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1、上海能港电气工程科技有限公司上海能港电气工程科技有限公司 上海市沪青平公路 2933 弄 11 号 邮编：201703 TEL：021-59755488 021-59755857 FAX：021-59755971 变频起重机变频起重机（油改电（油改电 RTG）专用防雷产品）专用防雷产品 “能港能港”浪涌吸收器浪涌吸收器 上海能港电气工程有限公司 夏玉峰，万东升，何勤奋 2010-10-9 1 1防雷防雷背景背景： 近年来，大型工程和设备的迅猛发展，超高超大型起重设备越来越多，大型起重设备往往由于其高度容易成为雷电入侵的对象， 雷电入侵主要有直击雷和感应雷： 直击雷直击雷：它通常发生在遭受雷击的
2、一个点上，它通过避雷针和可靠接地系统可以解决和预防。 感应雷感应雷：它是在雷电发生的周边方圆数公里会形成很强的感应电势从而对一个区域内的设备产生损害，是目前起重机电气设备遭受雷电损坏的主要因素，尤其是近年来港口轮胎吊引入革命性的“油改电”新技术，由于轮胎吊在“油改电”后有了接地系统，无论是高架还是低架或者其它形式，都会在雷电入侵后和大地形成电势差，从而对设备的电气控制系统带来严重损害。 另外起重机设备上广泛采用变频调速装置，变频器的斩波调制原理造成了电压上存在谐波和毛刺（如图 1 所示） 。常用防护电压较低的浪涌保护装置（工业民用建筑类供电用）会出现误动作，并造成浪涌保护装置的疲劳和损坏。从而
3、没有合适的变频起重机的防雷产品-浪涌吸收器。 图 1，电压上的毛刺及谐波示意图 上海能港电气工程科技有限公司上海能港电气工程科技有限公司 上海市沪青平公路 2933 弄 11 号 邮编：201703 TEL：021-59755488 021-59755857 FAX：021-59755971 2 2以往的解决方案有以下几种：以往的解决方案有以下几种： 1）要求变频设备安装较好的滤波器来消除谐波和毛刺，这样就可以利用常用的浪涌保护装置，但实际是不可行的，因为解决变频器的滤波器成本很高。 2）选用高电压的商用浪涌保护装置，由于没有合适的成品，超过变频器引起的谐波和毛刺的触发电压浪涌保护装置， 往往
4、由于触发电压太高而会造成浪涌保护装置保护效果非常不好。 3）因为没有针对性的设计，目前商业化的产品无法满足相应的指标。用现有的产品进行串联，经过现场试验系统性能也无法保障。 3 3传统的起重机的雷电保护状况如下：传统的起重机的雷电保护状况如下： 1） ，如果是外部高压供电，通常会在高压侧加入高压浪涌保护装置，对雷电通过供电线路入侵有一定的保护作用，但对于大型起重机，雷电入侵不仅仅通过外部高压供电线路入侵，机身、拖令电缆等均可能受雷电感应影响而产生感应电势。 2） ，如果是外部低压供电，通常对于变频起重机，由于电压上的毛刺和谐波，没有合适的浪涌保护装置。 3） ，对于用柴油机自身供电的外部接地低
5、压系统，由于电压上的毛刺和谐波，没有合适的浪涌保护装置。 4）对于用柴油机自身供电的外部不接地系统，如集装箱轮胎吊，其本身由于是对地悬浮的等电位系统，雷电感应对其影响很小，故通常都没有避雷保护，当现在兴起的集装箱轮胎吊“油改电”利用了外部供电，其防雷变得尤为重要。 4防雷防雷设计的设计的基本基本要求要求： 防雷设计根据国家标准： （1）GB 50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范 （2） GB 50057-2000 建筑物防雷设计规范 （2000 年版） （3） GB16895.22-2004 建筑物电气装置 第 5-53 部分：电气设备的选择和安装，第 534 节：过电压保护电
6、器 （4）JT556-200 港口防雷与接地技术要求及港口装卸区域照明照度及测量方法 上海能港电气工程科技有限公司上海能港电气工程科技有限公司 上海市沪青平公路 2933 弄 11 号 邮编：201703 TEL：021-59755488 021-59755857 FAX：021-59755971 并且参考现有的工业民用建筑类电气系统： 220/380V 三相系统各种设备耐冲击过电压额定值三相系统各种设备耐冲击过电压额定值 设备的位置 电源处的设备 配电线路和最后分支线路的设备 用电设备 特殊需要保护的设备 耐冲击过电压类别 类 类 类 类 耐冲击电压额定值（kV） 6 4 2.5 1.5 注
7、：类需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备； 类如家用电器、手提工具和类似负荷； 类如配电盘，断路器，包括电缆、母线、分线盒、开关、插座的布线系统， 以及应用于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机等一些其他设备； 类如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。 雷电防护工程是一个系统工程，必须综合考虑，将外部雷击防护措施和内部防雷防护措施（接闪功能、分流影响、均衡电位、屏敝作用、合理布线、加装电涌保护器等多项重要因素）作为整体来统一考虑综合防雷措施。目前，感应雷对大型起重机电气系统的影响， 往往是因为起重机系统没有对低压回路的电气采用必要的浪涌保护装置， 或者说没有一个合适的低压
