山东某化工防护方案(0509).doc

山东淄博诺奥化工浪涌防护方案美国ECS公司中国代表处深圳市东方华创投资有限公司2011年5月目 录一、电力浪涌概述21、什么是电力浪涌22、浪涌产生的原因23、浪涌的危害34、浪涌防护方法8二、用户介绍10三、美国ECS公司简介和产品特点101、美国ECS公司简介102、SineTamer净化浪涌保护器的技术特点103、与其他产品的对比表12四、山东淄博诺奥化工浪涌防护方案131、设计依据132、设计原则133、设计方案14五、商务报价15六、应用实例16七、服务条款171、产品可靠性172、售后服务17附件一、用户报告181、中石化湖南岳阳运行报告182、茂名石化运行报告19附件二、所选产品说明书21附件三：重点用户名单23附件四：安装图示24一、电力浪涌概述1、什么是电力浪涌电力浪涌又称电涌，是指峰值达6000V20000V，持续时间从万分之一秒至十亿分之一秒（纳秒）的脉冲电压，其来源有外部和内部两方面，外部主要是雷击，内部主要是系统内的操作过电压。电力浪涌是破坏精密电子设备的主要元凶，是危害最大的电力污染（出自IEEE）。2、浪涌产生的原因根据IEEE的试验统计，电力浪涌80来自于系统内部，20来自于雷击等系统外“脏电”。下表显示了浪涌的来源和成因。来源成因特性发生频率发生比例外来电涌雷击：直击雷，感应雷，反击雷等冲击电压（可达几十千伏）和冲击电流（可达上百千安）都很大，危险显著，可直接损坏设备不可预测总的来说，比例较小小于20工频电网断电周边大功率设施的启停内生电涌（随配电系统内部连接设备的运行开关而产生）配电系统内部电源(调节)设备（包括备用电源、变压器、稳压器等）的运行；和外来电涌相比，内生电涌的冲击电压（数千伏）和冲击电流（数千安）都较小，但由于随着客户设施的运行而发生，所以内生电涌不可避免，且频率很高。对于精密电子设备来说，超过额定电压电流2倍以上的电涌就会对元件造成损伤，因此，内生电涌会严重加快设备老化，使设备出现各种莫名其妙的故障，甚至提前报废，增加设备维护维修的费用的次数，造成停工。只要配电系统运行就会发生。总的来说，发生频率很高。具体来说，按不同设施可分为：不活跃较活跃活跃很活跃极活跃占配电系统中电涌的80%以上内部各种大功率电机的频繁启停，如电弧炉、电梯、空调压缩机、油泵、电机等；内部各种电气设备的频繁开关，如照明设备等；内部各种电子设备的运行，如计算机、数控设备、程控设备等各种带有微处理器的设备；内部通信信号系统的运行，如网络通信、信号控制系统，卫星接收系统、安保系统、监控系统、火警系统、读卡系统等；3、浪涌的危害3.1 外部浪涌（雷击）的危害雷电的入侵途径（一）雷击避雷针（带）产生大电流和高电位传统避雷针（带）在直击雷防护中，尤其是落雷时产生强烈的二次效应，对供电系统、通信系统、仪器仪表等产生强烈的感应和耦合作用，使之防护起来有很大难度，经常造成系统瘫痪。据GB50057-94：全部雷电流的50%流入建筑物的接地装置，另50%分配于引入建筑物的各种外来导电物、电力线、线等设施。导致大电流进入，产生高电位。雷击避雷针时针体和引下线各点电位：U=IRg+L0h （1-1）取雷电流幅值I=150kA；雷电流的波头时间t=10s；垂直敷设的引下线单位长度电感（H/m），按引下线直径8mm、高20m时的平均值L0=1.69H/m。地网的工频接地电阻Rg=5；雷电流陡度=kA/s=15kA/s=1.51010A/s。