浪涌保护(1).docx

避雷栅浪涌保护器过程控制系统的雷电防护PEPPERL + FUCHS为了您的工厂更安全1灾害性的雷雨气候在气候性自然灾害中，雷电灾害的发生比洪水、地震、龙卷风更为频繁。亚太地区是全世界雷雨气候发生比较频繁的地区。在亚太地区，每年带有雷电灾害性的雷雨气候的平均发生次数为：中国印尼、马来西亚新加坡泰国菲律宾印度190-260180-260160-22090-20090-14050-150中国地域辽阔，雷电灾害性的雷雨气候主要分布在华南地区和长江流域。过去，人们通常只关注陆地上的雷电灾害。但随着海洋石油工业的发展，渤海、东海、南海、北部湾、台湾海峡发生的雷雨气候也开始对人类活动造成直接危害。外部雷电防护和内部雷电防护为保护建筑物在遭雷电直接打击时避免损坏，人们利用避雷针、避雷网、空气端子等外部防雷设备将雷击电流按照预先设计的通路引至大地。但是，即便有了完善的外部防雷措施，经常只有约 50%的雷电能量直接进入大地。其余约 50%的雷电能量将以各种方式传入建筑物中的导体，如电缆和金属管道。为实施内部雷电防护，一方面建筑物内的所有金属管道必须实现等电位接地，另一方面必须采用避雷栅和浪涌保护器保护建筑物内电缆所连接的电气和电子设备。Pepperl+Fuchs 公司致力于为工厂提供先进的避雷栅和浪涌保护器，保护工厂内的电气和电子设备，尤其是过程控制系统。雷电通过电缆对室内电气和电子设备的危害雷电是如何通过电缆危害到建筑物内的电气和电子设备的呢？1） 电阻耦合效应如右图所示，雷击导致附近的地电势急剧升高。靠近雷击点的建筑物和远离雷击点的建筑物之间产生地电势差。如果两座建筑物内的电气和电子设备之间有连接电缆，通常电缆的电阻又小于土壤的电阻，于是雷击能量就总是试图以浪涌电流的形式通过两个建筑物之间的电缆从高地电势区流向低地电势区。从而损坏建筑物内的电气和电子设备。22） 电感/电容耦合效应如右图所示，雷击将使建筑物外部防雷设备的导体中产生瞬间巨大的电流和电势。如果外界的电线遭雷击，该电线上也会形成巨大的电势。该电势和电流都会在建筑物内设备的电缆上感应出有害电压并进而产生浪涌电流。3） 电磁感应空中的雷电会产生强大的电磁场。该电磁场将在挂空电线上感应出强大的瞬间有害电压。如果该电线与建筑物内设备相连，则浪涌电流将对该设备构成直接威胁。雷电攻击的危险区概念国际标准 IEC1312-1 为雷电攻击定义了一个危险区划分模型。如下图所示。l危险区 Zone 0危险区 Zone 0 是地处旷野或远程的、有外部电缆入口站点。其中 E 类区域直接遭雷击的可能性较大，可能承受直接雷击电流和未经衰减的雷击电磁场的攻击。D 类区域虽然直接遭雷击的可能性不大，但将受未经衰减的雷击电磁场的攻击。3危险区 Zone 0 中用于电源线的避雷栅雷电冲击电流的典型测试波形为 60KA（10/350s）。由于信号电缆有屏蔽层或嵌装电缆金属层的保护，信号线上的雷电冲击能量比电源线低。用于信号线的避雷栅雷电冲击电流或浪涌电流的典型测试波形为 2.5KA（10/350s），20KA（8/20s）。l危险区 Zone 1危险区 Zone 1 是地处非旷野或远程的、但有外部电缆入口的区域。该区不受雷电直接攻击的威胁。雷电危害由外部电缆引入。该区内外部电源电缆连接主配电盘。避雷栅安装在电缆进入后的第一个电气界面上。危险区 Zone 1 中用于电源线的避雷栅雷电冲击电流的典型测试波形为 75KA（10/350s）。用于信号线的避雷栅雷击电流或浪涌电流的典型测试波形为 2.5KA（10/350s），20KA（8/20s）。l危险区 Zone 2危险区 Zone 2 是室内距 Zone 1 区 20 米内的区域。电源线来自主配电盘接至分配电盘。信号线进入机柜并且其屏蔽层已实现等电位接地。与危险区 Zone 1 相比，雷电能量虽已有所减小，但仍以浪涌电流的形式继续构成危害。危险区 Zone 2 中用于电源线的浪涌保护器浪涌电流的典型测试波形为 15KA（8/20s），用于信号线的浪涌保护器浪涌电流的典型测试波形为 10KA（8/20s）。过程控制系统通常位于危险区 Zone 2。l危险区 Zone 3危险区 Zone 3 是室内距 Zone 1 区 20 米以外的区域。一般均为分支电路。