8、浪涌保护装置适合于变频类的起重机， 根据我们大量统计分析，目前根据雷电在大型起重机电气系统中入侵的情况可以设计如下防雷： 1. 第一级浪涌防护：防止易受感应雷感应的起重机电气部分直接进入点附近（P1 区） ，如电源进线端，长距离布线，高端布线等，它需要对付的感应电势相对较高，我们把上万伏的浪涌电压限制到 3.5KV 以下。第一级电涌保护器响应时间低于 100ns，电压保护水平不大于 3.5KV，雷电冲击电流不小于 80KA。 2. 第二级浪涌防护：进一步将通过第一级电涌保护器的残余浪涌电压限制到 2.5KV 以下，它主要针对起重机中需保护的电气元件部分区域（P2 区） ，如电控柜、PLC、变频
9、器、触摸屏等。第二级电涌保护器响应时间应低于 25ns，电压上海能港电气工程科技有限公司上海能港电气工程科技有限公司 上海市沪青平公路 2933 弄 11 号 邮编：201703 TEL：021-59755488 021-59755857 FAX：021-59755971 保护水平不大于 2.5KV，最大放电电流不小于 40KA。 例如，在集装箱轮胎吊 RTG“油改电”中的三相四线制 TNC 供电系统中如（图 2）所示： 图 2，集装箱轮胎吊 RTG“油改电”供电系统 RTG 滑触线馈电部分（电源切换箱）和箱变处的配电柜是属于 P1 区，因此需要在电源切换箱和箱变配电柜处安装第一级浪涌保护器，
10、RTG 电气房处安装第二级 SPD 浪涌保护器，同时浪涌保护器前端串接小型断路器，其作用一是保护浪涌保护器，二是为便于后期维护浪涌保护器。加装浪涌保护器后的 RTG 供电示意图。 除了加装浪涌保护装置，对于电气控制系统还必须注意： （1）电源切换箱加强绝缘设计和增加爬电距离电源切换箱加强绝缘设计和增加爬电距离 由于有感应电势的进入（浪涌保护装置前端） ，在相关的电源切换箱中往往会出现雷击过电现象，该现象表明传统的电源切换箱的绝缘设计不够，检测电阻之间的距离不够，需要改进设计，增强绝缘要求。 （2）等电位连接）等电位连接 IEC 标准中指出等电位连接是内部浪涌防护的重要组成部分， 其目的在于减少
11、雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压（电涌）保护器将处在需要电涌过电压空间内的电涌过电压装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压上海能港电气工程科技有限公司上海能港电气工程科技有限公司 上海市沪青平公路 2933 弄 11 号 邮编：201703 TEL：021-59755488 021-59755857 FAX：021-59755971 等电位。 5变频起重机专用防雷产品变频起重机专用防雷产品“能港能港”浪涌保护器浪涌保护器 上海能港电气工程科技有限公司经过大量的测量和试验专门开发的一个适用于港口 RTG“油改电
12、”的浪涌保护装置（图 3）-“能港”浪涌吸收器。 图 3， “能港”浪涌吸收器 它既能避免了电压上谐波和毛刺的干扰，又不会因为触发电压太高而导致浪涌保护装置保护效果不好。特别对于港口起重机，它们往往采用工作电压不是传统的 380V 电压，而是 440V、460V、500V、690V 等，这样的浪涌保护器需要针对变频起重机的特点、谐波和毛刺、电压等级等等综合因素专门设计。 目前我们推出的“能港”浪涌保护器已经在上海港（浦东国际、振东、沪东、明东、SCT 等集装箱码头） “油改电”中全面推广使用，并且经过大量的实验、比较、和雷电的考验，以及与其它国内外产品的比较，取得了非常好的效果，并且产品已经被
13、包括香港码头、振华港机批量采用。目前在用产品已经近千个，最长使用时间已经 3 年多，经历了 3 个雷雨季节的考验。 另外， “能港”浪涌保护器还具备了其它产品的通用性。如：易于连接，标准的连接组建；内置温控断路技术，安全性能高；可选配遥信监测接口，能实现远程监控；可组合构成适合于各种电网制式的模式；有失效脱离装置等。 “能港”浪涌保护器的主要技术参数： 型号 EP-80/3P-600 EP-40/3P-600 最大持续工作电压 600 600 保护水平 UP kV 3.5 2.5 标 称 放 电 电 流40 20 上海能港电气工程科技有限公司上海能港电气工程科技有限公司 上海市沪青平公路 2933 弄 11 号 邮编：201703 TEL：021-59755488 021-59755857 FAX：021-59755971 (8/20us)KA 最 大 放 电 电 流1max(8/20us)KA 80 40 漏电流 75%Uc 1mA 20uA 20uA 响应时间 ns 25 25 组合方式 （1P,1P+N,2P,3P,3P+N,4P） 外壳材料 增强阻燃尼龙 最大后备保险丝强度 125A gL 建议安装导线截面积 16mm 多股软导线
