新型直击雷防护装置及系统的综合防雷.ppt

1、成都东方瀚易科技发展有限公司,新型直击雷防护装置及系统的综合防雷,目录,一、防雷技术标准综合防雷技术 1.1 综合防雷技术 1.2 外部防雷措施直击雷的防护(接闪器:针、网、带、线） 1.3 新的外部防雷措施新型直击雷保护装置不让闪电落下来的装置； 国内外动态； 1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点 二、新型直击雷保护装置的应用 三、感应雷防护,1.1、综合防雷技术,1.2.1 外部防雷措施接闪装置的局限性 接闪入地的过程中产生强大的电磁场也 引 来了更多的感应雷击。特别是微电子设备相对集 中的地方，感应雷击对设备的安全构成极大的威 胁。 避雷针的保护范围是不肯定的，常常可能绕 过避雷针

2、发生绕击。避雷针频繁的引雷入地还会 产生地电位反击、跨步电压等问题。 1.2.2 避雷针的接闪过程,1.2 外部防雷措施直击雷的防护,1.3.1新型防直击雷保护装置不让闪电落下来的装置 1.3.2 国外动态 新的思路:将雷电的下行先导能量在空中耗散（消散），使在局部不产生直击雷。这种消雷-不让闪电产生或在保护区没有闪电一直是人们的理想。从70年代以来欧美一些国家，包括中国、日本、韩国一直在为消除闪电的危害而努力。 七十年代美国有航天器遭受雷击损坏，促使人们开始了对消雷器的探索。美国的”闪电消除公司（LEA）”推出了“消散阵系统（DAS）得到了航天部门的广泛试用。,1.3 新的外部防雷措施新型直

3、击雷保护装置,英国的Francis & Lewis股份有限公司则用“消雷器”的名称大批量生产。 1973年Snyder引人注目地声称它的数千尖端组成的阵列已获得成功，可以消雷。 意大利ISPE公司1990年推出了LPD系列防雷器专利（美国欧洲专利）专利提供的防雷装置，能与雷电的先导相互作用，防止回击。 2011年日本HPT公司推出防雷设备“放散器”（Dissipation wire）装在楼顶代替普通避雷针。,1.3 新的外部防雷措施新型直击雷保护装置,1.3.3 国内动态 90年代国内出现了SLE半导体少长针消雷装置它利用电晕层中和雷电，能对下行雷主放电电流的抑制，对雷击次数具有消减作用。 2

4、008年国内出现了利用地电荷中和雷电、防止回击的新型直击雷保护装置。,1.3 新的外部防雷措施新型直击雷保护装置,1.3.4 国内的成功 第二炮兵装备研究院和东方瀚易公司联合研制生产研发了同样原理的产品。取得专利 专利号：ZL200620115493. 防闪电回闪保护装置 专利号：200920081702.1 加强型直击雷防护装置 2009年、 2010年在二炮装备部 “天幕-型直击雷保护装置”先后通过了成果鉴定和生产定型，获得了 总装备部军队科技进步二等奖,1.3 新的外部防雷措施新型直击雷保护装置,CPD-,HYPD-,HYPD-,HYPD-,1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,新

5、型直击雷保护装置的系列产品,1.4.1 新型直击雷保护装置主要技术指标,新型直击雷保护装置的系列产品的检测报告,1.4.2 新型直击雷保护装置的检测报告,1.4.2 新型直击雷保护装置的检测报告,避雷针接闪是其避雷针上感应的电荷反放电（上行先导放电)与雷云产生的梯式（级）下行先导形成闪电形成一个充满负电（对负地闪）荷为主的通道，称为电离通道或闪电通道，通过避雷针引电荷入地。 而“天幕“金属电极积累的电荷反放电后，高压大电流开关以纳秒级的速度关断天幕的接地通道，金属电极放出的电荷将“有去无回”，在空中破坏了下行先导产生闪电的条件。 “天幕”中和雷电的原理是不让雷电落下来，而避雷针是尽快的引雷电入

