù)角（通常選70） h天幕架設(shè)高度 hr被保護(hù)物高度 也可用作圖法計(jì)算避雷針 和新型直擊雷保護(hù)裝置的 保護(hù)半徑，右圖可以“裝置” 保護(hù)半徑明顯優(yōu)勢(shì)。,二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用,30,國外同類型產(chǎn)品在海上的應(yīng)用,二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用,31,3.1 感應(yīng)雷防護(hù)二次雷的防護(hù) 為什么按防雷標(biāo)準(zhǔn)作的還是不能完全解決問題。 電力信息系統(tǒng)是指電力系統(tǒng)內(nèi)各種形式的電子系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、控制系統(tǒng)等。因?yàn)閺腅MC觀點(diǎn)看，電子設(shè)備、信息設(shè)備和信息系統(tǒng)是同一類型的設(shè)備和系統(tǒng)，雷電電磁脈沖防護(hù)LEMP將直擊雷之外的雷擊災(zāi)害的

14、防護(hù)也包括在內(nèi)。電力信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖的防護(hù)所涉及的防雷范圍、技術(shù)措施等要比直擊雷的防護(hù)更復(fù)雜。實(shí)際上電力信息系統(tǒng)也好電子信息系統(tǒng)也好，雷電電磁脈沖的防護(hù)也是屬于EMC的一部分。只不過雷電電磁脈沖對(duì)信息系統(tǒng)的干擾是唯一可能損壞信息系統(tǒng)設(shè)備的干擾。,三、感應(yīng)雷防護(hù),32,33,目錄,一、防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜合防雷技術(shù) 1.1 綜合防雷技術(shù) 1.2 外部防雷措施直擊雷的防護(hù)(接閃器:針、網(wǎng)、帶、線） 1.3 新的外部防雷措施新型直擊雷保護(hù)裝置不讓閃電落下來的裝置； 國內(nèi)外動(dòng)態(tài)； 1.4 新型直擊雷保護(hù)裝置的工作原理、特點(diǎn) 二、新型直擊雷保護(hù)裝置的應(yīng)用 三、感應(yīng)雷防護(hù),34,三、感應(yīng)雷防護(hù),3.2避雷帶

15、與避雷針在“建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范”中都是可以使用的接閃器。在站場(chǎng)中應(yīng)用的效果有較大的差別： 避雷針接閃雷電流泄放點(diǎn)距離建筑物內(nèi)或站場(chǎng)上的電子電氣設(shè)備距離較遠(yuǎn)，故雷電流在雷電流泄放入地過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)場(chǎng)比較弱，地電位反擊也較低。而建筑物上的避雷帶的直擊雷泄放點(diǎn)距離電子、電氣設(shè)備近得多，其感應(yīng)雷較強(qiáng)。 雷電流產(chǎn)生的地電位反擊也會(huì)大得多。 建筑物上的避雷帶面積很大，接閃概率比較高，感應(yīng)雷次數(shù)也高。,35,雷電脈沖擊的入侵途徑： 1） 接閃裝置接閃后雷電的脈沖大電流入地過程中產(chǎn)生的感應(yīng)雷擊； 2）脈沖大電流入地在接地電阻上引起地電位反擊； 3）感應(yīng)雷擊在電力線、信號(hào)線、天饋線感應(yīng)過電壓； 4） 雷電擊

16、在架空電力線上； 5）雷云之間放電在電力線上引起感應(yīng)雷；,三、感應(yīng)雷防護(hù),36,雷電脈沖擊的入侵途徑多，加上直擊雷雷電流的范圍寬10kA200kA,也就是感應(yīng)雷的強(qiáng)度范圍也很寬，加上雷電感應(yīng)的距離因素、設(shè)備儀器對(duì)雷電的承受能力。二次雷擊的防護(hù)是很復(fù)雜的。至今為止，防雷的標(biāo)準(zhǔn)無數(shù)（國際標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)、行標(biāo)、），用戶防雷廠商經(jīng)常說的話：為什么按防雷標(biāo)準(zhǔn)作的還是不能完全解決問題。,三、感應(yīng)雷防護(hù),37,三、感應(yīng)雷防護(hù),3.2 感應(yīng)雷防護(hù)二次雷防護(hù)的 發(fā)展方向 3.2.1 在需要保護(hù)區(qū)域內(nèi)不讓產(chǎn)生直擊雷，大 幅度的減少直擊雷也就大幅度的減少了強(qiáng)感應(yīng)雷（雖然雷云之間的閃電產(chǎn)生的感應(yīng)雷還沒有解決的可能）。 3.2.2 參考防雷標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)你的電子設(shè)備、儀器所能承受的雷電流和電壓，選用或?qū)ｉT設(shè)計(jì)你所需要的各種防感應(yīng)雷避雷器。 3.2.3 貴重的電子設(shè)備、儀器防感應(yīng)雷必需走精細(xì)保護(hù)的路。,38,39,安裝在不同位置的SPD要求,安裝 位置 線路入口 分配端 設(shè)備端,國際標(biāo)準(zhǔn)10/350 s 8/20 s 8/20 s 1.2/50 s Iimp=