浪涌电流的威胁比危险区 Zone2 进一步降低。雷电冲击电流和浪涌电流的测试波形下图为用于电源线的避雷栅和浪涌保护器的典型雷电冲击电流和浪涌电流测试波形。波形 1 为危险区 Zone 0/1 应用的电源避雷栅所采用的测试波形，通常描述为 75KA（10/350s）。波形 2为危险区 Zone 2/3 应用的电源浪涌保护器所采用的测试波形，15KA（8/20s）。4右图为信号线避雷栅和浪涌保护器所采用的典型雷电冲击电流和浪涌电流测试波形，10KA（8/20s）。从上述波形示例可以了解测试电流波形描述的含义。比如，10KA（8/20s）是指测试电流在 8s 时到达最大值 10KA，在 20s 时下降到最大值的一半，即 5KA。过程控制系统的雷电防护过程控制系统的防雷保护对象主要为：1） 配电系统。包含了主配电盘即控制室供电系统；分配电盘及 UPS；DCS 和 PLC 控制系统稳压电源。2） DCS 和 PLC 的 I/O 卡。包括模拟量输入输出、数字量输入输出、通讯卡、现场总线接口卡，等。3） 现场仪表。配电系统的避雷栅和浪涌保护器选型下表为配电系统雷电防护常用避雷栅和浪涌保护器的选型指南：5型号电极数工作电压 UC冲击电流 Iimp（10/350s）应用指南DV TNC 2553255VAC100KAZone 0，远程站点。Zone 1，主配电盘。三相四线，零线接地。DV CSP 1004255VAC100KAZone 0，远程站点。Zone 1，主配电盘。三相四线，零线未接地。DV 2P TN 2552255VAC50KAZone 0，远程站点。Zone 1，主配电盘。单相二线。标准/最大浪涌电流Isn/Imax（8/20s）DG TNC 230 4003275VAC20KA/40KAZone 2，分配电盘，UPS。三相四线，零线接地。DG TT 230/Uc3854385VAC15KA/40KAZone 2，分配电盘，UPS。三相四线，零线未接地。标准浪涌电流 Isn（8/20s）LN/L+NPEDR 230 FML2255VAC3KA/5KAZone 2/3，系统稳压电源。单相二线。DR 230 3N FML4255VAC/440VAC3KA/5KAZone 2/3，系统稳压电源。三相四线。上述避雷栅和浪涌保护器均采用标准 35mm DIN 轨道安装方式。配电系统的避雷栅和浪涌保护器应用指南L1 L2 L3PENPE N L3 L2 L1315A*主配电盘315A*L3L2L1NLNL1 L2 L3电缆长15 米DV TNC 255PEN125A*DV 2P TN 255PE分配电盘DV CSP 100PE125A*电缆长15 米L3L2L1NL1 L2 L316A电缆长5 米DG TNC 230 400PENDG TT 230/Uc385PE16A电缆长5 米16A* 只有当上游电源未设此容量或小于此容量的保险丝或限流断路器时，才需配此后备保险丝。16A*NPEL稳压电源稳压电源PE N L1 L2 L3DR 230 FMLDR 230 3N FMLNPELNPELPE N L1 L2 L3PE N L1 L2 L3L1 L2 L3 N PEPE N L3 L2 L16配电系统的避雷栅和浪涌保护器技术参数下表为配电系统的避雷栅和浪涌保护器的技术参数：7型号DV DG DR FMLCSP100TNC2552P TN255TNC230 400TT 230/Uc385230230 3N额定工作电压UN-230/400VAC/50Hz230VAC230/400VAC最大工作电压UC255VAC/50Hz275VAC/50Hz385VAC/50Hz255VAC255/440VACUC 时持续电流抑制容量If25KArms50KArms-额定工作电流IN-16A雷电冲击电流（10/350s）Iimp100KA75KA50KA-额定浪涌电流（8/20s）Isn-20KA15KA3KA/5KA组合冲击电压UOC-线线间 6KV线地间 10KVIimp/ Isn 时保护电压UP1.5KV-保护电压-火零间 1.25KV线地间 1.5KV反应时间tA100ns25ns线线间 25ns线地间 100ns最大后备保险丝并联时 315A/串联时 