假设高度h=30m，则由于较大的雷电流，将产生很高的电位：U=IRg+L0h=150R+1.6910-6h1.51010=750+756=1506(kV) （1-2）即使接地装置的接地电阻Rg=0，雷电流下产生高电位仍然存在，即U=L0h=1.6910-6301.51010 =756(kV)（二）雷击避雷针（带）产生静电感应和电磁感应过电压雷击传统避雷针，针体及其附近有电源线和信号线时会产生很高的感应过电压：避雷针上各点（N点）的电位uN=IR+L0h （1-3）取L0=1.69H/m，h=20m，R=5，I=150kA，t=10s，则N点的电位：uN=IR+L0h=1505+(1.6920)=1257(kV)沿针体及其引下线存在高电位的影响下，其附近的线路上的静电感应过电压uj=uN （14）同时针体及其引下线附近的金属开口环的开口处有电磁感应过电压uci=M=0.2c(ln) （15）当a=b=1m，c=10m，I=150kA时，开口处的电磁感应过电压uci=0.2c(ln)=0.210ln220.8(kV) （三）雷击避雷针（带）产生很高的接触电压、跨步电压、反击电压等。3.2线路来波浪涌的危害电源线、信号传输线遭受直接雷击或与设备相连的线路附近遭受雷击时感应在线路上的雷电波，经线路侵入设备,造成线路损坏。3.3操作浪涌的危害操作浪涌是电力系统各种操作引起的，如开关、负载和电容器组件的投切。操作浪涌一般都看作电压源,在多数情况下，操作最大过电压一般小于二倍系统电压峰值，但投切感性负载（电动机、变压器）或容性负载时，短路故障时，可产生很高的过电压。一旦发生截流或重燃，更多的能量储存在感性负载中，可能在开断的负载侧发生振荡。3.4内部浪涌的危害内部浪涌的危害：厂内设备较多，在高压电开、关过程，整流逆变，变频器工作中，都会产生内部浪涌。特别指出的是变频器，它是产生内部浪涌的祸根，又容易受到内部浪涌的危害。非雷雨天变频器损坏，就是内部浪涌造成的。相对于雷电，内生浪涌的发生更是频繁，但其危害常常是隐性的，从小到难以察觉的元件及线路老化，到电路板烧毁、设备报废等，容易被人们所忽视。内生浪涌对设备的老化、故障和减损设备使用寿命起主要作用。电力浪涌的危害是很大的，它是破坏精密电子设备的主要元凶：l 导致电子设备误动作，数据信号丢失l 加速设备老化，降低电子设备、器件寿命l 设备突发故障，造成停机待产l 直接损坏设备l 引发火灾事故，造成人身伤亡电力浪涌的危害可分为两个方面：1）硬件损伤设备烧损老化 电线绝缘材料的承受能力一般为：电路额定电压 X 2 + 1000v然而，负载为220的线路上出现的瞬变电压可能超出这个数值几千伏以上。结论:浪涌可能破坏绝缘材料，从而造成设备报废。损坏的电机2）运行控制、数据处理发生偏差或错误。3.5雷击事故案例分析（1）茂名石化：2008年6月3日18时25分许，中国石化集团广东茂名乙烯厂一车间的装置在暴雨中突然爆炸并起火，大火蹿起四五十米高，上空几乎被浓烟覆盖。事发后，当地紧急出动消防车和大批人员前往扑救。周围村庄数千名村民在当地有关人员的疏导下，纷纷冒雨撤离村庄，被疏散到数公里外的安全地带。 据悉，爆炸点是厂区内的乙烯裂解装置二号炉。怀疑事故是因为雷击造成输电线路短路起火。（2）黄岛油库：1989年8月12日9时55分,石油天然气总公司管道局胜利输油公司黄岛油库老罐区,2.3万立方米原油储量的5号混凝土油罐爆炸起火,大火前后共燃烧104小时,烧掉原油4万多立方米,占地250亩的老罐区和生产区的设施全部烧毁,这起事故造成直接经济损失3540万元.在灭火抢险中,10辆消防车被烧毁,19人牺牲,100多人受伤.其中公安消防人员牺牲14人,负伤85人。（3）DCS遭雷击的典型案例，某化工公司污水处理装置遭雷击。由于建筑物遭雷击时，避雷带中的雷电流通过电磁感应，将高电位沿着通信电缆引入系统，故将两端的网卡击穿。 （4）某化工公司：该企业罐区定量装车控制系统多次发生雷击事故：1996年有3次，1997年有2次。其中损失最严重的是1996年8月的一次，控制系统的多处部位被雷击损坏，其中包括：控制室：主机CONIEL：IPL-80主板1块、L/O板1只，以及保险丝、安全栅等。装车台：定量装车仪(BDQC-)主板14块。4、浪涌防护方法外生和内生浪涌无可避免。人们力所能及的是采取预防和保护措施，尽可能避免损失。目前建筑物大多安装了避雷针（带）来保护建筑物的安全。用避雷针（带）防止直击雷是很有效的，但是自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直接击毁人和物为主，发展到以通过金属导体传输雷电波或地电位反击破坏电气设备为主，而这就不是避雷针（带）力所能及的了。电力浪涌防护是一个系统工程，包括外部防雷和内部防雷（浪涌），强调全方位防护、综合治理、层层设防，其中安装浪涌保护器（SPD）是电力浪涌防护中不可或缺的组成部分。见下图所示。 外 部 防 雷 措 施内 部 防 雷 措 施屏 蔽屏 蔽 （ 隔 离 ）安装浪涌保护器接闪器（针、网、带、线）引 下 线接 地 装 置合 理 布 线等 电 位 连 接共 用 接 地 系 统浪 涌 综 合 防 雷 系 统14 二、用户介绍该企业生产设备较多，用电负荷较大，生产自动化程度较高。在设备启停和运行中电压波动较大，在电源系统出现大量谐波和浪涌，对产品质量有一定程度的影响。因此为了防雷电和消除谐波和电磁脉冲的危害，净化电源节能减排，应加强防护措施。该厂4座变压器，没座变压器两套6KV独立供电供电系统。三、美国ECS公司简介和产品特点1、美国ECS公司简介美国ECS公司成立于1984年，是全球电力保护及净化解决方案的领导者，专注于SineTamer系列浪涌保护及净化产品的研发、生产、销售和技术服务，产品广泛应用于各个领域，2004、2006年被评为全球浪涌保护最佳供应商，尤其在外部和内部浪涌的双重防护上具有很高的水平。由于ECS公司产品的优良特性，2007年ECS公司在中国设立了中国代表处-深圳市东方华创投资有限公司，专门负责在中国境内的产品应用。自引入中国以来就迅速获得了广泛的应用，尤其是石化、军工、只能建筑、大型企业等微电子重要设备较多的系统和用户。2009年，航天科工深圳（集团）有限公司对深圳市东方华创投资有限公司进行增资控股，进一步增加了SineTamer系列净化浪涌保护器的应用。2、SineTamer净化浪涌保护器的技术特点（1）关键特点一：正弦波跟踪技术，智能抑制内部和外部浪涌。图1 普通嵌位限幅电磁脉冲抑抑制原理图 图2 正弦跟踪电磁脉冲抑制原理图（2） 关键特点二：全模保护（十模），阻断电磁脉冲所有通路。火 线火 线火 线 10 74 模零线地 线 （3）关键特点三：化学封装，减低对接地的要求，提高阀片和产品整体性能。快速吸热（防晒霜效应），造就弱接地要求改传统泄流式防护为吸热式防护防水、防潮、防烟雾，确保阀片性能多年稳定一体化箱体，紧固内部器件， 实现360度安装 （4） 其他特点： 通流能力大，残压低 响应时间快（纳秒级），快速吸收电磁脉冲 混合多元件及电、热双保险熔断设计，解除用户后顾之忧 外壳坚固，安装简单，防水、防尘、防火、防爆 产品质量保证期最长达20年，造就数年免维护的卓越品质 产品免维护设计理念，一体化设计省去日后工作维护烦恼。3、与其他产品的对比表项目ECS产品其他产品备注1.对外部浪涌的防护能力通流能力最大可达300KA以上通流能力最大为100KAECS产品比其他产品通流能力大，有更长的产品使用寿命和更强的耐受雷电流冲击的能力2.