6、地。,1.4.3 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,原理 随着雷电先导接近金属 电极，由于电场静电感应 作用，在金属电极和大电 流开关上下部聚集符号相 反的电荷(见图1A）。,图1A 图1B,图2 工作原理图,1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,图3 新型直击雷防护装置中和雷电下行先导示意图,1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,当金属电极积累的电荷使其对地的电位差达到高压大电流开关的设定电压值时， 大电流开关导通，通过接地导线从地面向金属大气电极装载电荷，金属电极变成了单一的电荷，（见图B）。金属电极上装载的电荷，保证了上行先导对下行先导的瞬间（微秒级）中和能力。 当下行先导

7、对金属电极的电场强度达到 8.5kV/cm时金属电极上的电荷反放电出现上行先导，此时 上下行先导中和的瞬间金属电极对地电压低于设定电压值时大电流开关关断。,1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,上下行先导中和破坏了下行先导产生闪电的条件。 经过以上过程后，金属大气电极又回到开始时的状态，开始对雷电下行先导的下一次中和。在这一循环过程中加强型直击雷防护装置自动的有效地抑制了雷击的演变。,1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,新型直击雷保护装置的特点 1、天幕-直击雷保护装置将雷电对地面的闪击次数大幅度减少，也相应的大幅度的减少了从电源线、信号线、天馈线上的感应雷。它不但大大的减少了雷

8、电对人、畜、物的伤害和破坏。而且它解决了“脆弱”的微电子设备感应雷防护难题。 2、本装置采用了用地电荷中和雷电下行先导的原理，由于雷云下行先导的分布不是“密集”分布，下行先导被中和以后不大可能就近出现新的下行先导，故其保护角较传统避雷针大得多，达到70以上，这就大大降低了防雷的费用。 3、本装置采用了用地电荷中和雷电下行先导的原理，接地仅是地电荷向金属电极冲填电荷，没有传统避雷针（接闪装置）接闪时的大的雷电流入地，故本装置对防雷接地电阻要求不高。,1.4 新型直击雷保护装置的特点,图4 新型直击雷保护装置提前放电避雷针、普通避雷针比较,1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,新型直击雷保护

9、装置与提前放电避雷针、普通避雷针比较保护角也有明显的优势,图3可以看出： 1、提前放电避雷针和普通避雷针一样的是接闪针，保护角也是一样的。只是提前放电增加了高度，保护角是一样，但保护角加大。图中示出的两者在45下的保护半径。 2、CPD-新型直击雷保护装置中和上方的雷电下行先导，下行先导不是密集存在，因此有很大的保护角（70 ） ，其保护半径很大。,1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点,目录,一、防雷技术标准综合防雷技术 1.1 综合防雷技术 1.2 外部防雷措施直击雷的防护(接闪器:针、网、带、线） 1.3 新的外部防雷措施新型直击雷保护装置不让闪电落下来的装置； 国内外动态； 1.4

10、 新型直击雷保护装置的工作原理、特点 二、新型直击雷保护装置的应用 三、感应雷防护,替代传统避雷针和其它接闪装置有良好的效果 2.1 新型直击雷保护装置的应用 电力系统、石油化工行业、通信台站、气象、广电、军队等特别是高山土壤电阻率高的地区，都需要对地阻要求不高的大保护角防直击雷装置，都需要将雷电对地面的闪击大幅度减少，进而大大减少了从电源线、信号线、天馈线上的感应雷击。 特别是电力系统中的输变电系统，停电事故，有超过50%是雷击线路造成的。直击雷过电压对电力系统危害最大，输变电系统的铁塔上的避雷线不能有效的保护铁塔下的高压绝缘子，,二、新型直击雷保护装置的应用,遭受直接雷击，易发生打坏绝缘子

11、、打坏高压避雷器或跳闸，造成停电事故。天幕系列产品在四川电网公司19个电业局，已有上千台的应用案例。 发电厂主厂房、主控室和配电装置室一般不装避雷针（线），是为了避免感应雷过电压或反击使继电保护误动作或造成绝缘损坏。而且随着无人值班变电站的增加，微电子设备的安全运行，防止感应雷过电压的要求更为迫切。 2.2 现代化的新型建筑都在向智能化努力，各种通信设备、电子设备、智能化建筑的电子系统都是利用微机、芯片和高集成度的制作，感应雷击都会威胁到设备的正常工作。,二、新型直击雷保护装置的应用,因此，大幅度减少常规避雷针接闪（引雷入地）时所产生的大量的感应雷击。都需要将雷电对地面的闪击大幅度减少，进而大