125A125A16A最大后备保险丝下的短路支撑容量50KArms50KA/50Hz-工作环境温度并联时 -40C +80C串联时 -40C +60C-40C +80C端子接线截面210mm2 250 mm 硬线/35 mm 软线21.5mm235 mm 硬线/225 mm 软线2 26 mm 硬线 /4 mm软线防护等级IP20安装方式标准 35mm DIN 轨道配电系统的避雷栅和浪涌保护器的基本电路、外形尺寸DV 255 系列避雷栅基本电路：DV TNC 255DV CSP 100DV 2P TN 255DV 255 和 DV CSP 100 系列避雷栅外形尺寸。DV TNC 255 / DV 2P TN 255DV CSP 100DG TNC 230 400 和 DG TT 230/Uc385 系列浪涌保护器基本电路：DG TNC 230 400DG TT 230/Uc385DG TNC 230 400 FM注：故障监测 FM 为可选项。8DG TNC 230 400 和 DG TNS 230 400 系列浪涌保护器外形尺寸：DG TNC 230 400DR 230 FML 浪涌保护器基本电路：DR 230 FML 浪涌保护器外形尺寸：DG TT 230/Uc385DR 230 3N FML 浪涌保护器基本电路：DR 230 3N FML 浪涌保护器外形尺寸：9DCS、PLC 以及现场仪表的浪涌保护器选型下表为 DCS 和 PLC 的 I/O 卡和现场仪表和现场总线雷电防护常用浪涌保护器的选型指南：10型号标称工作电压 UN/电流 IN标准浪涌电流Isn（8/20s）应用指南K-LB-1.30G30VDC/250mA10KA单通道，AI/AO/DI/PI，二线制 24VDC 回路； DO，24VDC/250mA。K-LB-2.30G30VDC/250mA10KA双通道，同上应用。单通道，AI/DI/PI，三线制 24VDC 回路。K-LB-1.6G6VDC/250mA10KA单通道，热电偶。二线制 Pt100 热电阻。K-LB-2.6G6VDC/250mA10KA双通道，热电偶。单通道，3、4 线制 Pt100 热电阻。以上 4 款浪涌保护器应用于非本安，或齐纳栅场合，保护 DCS 和 PLC 的 I/O 卡。标准 35mm DIN 轨道安装。K-LB-1.3030VDC/250mA10KA隔离栅应用场合，其他同 K-LB-1.30G。K-LB-2.3030VDC/250mA10KA隔离栅应用场合，其他同 K-LB-2.30G。K-LB-1.66VDC/250mA10KA隔离栅应用场合，其他同 K-LB-1.6G。K-LB-2.66VDC/250mA10KA隔离栅应用场合，其他同 K-LB-2.6G。以上 4 款浪涌保护器也可保护现场仪表FN-LB-I48VDC/250mA10KA在非本安或本安场合保护现场仪表。1/2”NPT 螺纹。FP-LB-I48VDC/250mA10KA在非本安或本安场合保护现场仪表。PG13.5 螺纹。FS-LB-I48VDC/250mA10KA在非本安或本安场合保护现场仪表。M20x1.5 螺纹。以上 3 款浪涌保护器直接安装于现场仪表的电缆口。DP-LBF-1.3430VDC/1A10KA单通道。FF 和 Profibus-PA 现场总线。非本安场合。可用于保护 DCS 和现场仪表。也用于 DO 回路和 3、4 线制仪表配电电源，24-30VDC/1A。BCT MOD ME 56VDC/1A10KA单通道。RS485 通讯，1.6Mbit/s。非本安场合。BCT MOD MD HF 56VDC/0.1A10KA单通道。RS485 通讯，12Mbit/s。非本安场合。DB-LB以上 3 款浪涌保护器的接线底座。标准 35mm DIN 轨道安装。DP-LBF-I1.3430VDC/0.5A10KA单通道。FF 和 Profibus-PA 现场总线。本安场合，FISCO。可用于保护 DCS 和现场仪表。DB-LB-I以上 1 款本安浪涌保护器的接线底座。标准 35mm DIN 轨道安装。DCO RK MD4848VDC/1.7A10KA单通道。用于对现场的配电及 DO 驱动，24-48VDC/1.7A。BVT AD 2424VDC/10A1KA24VDC 稳压电源输出。