对内部浪涌的防护能力具有正弦波跟踪能力和限压限幅功能，消解部分内部浪涌，抑制高次谐波，降低能耗无正弦波跟踪，不能抑制高次谐波等电力污染ECS产品与其他产品相比，不但能防止雷电脉冲的大电流冲击，还能精确的消除内部浪涌、尖冲、凹陷、高次谐波等电力污染，提高能效。而其他产品只有防雷作用，不能有效抑制内部电力污染3.残压在20KA电流冲击下，残压为1.3KV在20KA电流冲击下，残压为1.7KVECS产品比其他产品的残压要低很多，提高了对设备的保护水平4.保护模式十模保护，具有“三个L-L、三个L-N、三个L-PE、一个 N-PE”保护模式四模保护，仅具有“三个L-N、一个N-PE”保护模式ECS产品比其他产品增加了浪涌的泄放途径、有效降低残压，能更精确的消除内部浪涌，延长保护器使用寿命5.内部封装内部采用化学封装技术内部无化学封装ECS产品同其他产品相比，通过专利的化学封装不仅将各元件固定封装在电路板上，而且有利于吸收浪涌所产生的热能，提高元器件的性能，延长元器件的使用寿命，具有防火、防爆、防尘、防水等功能。6.响应时间1ns一般在25 ns，最好的仅为5nsECS产品比其他产品响应时间快，避免因设备来不及动作而出现死机等现象，能够精确过滤高次谐波，而其他产品因反应时间慢，无法过滤高次谐波等内部浪涌7.免费质保期10-25年1-3年ECS产品能提供更长时间的品质保证8.外形设计一体化箱体多为模块式ECS产品箱体化设计安全可靠 安装方便；箱体具有防火、防潮、防爆功能；而其他产品的模块式外形设计则可靠性低，是为经常更换而设计9、相关认证UL1449、ISO9001、CE等认证；执行IEEE C62.41等防止内部和外部浪涌的相关标准一般无UL认证，执行IEC有关防止外部浪涌的相关标准ECS产品通过了目前世界上最为严格的UL认证，并且执行针对内部和外部浪涌防护最为全面的标准四、山东淄博诺奥化工浪涌防护方案1、设计依据IEEE（瞬态电压抑制器TVSS）执行的标准。ANSI美国国家标准委员会标准NFPA-70美国国家防火协会标准IEEEC62.41.1:2002 低压交流电源(不高于1000V)中的浪涌环境指南IEEEC62.41.2:2002 低压交流电源(不高于1000V)中的浪涌特性推荐准则IEEEC62.45:2002 连接到交流电源(不高于1000V)中的设备浪涌测试推荐准则UL 1449-2006 Second Edition美国保险商安全标准Transient Voltage Surge Suppressors Standard国内相关标准GB/Z 21713-2008低压交流电源（不高于1000V）中的浪涌特性 GB50057-94建筑物防雷设计规范IEC标准IEC61312雷电电磁脉冲的防护IEC标准IEC61643低压配电系统用浪涌保护器技术要求GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范2、设计原则（1）采用大容量、高性能、高可靠性的浪涌保护器。（2）按照内部、外部浪涌共同兼顾防护的原则。（3）除采用浪涌保护其外，建议在工程实施中采取保护、屏蔽、接地、分流、等电位、合理布线等综合措施，提高整体防护水平。（4）从全面防护浪涌的角度看，IEEE标准要优于IEC标准3、设计方案LA-ST180-3Y2现场设备 低压配电柜配置清单名称型号性能指标安装位置作用浪涌保护器LA-ST180-3Y2-S1.最大通流180KA；2.正弦波跟踪，防止内部和外部电磁脉冲3.十模保护，阻断所有电磁脉冲通路；4.一体化箱体，防水防尘防火防爆；5.带有计数器可观察总结使用效果；6.产品质保期20年。