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1、低压供配电系统雷电防护措施 雷电或大容量电气设备的操作会在供电系统内外产生电涌，其对供电系统和用电设备的影响已成为人们关注的焦点。低压供电系统的外部电涌主要来自于雷击放电，它由一次或若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流。一个典型的雷电放电过程包括两次或三次闪电，每次闪电之间大约相隔1/20s的时间。大多数闪电电流在10100kA之间降落，其持续时间一般小于100s. 供电系统的内部浪涌主要来自于供电系统中大容量设备、变频设备和非线行用电设备的使用。供电系统的内、外部浪涌会对一些敏感的电子设备造成损坏，即使是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源部分或整个电子设备损坏
2、。在雷电对设备造成的损害事故中，由电源线引入的雷电波占有相当大的比例，所以对电源线路的安全防护显得格外重要。 雷 电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。 在此，我仅介绍一下电源防护。 一、电源系统的防雷保护对象 根据国际电工委员会所拟定的IEC1312闪电电源脉冲的防护标准，一般电源系统(不包括发电系统)、应在其LPZI雷电保护区。在此区域，不
3、易遭受直击雷，所感应的雷电电流不大于20KA，电压不高于6KA。其防雷保护对象有两个方面： 1、 电源输入、输出端口的防雷 不同电源系统设备千差万别，这里以通信电源为例。通信电源一般有交流配电、直流配电、整流模块、监控模块等单元。交流配电单元整流模块的输入端都应设计防雷 网络来吸收雷电流，抑制雷电引起的尖峰电压。这样对整流系统来说，理想的情况是，交流配电单元的防雷网络吸收掉大部分雷电流，并将浪涌电压抑制在远低于6KA的水平，整流模块内的防雷网络再吸收掉剩下的雷电流，并将浪涌电压箝位在模块内器件能承受的水平。这样，才能保证电源系统既有效防雷，又能尽量延长防雷器件的寿命。 2、 电源通信端口的防雷
4、 当电源系统通过电话线进行远程通信时，通信电缆就可能引入雷电。雷电进入电源系统通信用的调制解调器或系统的端口时，就可能使其损坏。通信线路的防雷首先要了解线路上的电压水平，据此来选择防雷器件。其次，要注意不能影响通信质量，如产生误码等 二、电源防雷器的配置 防雷器又称等电位连接器、过电压保护器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于电源线防护的防雷器称为电源防雷器。鉴于目前的雷电致损特点，雷电防护尤其在防雷整改中，基于防雷器防护方案是最简单、经济的雷电防护解决方案。防雷器的主要作用是瞬态现象时将其两端的电位保持一致或限制在一个范围内，转移 有源导体上多余能量。进入地下泄放，是实现均压等电位连
5、接的重要组成部分。防雷器的一些主要技术参数：额定工作电压、额定工作电流，特批串并式电源防雷器的载流量。 1、TN-C系统防雷保护 TN-C系统：俗称三相四线制，供电系统中相线与零线并行敷设，由于从变压器中心点引来的N线在该处接地，因此安装防雷器时可在相线与零线之间安装防雷模块，但在有些情况下，由于零线与接地情况不好，接地电阻过大，此时可在配电箱近旁立柱的主钢筋中引一地线，作为防雷电源地。 2、TN-S系统防雷器的配置 PE线与N 线在变压器低压侧出线端相连并与大地连接，而在后面的供电电路中PE线与N线分开布放，因此在选用和安装防雷器时需要分别在相线与PE线之间以及N 线和PE线之间进行保护。
6、3、TN-C-S系统防雷器的配置 TN-C-S系统是TN-C和TN-S两种系统的组合，其中第一部分是TN-C系统，第二部分为TN-S系统，其分界面在N线与PE线的连接处。该系统一般用在建筑物由区域变电所供电的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处作重复接地，进户后变成TN-S系统。 根据低压配电设计规范中的有关条文，建筑电气设计选用TN系统时应作等电位连接，消除自建筑物外沿PEN线或PE线窜入的危险故障电压，同时减小保护电器动作不可靠带来的危险，有利于消除外界电磁场引起的干扰，改善装置的电磁兼容性能。TN -C-S系统的N线和PE线，在变压器低压侧就合为一条PEN线，这时只需在相线与PEN线之
7、间加装防雷器。在进入建筑物总配电屏后，PEN线又分为N线 和PE线两条进行独立布线，PEN线接在建筑物内总等到电位接地母排上并入地。因此进入配电屏以后，N 线对PE线就安装防雷器。 4、TT系统防雷器的配置 N线只在变压器的中性点接地，它与设备的保护接地是严格分开的，因此在选用防雷器时需要在相线与N线之间以及N线与地线之间进行保护。 5、 IT系统防雷保护 IT系统：俗称三相三线制，IT系统中变压器中性点不接地或大电阻接地，线路中无工作零线。此种供电系统适于三相对称负载，常用于工厂供电系统中给电动机供电。其防雷保护需在负载的输入侧做一接地体，作为系统防雷保护地。 对不同的供电系统中SPD的安装
8、位置，原则上应安装在各雷电防护区的交界处，其接地端应就近接到等电位连接带上，但由于各种原因，SPD的安装位置不会正好 设在雷电交界处附近，此时B级SPD 应安装在建筑物内总等电位连接端子处，实行多级保护的末端SPD应靠近被保护设备安装。 三、分级防护 由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放，对于有可能发生直接雷击的地方，必须进行CLASS I的防雷。第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，对于前级发生较大雷击能量吸收时，仍有一部分对设
9、备或第三级防雷器而言是相当巨大的能量会传导过来，需要第二级防雷器进一步吸收。同时，经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP，当线路足够长感应雷的能量就变得足够大，需要第二级防雷器进一步对雷击能量实施泄放。第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。 1、第一级保护 目的是防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区，将数万至数十万伏的浪涌电压限制到25003000V。 入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器，其雷电通流量不应低于60KA。 该级电源防雷器应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防
10、雷器。一般要求该级电源防雷器具备每相100KA以上的最大冲击容量，要求的 限制电压小于1500V，称之为CLASS I级电源防雷器。这些电磁防雷器是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸引高能量浪涌而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压（冲击电流流过电源防雷器时，线路上出现的最大电压称为限制电压）为中等级别的保护，因为CLASS I级保护器主要是对大浪涌电流进行吸收，仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备的。 第一级电源防雷器可防范10/350、100KA的雷电波，达到IEC规定的最高防护标准。其技术参考为：雷电通流量大于或等于100KA（10/350）；残压值不大
11、于2.5KV；响应时间小于或等于100ns。 2、第二级防护 目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到15002021V，对LPZ1LPZ2实施等电位连接。 分配电柜线路输出的电源防雷器作为第二级保护时应为限压型电源防雷器，其雷电流容量不应低于20KA， 应安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电处。这些电源防雷器对于通过了用户供电入口处浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相45kA以上，要求的限制电压应小于1200V，称之为CLASS II级电源防雷器。一般用户供电系统做到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了 第二级电源防雷器采用C类保护器进行相中、相地以及中地的全模式保护，主要技术参数为：雷电通流容量大于或等于40KA(8/20)；残压峰值不大于1000V；响应时间不大于25ns。