P-LB 系列浪涌保护器型号专配 KF 系列隔离栅常用型号P-LB-1.A.13* * *KFD2-STC(V)3-EX1(-1); KFD2-STC(V)1-EX1(-1); KF -SR2-EX1. ; KFD2-SOT2-EX1. ;* * * *KFD2-ST2-EX1.LB; KF -DU-EX1.D; KF -DWB-EX1.D; KF -UFC-EX1.D; KFD2-CR-EX1. 0200;P-LB-1.B.12* *KFD2-CD-EX1.32; KFD2-SCD -EX1.LK; KFD0-SCS-EX1.55; KFD2-SL2-EX1 ;* * *KFD2-SD-EX1.48 ; KFD0-CC-EX1; KFD0-CS-EX1. ; KFD2-UT-EX1 (T/C);P-LB-1.C.123* * *KFD2-STC4-EX1 ; KFD2-STV4-EX1 ; KFD0-TR-EX1; KF -CRG-EX1.D; KFD0-RC-EX1;* * *KFD2-CR-EX1.203 ; KFD2-CR-EX1.303 ; KFD2-UT-EX1 (RTD);P-LB-1.D.1234*KFD2-PT2-EX1. ;P-LB-1.F.1236*KFD2-GU-EX1; KF -GUT-EX1.D;P-LB-2.A.1346* * * * *KFD2-STC4-EX2; KFD2-STV4-EX2- ; KF -SR2-EX2. ; KF -SOT2-EX2. ; KFD2-SH-EX1;* * *KFD2-SH-EX1.T.OP; KF -UFT-EX2.D; KFD2-VD-EX1. ; KFD2-VM-EX1. ;P-LB-2.B.1245* *KFD2-SCD2-EX2.LK; KFD0-CS-EX2. ; KFD2-VR-EX1. ;P-LB-2.D.123456KFD2-SRA-EX4; KFD2-ST2-EX2; KFD2-VR4-EX1.26;DCS、PLC 以及现场仪表的浪涌保护器应用指南AI, 二线制 24VDC/4-20mA 变送器，HART 或非 HART。括号为双通道浪涌保护器的第二通道，下同。8(6)7(5)2(4)1(3)2(4)1(3)8(6)7(5)24VDC250K-LB-1(2).30AO，4-20mA，HART 或非 HART。K-LB-1(2).30GI/P8(6)7(5)2(4)1(3)2(4)1(3)8(6)7(5)K-LB-1(2).30PI，二线制 24VDC/250mA。K-LB-1(2).30G8(6)7(5)2(4)1(3)2(4)1(3)8(6)7(5)DO，24VDC/250mA。K-LB-1(2).30K-LB-1(2).30G8(6)7(5)2(4)1(3)2(4)1(3)8(6)7(5)24VDCDI，二线制 24VDC。K-LB-1(2).30K-LB-1(2).30G2(4)1(3)8(6)7(5)24VDCK-LB-1(2).30G11T/C，RTD，二线制。2(4)1(3)8(6)7(5)K-LB-1(2).6GAI/PA，三线制 24VDC。58732132158724VDC信号0VK-LB-2.30DI，三线制 24VDC。PNP 和 NPN。K-LB-2.30G321K-LB-2.30GRTD，三线制。321K-LB-2.6G现场仪表。二线制，24VDC。包括变送器和阀门电位器、电气转换器，等。58758724VDC信号0V红（+）红（+）黄绿（地）黑（-）F*-LB-II/P黄绿（地）黑（-）F*-LB-I12浪涌保护器与齐纳栅配合应用。危险区安全区选择 1选择 2工厂等电位地现场地浪涌保护器与隔离栅配合应用。危险区安全区控制室地选择 1选择 2工厂等电位地现场地控制室地FF 现场总线。采用 FPC（FF 电源适配器 KLD2-PC-1.1.IEC）。H1 卡接线盒12DB-LBF-1.3434 FPC稳压电源配 DB-LB 接线底座13FF 现场总线。采用本安中继器（KLD2-PR-EX1.IEC1）。本安H1 卡1234+ 中继器接线盒DB-LBF-I1.34配 DB-LB-I 接线底座Profibus-PA 现场总线。