配电室低压进线柜，共4*2=8个防御从外线进入的雷电流和内部浪涌对低压配电柜内电气设备的危害 五、商务报价类别名称及型号单价数量小计浪涌保护器LA-ST180-3Y2-S￥38，0008304，00024六、应用实例 湖南催化剂厂因化工厂小变压室加热炉需频繁启动加热，产生大量内部电源脉冲等电力污染，对同一电源系统的DCS等电气设备带来严重危害，经常造成停机等事故。2008年11月份在加热炉电源控制系统安装SineTamer电磁脉冲智能净化保护器，到2010年6月化工厂电气设备运行正常，维修次数和费用明显降低，内部电力污染得到很好抑制。 茂名石化该厂聚丙烯车间和动力厂电仪车间电气设备常因电力污染出现故障，给生产带来较大不便，2009年10月安装SineTamer电磁脉冲智能净化保护器，到2010年8月，车间电气设备运行正常，维修次数和费用明显降低，外部和内部电力污染均得到有效抑制。 齐鲁石化该厂2009年11月份在UPS处安装SineTamer电磁脉冲智能净化保护器两台，均带计数器，到2010年10月，一台计数统计达几百次，另一台未计数。据了解，第一路电源所带生产负荷较大，内部电气设备更多，以前有过多次监控系统设备莫名损坏的记录，可见生产车间内部电力污染之多。通过安装SineTamer电磁脉冲智能净化保护器既找到了电源污染的来源，有对电源污染进行了抑制，使生产效率得到提高。七、服务条款1、产品可靠性1.1长达近20年的运行经验，国内外用户的成功运行经验1.2 UL1449认证以及长达20年的质量保证期售前服务：1.1培训服务：对用户进行技术交流1.2日常技术支持服务通过E-MAIL或传真或电话直接沟通的形式要求我司技术人员帮助解答，一般性的问题会当时就予以回答,并会于2小时工作时间内给予书面传真回复。需要现场解决的24小时到达。2、售后服务2.1、工程服务及售后保障由我公司售出的所有产品，均具有原厂15-25年品质保证。任何因产品品质而出现的损坏，均可采用一对一的形式免费更换。 附件一、用户报告1、中石化湖南岳阳运行报告2、茂名石化运行报告附件二、所选产品说明书1.LA-ST240-3Y2-S 产品特点 LA系列浪涌保护器能有效抑制脉冲型和震荡型浪涌 LA系列适用于敏感/关键性设备、微处理器的保护 响应速度小于 1 纳秒，快速吸收浪涌和雷击浪涌 专利的正旋波跟踪算法，精确过滤电力污染 混合多元及热、电双保险熔断设计，造就数年免维护的卓越品质 产品外壳采用NEMA4标准，防水、防火、防爆 设计紧凑，非金属外壳，可以直接安装于配电板及特殊设备的隔离器中产品综述 外型尺寸 最大浪涌电流：240 kA/相 适用范围：ANSI/IEEE C62.41标准规定的C、B、A区，特别适用于配电板/支线板。 设计：紧凑设计、安装方便 质保：20年免费更换服务 安全认证：UL1449（第二版），CE，NEMA4,ISO9001:2000电气特性 保护模式：隔离式全模保护（10模） 输入电源频率：50-60 HZ。 响应时间： 1 纳秒 过电保护：内置热/电双保险丝 标准监控：每相均有状态指示灯，远程干触点监控机械特性 尺寸：参见右图 重量：约2.7公斤 连接方式：#10多股线并联/直径2.6mm 外壳类型：符合NEMA4标准的高强度ABS塑料 选配功能：浪涌计数器电气特征参数型 号安 装 环 境最大可持续工作电压最大通流量 每模/每相模 式ANSI/IEEE C62.41 & C62.45允通电压测试结果A12kV, 67A100KHz 环波270相位角B3/C16kV, 3kA脉冲波90 相位角C320kV, 10kA脉冲波90 相位角LA-ST240-3Y2C220/380V, 3Y(4 线 + 地)550 L-L320 L-N320 L-