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1、南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888风力发电机电控系统防雷保护方案风力发电机电控系统防雷保护方案设计单位：南京菲尼克斯电气有限公司防雷部设计单位：南京菲尼克斯电气有限公司防雷部南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888目录目录一、一、菲尼克斯公司简介菲尼克斯公司简介二、二、提要提要三、三、设计方案的原则设计方案的原则建立现代防雷系统建立现代防雷系统四、四、设计方案的依据设计方案的依据五、五、风力发电系统电涌保护方案风力发电系统电涌保护方案六、六、电涌保护器性能参数表电涌保护器性能参数表七、七、电涌保护器的安装注意事项电涌保护器的安装注意事项
2、南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888一、菲尼克斯电气公司简介一、菲尼克斯电气公司简介德国 PHOENIX CONTACT 集团公司创建于 1923 年，现有职员近一万三千名，在全球 81 国家和地区设有分公司和办事处，年销售超过50 亿德国马克。菲尼克斯的产品遍及所有的工业领域，取得了世界市场的领先地位。建立于 ISO 9001 和 ISO 14001 标准基础上的过程控制管理系统确保了产品的高质量。菲尼克斯是最早从事雷电电磁脉冲引起的瞬态浪涌吸收技术的企业之一。在总部 Blomberg 菲尼克斯全资拥有德国国家级 EMC（电磁兼容）实验室，并且是欧洲联合试验室的
3、核心成员，该实验室拥有的 10/350S 模拟雷电波测试能力，是世界范围内仅有不到 10 家同类试验室之一。该试验室拥有 CE（欧盟安全认证） 和 VDE(德国国家安全认证)双重认证资格。菲尼克斯公司是 IEC TC-81(国际电工委员会-雷电防护专业委员会)的 K 成员（核心成员） ，并且多位专家成为 TC81 的执行委员，其中我公司的 Dr.H.Altmaier 多次担任 TC-81 的首席执委，先后有5 个 TC-81 的 WG（工作组）的组长为我公司的专家担任。菲尼克斯防雷产品主要的客户遍及通信领域，尤其是移动通信产品的供应商：如 NOKIA、ERICSSON、ALCATEL、SIEM
4、ENS 等。在世界范围内众多的 GSM 服务提供商，几乎全部采用了菲尼克斯的雷电防护产品。如：德国的 D1、D2、E-PLUS 和法国的 SFR 等等。1993 年 12 月菲尼克斯在中国的子公司-原南京中德凤凰电气有南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888限公司的成立，把享有世界级声誉的电连接技术连同世界级的服务体系一起带到了处于飞速发展中的中国。南京菲尼克斯电气有限公司先后被评为国家重点外商投资企业，江苏省重点外商投资企业，江苏省 AAA 级资信企业，南京市外商投资先进企业，南京市高新技术企业，南京市做出特殊贡献企业。现在南京菲尼克斯电气有限公司是德国菲尼克斯在海
5、外的最大子公司。2001 年中国公司总裁李慕松教授作为中德合作最成功的两家公司领导之一受到朱镕基总理和德国施罗德总理的会见，并出席参加 2001 年中德高科技论坛。2001 年公司被定为国家级重点投资项目，德方增资 1.5 亿多元构建 PHOENIX 工业园，全面参与中国的现代化建设。中国国家建筑防雷标准起草人林维勇教授、以及信息产业部邮电设计院刘吉克先生等防雷界著名人士多次到公司访问和交流，并对公司的产品技术品质和服务水平给予高度赞赏。公司先后在包括清华大学、同济大学、南京大学等在内的七所著名院校设立奖学金和扶贫助学金，并与南京气象学院联合设立国内首个本科防雷专业，协助中国培养防雷专业人才，
6、与南京大学等数所著名高校联合培养管理和自动化硕士研究生。2001 年 12 月 4日公司总裁李慕松教授到南京气象学院给防雷专业的 8 名优秀学子颁发“菲尼克斯防雷减灾奖学金” ，再次受到中央电视台、报纸、网络媒体的强烈关注和连续报导。在中国公司的总部南京，我们有强大的技术支持队伍，同南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888时在全国范围内拥有 19 个独资办事处和众多代理机构，确保提供最畅通的沟通渠道、最快速的技术支持、最完善的产品服务、最安全的售后保险。二、提要二、提要雷电是自然界中一种极其常见的自然现象，每个季节都可能出现，尤以夏季出现的频率最高。雷电是一种具有极强
7、破坏力的自然现象，它能够造成建筑物倒塌、起火和人员伤亡，给人类的生产生活带来了很大的影响。当今世界，微电子技术、计算机通信网络系统、各种先进的信息系统得到了广泛的应用，而它们都工作在低电压和小电流状态下，绝缘强度低，耐过电压过电流的能力差，更易受到雷电电磁波冲击而损坏。美国研究报告AD722675指出：当雷电发生时，磁场强度达到 0.07GS，计算机将发生误动作；磁场强度达到 1.96GS，计算机发生假性损坏现象；磁场强度达到 2.4GS，计算机发生永久性损坏。由此可见，伴随着雷电产生的雷电电磁脉冲对微电子设备的危害是非常严重的，而一个信息系统遭到雷击后所产生的间接损失和影响要远远高于雷击事故
8、所造成的直接损失。南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888由于风力发电设备都是安装在野外的广阔的平原地区，再加上风力发电设备高达几十米，导致其极易被雷击并直接成为雷电的接闪物。虽然风力发电设备的机舱外部已经安装了避雷针，可以起到一定的外部防护作用，但由于现在发电系统内部塔底控制柜和机舱内大量电子兼容性较弱的含有大规模集成电路的电子设备的集中应用，使得国内外的风力发电设备因雷击和过电压冲击而严重损坏的现象时有发生。这不但对风力发电设备的自身硬件造成了一定的损失，而因其损坏造的供电的不确定对国民经济造成了更大的影响。所以对风力发电设备的完善的雷电及过电压的防护就显的十分重