12、大减少了从电源线、信号线、天馈线上的感应雷击。新一代防雷装置大保护角防直击雷装置，将是最佳的选择。军用市场前景广阔。 2.3 四川电业局输变电系统天幕的应用案例 输变电系统的铁塔上的避雷线不能有效的保护铁塔下的高压绝缘子，高压避雷器或跳闸，造成停电事故。仅在四川21个地市的20个电业局安装了近2000台天幕得到了良好的效果。,二、新型直击雷保护装置的应用,二、新型直击雷保护装置的应用,二、新型直击雷保护装置的应用,2.5.3 保护角计算 保护角按70计算，公式： 也可以用下公式计算天幕 保护半径： Rxtg(h-hr) 其中 Rx保护半径 保护角（通常选70） h天幕架设高度 hr被保护物高度

13、 也可用作图法计算避雷针 和新型直击雷保护装置的 保护半径，右图可以“装置” 保护半径明显优势。,二、新型直击雷保护装置的应用,国外同类型产品在海上的应用,二、新型直击雷保护装置的应用,3.1 感应雷防护二次雷的防护 为什么按防雷标准作的还是不能完全解决问题。 电力信息系统是指电力系统内各种形式的电子系统，包括计算机、通信设备、控制系统等。因为从EMC观点看，电子设备、信息设备和信息系统是同一类型的设备和系统，雷电电磁脉冲防护LEMP将直击雷之外的雷击灾害的防护也包括在内。电力信息系统雷电电磁脉冲的防护所涉及的防雷范围、技术措施等要比直击雷的防护更复杂。实际上电力信息系统也好电子信息系统也好，

14、雷电电磁脉冲的防护也是属于EMC的一部分。只不过雷电电磁脉冲对信息系统的干扰是唯一可能损坏信息系统设备的干扰。,三、感应雷防护,目录,一、防雷技术标准综合防雷技术 1.1 综合防雷技术 1.2 外部防雷措施直击雷的防护(接闪器:针、网、带、线） 1.3 新的外部防雷措施新型直击雷保护装置不让闪电落下来的装置； 国内外动态； 1.4 新型直击雷保护装置的工作原理、特点 二、新型直击雷保护装置的应用 三、感应雷防护,三、感应雷防护,3.2避雷带与避雷针在“建筑物防雷设计规范”中都是可以使用的接闪器。在站场中应用的效果有较大的差别： 避雷针接闪雷电流泄放点距离建筑物内或站场上的电子电气设备距离较远，

15、故雷电流在雷电流泄放入地过程中，产生的感应场比较弱，地电位反击也较低。而建筑物上的避雷带的直击雷泄放点距离电子、电气设备近得多，其感应雷较强。 雷电流产生的地电位反击也会大得多。 建筑物上的避雷带面积很大，接闪概率比较高，感应雷次数也高。,雷电脉冲击的入侵途径： 1） 接闪装置接闪后雷电的脉冲大电流入地过程中产生的感应雷击； 2）脉冲大电流入地在接地电阻上引起地电位反击； 3）感应雷击在电力线、信号线、天馈线感应过电压； 4） 雷电击在架空电力线上； 5）雷云之间放电在电力线上引起感应雷；,三、感应雷防护,雷电脉冲击的入侵途径多，加上直击雷雷电流的范围宽10kA200kA,也就是感应雷的强度范

16、围也很宽，加上雷电感应的距离因素、设备仪器对雷电的承受能力。二次雷击的防护是很复杂的。至今为止，防雷的标准无数（国际标准、国标、行标、），用户防雷厂商经常说的话：为什么按防雷标准作的还是不能完全解决问题。,三、感应雷防护,三、感应雷防护,3.2 感应雷防护二次雷防护的 发展方向 3.2.1 在需要保护区域内不让产生直击雷，大 幅度的减少直击雷也就大幅度的减少了强感应雷（虽然雷云之间的闪电产生的感应雷还没有解决的可能）。 3.2.2 参考防雷标准，针对你的电子设备、仪器所能承受的雷电流和电压，选用或专门设计你所需要的各种防感应雷避雷器。 3.2.3 贵重的电子设备、仪器防感应雷必需走精细保护的路。,安装在不同位置的SPD要求,安装 位置 线路入口 分配端 设备端,国际标准10/350 s 8/20 s 8/20 s 1.2/50 s I