采用 DP/PA 网桥（又称 DP/PA 耦合器 KFD2-BR-1.PA.93）。DP/PADP 卡1234+网桥接线盒DB-LBF-1.34配 DB-LB 接线底座Profibus-PA 现场总线。采用 DP/PA 安全网桥（又称 DP/PA 本安耦合器 KFD2-BR-EX1.3PA.93）。DP/PADP 卡1234+安全网桥接线盒DB-LBF-I1.34配 DB-LB-I 接线底座RS485 通讯。如 MODBUS-RTU，Profibus-DP 总线等。选用 BCT MOD ME 5 时，波特率可达 1.5Mbit/s。选用 BCT MOD MD HF 5 时，波特率可达 12Mbit/s。RS485通讯卡RS485RS4851234PN设备设备BCT MOD ME 5 或BCT MOD MD HF 5配 DB-LB 接线底座14P-LB 系列浪涌保护器的应用与 KF 系列隔离栅的应用紧密结合，一一对应。P-LB 系列浪涌保护器插在 KF系列隔离栅现场侧的端子上，浪涌保护器的端子代替隔离栅的端子与现场仪表连接。接线的端子号与隔离栅单独应用时保持一致。下表为 DCS 和 PLC 的 I/O 卡和现场仪表雷电防护常用浪涌保护器的技术参数：下表为现场总线、RS485 通讯和 24VDC 配电电源的雷电防护常用浪涌保护器的技术参数：15型号K-LB-1(2).*FN-LB-IFP-LB-IFS-LB-IP-LB-*30G306G6额定工作电压UN30V6V48V30V最大工作电压UC30V6V48V30V额定工作电流IN250mA最大浪涌电流（8/20s）Imax40kA额定浪涌电流（8/20s）Isn10KA线线保护电压UP45V12V85V45V线地保护电压45V500V12V500V500V线线反应时间tA1ns线地反应时间100ns频带宽fG40KHz端端电阻R0.3-0.5工作环境温度-30C +60C端子接线截面22.5mm2带 1 mm 截面导线 400mm 长22.5mm防护等级IP20IP67IP20安装方式标准 35mm DIN 轨道1/2”NPTPG13.5M20 x 1.5插在 KF 隔离栅的端子上型号DP-LBF-BCT MODDCO RK MD48BVT AD 241.34I1.34ME 5MD HF 5额定工作电压UN30V5V48V24V最大工作电压UC34.8V6V55V35V额定工作电流IN1A0.5A1A0.1A1.7A10A最大浪涌电流（8/20s）Imax20kA20kA3kA额定浪涌电流（8/20s）Isn10KA10KA1KA线线保护电压UP60V16V10V100V70V线地保护电压600V1KV8V10V650V700V线线反应时间tA1ns1ns线地反应时间100ns1ns100ns频带宽fG6.0MHz1.6MHz100MHz-端端电阻R1.810.4-工作环境温度-40C +80C端子接线截面22.5mm24.0mm防护等级IP20安装方式标准 35mm DIN 轨道DCS、PLC 以及现场仪表的浪涌保护器的基本电路、外形尺寸K-LB 系列浪涌保护器基本电路：K-LB-2.30；K-LB-2.6K-LB-1.30；K-LB-1.6 不含点划线内电路K-LB 系列浪涌保护器外形尺寸：F*-LB-I 浪涌保护器基本电路：K-LB-2.30G；K-LB-2.6GK-LB-1.30G；K-LB-1.6G 不含点划线内电路F*-LB-I 浪涌保护器外形尺寸：16P-LB 系列浪涌保护器基本电路举例：P-LB-1.D.1234 和 P-LB-1.F.1236。P-LB 系列浪涌保护器外形尺寸：17DP-LBF-1.34 浪涌保护器基本电路：BCT MOD ME 5 浪涌保护器基本电路：以上 4 款浪涌保护器外形尺寸：DP-LBF-I1.34 浪涌保护器基本电路：BCT MOD MD HF 5 浪涌保护器基本电路：DB-LB 和 DB-LB-I 接线底座浪涌保护器模块带接线底座的浪涌保护器DCO RK MD48 浪涌保护器基本电路和外形尺寸：BVT AD 24 浪涌保护器基本电路和外形尺寸：18过程控制系统避雷栅和浪涌保护器的安装方式配电系统的避雷栅和浪涌保护器通常安装在主配电盘或分配电盘中，