9、要。以下我司就根据沈阳工大风机研究所所开发的风力发电设备的系统结构并依据国内外相应的防雷标准设计了以下的防雷及过电压保护方案。三、设计方案的原则三、设计方案的原则建立现代防雷系统建立现代防雷系统一）为什麽要进行雷击电磁脉冲（为什麽要进行雷击电磁脉冲（LEMP）的防护）的防护近些年来由雷电引发的灾害频繁发生，并呈上升的趋势，由雷害所造成的严重破坏作用和巨大的经济损失，引起了人们的忧虑和关注。虽然从世界上人类活动区域的范围内进行的有关的统计结果表明雷电现象发生的绝对值并没有多大增加，但为什么雷电引起的南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888灾害的频度却日趋增多，而且造成的
10、破坏程度也日趋严重呢？近些年来由于高新技术的发展，尤其是电子技术的飞速发展，推动了电子用电设备的普及和应用，其中借助计算机系统进行信息处理、数据处理、自动化控制、网络通讯、设计开发等，大大提高了人们的工作质量和效率，但随之而来的问题是，先进的电子设备包括电子计算机耐受过电压、过电流的能力相对较低，同时也缺乏必要的雷害防护技术措施，另外，在现代高新技术电子产品的生产中大量采用了大规模及超大规模的电子集成电路制造技术，且集成的程度越高，内部的线间距离越小，则元器件的耐压程度也就越低，受到过电压后即损坏，更经受不起雷电强烈冲击的破坏；另一方面，当今电子设备、计算机系统的网络化程度越来越高，如通讯系统
11、、视频、信号、工业自动化控制网络、计算机网络系统等，它们的传输线路，特别是暴露在室外的长距离输送线，以及动力电源输送线路等，都有可能遭受雷击，产生雷击过电压，并侵入设备，将设备击毁。1971 年美国通用研究公司 RD 希尔用仿真试验建立模式证明：由于雷电干扰，对无屏蔽的计算机当磁感应强度 Bm=0.07GS 时，计算机会误动作；当 Bd=2.4GS 时，计算机设备会永久性损坏。随着人类在 1973 年将 1 万个元件安置在 1cm2面积上标志着进入信息时代，这个数值在逐渐变小。特别是电子技术从本世纪六十年代的电子管元器件发展到八十年代大型集成电路以来，元件的耐受能量已由 0.110J 降至 1
12、08106J，因而设备损坏率骤然升高。各种设备、元件摧毁能量参见图 1。图 1南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888图 1由上图可见，尽管雷击干扰数十年变化不大，但电子设备的抗冲击水平在下降，间接导致雷击干扰灾难系数增加。下图更加形象的表达了这个意思。南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888图 2另一方面，从传统的建筑物防雷和避雷的观念和认识上也容易把人们对雷害防护的认识引向一个误区。在传统观念上人们普遍认为只要按照国家的建筑物防雷设计规范做好建筑物的防雷措施，如安装好建筑物的防雷装置(避雷针、引下线和接地装置的总称)均压环等，建筑物内外的
13、所有防雷工作就“万事大吉”了。但实际情况是怎样的呢？当雷击现象发生时，建筑物的外部防雷装置确实有效的抵御了雷击对建筑物结构的破坏，同时均布的避雷引下线与建筑物的均压坏也形成和起到了稀疏法拉第网笼的作用，保证了建筑物内的人员不致因跨步电压升高而导致跨步死亡。但这时建筑物的防雷装置却非但不能保护好建筑物内的各种用电设备免遭雷击，反而使其遭受雷击的可能性增大，而且建筑物的避雷装置接闪能力越强，南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888遭雷击的侵入的可能性就越大，这是因为当雷电击中建筑物避雷装置的避雷针上或击中附近其它建筑物的避雷针时，避雷针引下线就承担起了使雷击入侵电流入地释
14、放的作用，在雷击电流快速的由引下线导入大地时，瞬时间内在引下线上自上而下的产生了一强力的变化磁场，处在这个强力变化磁场作用范围内的所有用电器、信号、电源及它们的传输线路都因相对地切割了这个强力变化磁场的磁力线而产生出感应高压，进而在与地线的低电位之间产生电压差，从而迅速将用电设备击毁。下图中建筑物的内部会受到地电位抬升以及雷电感应的干扰。图 3南京菲尼克斯电气有限公司防雷项目部 电话：025-52121888二）雷电流与耦合途径二）雷电流与耦合途径1、知已知彼，百战不殆。在防雷工程设计中要达到技术先进，安全可靠和经济合理首先依赖于对雷电流的科学认识。国际电工委员会（IEC）于 1992 年在
15、IEC61024-1-1 和 1995 年的 IEC61312-1 中相继公布了雷电波参数（表 1）和典型雷电流波形（图 4） 。 首次雷击的雷电流参量 表 1防雷保护级别（防雷建筑物类别）雷电流参数（一类）（二类）-（三类）I 幅值 （kA）200150100T1 波头时间 （s）101010T2 半值时间 （s）350350350QS 电荷量 （C）库仑1007550W/R 单位能量 （MJ/）兆焦/欧105.62.5注：1）因为全部电荷量 QS的本质部分包括在首次雷击中，故所规定的值考虑合并了所有短时间雷击的电荷量。2）由于单位能量 W/R 的本质部分包括在首次雷击中，故所规定的值考虑合并了所有短时间雷击的单位能量。3）保护级别为 IEC 规定的防雷装置保护级别；类别为国标规定的建筑物防雷类别。I：峰值电流（幅值） T1：波头时间
