1、中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心一、雷电入侵的途径及过电一、雷电入侵的途径及过电压的形成压的形成中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心雷电产生原理雷电产生原理l雷电一般发生在云层之间，有时也发生雷电一般发生在云层之间，有时也发生在云层与大地之间。在春夏雨季，由于在云层与大地之间。在春夏雨季，由于空气磨擦的原因，积雨云一般会带有大空气磨擦的原因，积雨云一般会带有大量的电荷，当带有相反极性的云层距离量的电荷，当带有相反极性的云层距离较近时，二者之间会出现强烈的放电现较近时，二者之间会出现强烈的放电现象，这就是雷电，如图所示。象，这就是雷电，如图所示。l当带有大量电荷的云层离地面（
2、特当带有大量电荷的云层离地面（特别是地面上的较尖的导体）较近时别是地面上的较尖的导体）较近时，地面靠近云层处会感应大量的相，地面靠近云层处会感应大量的相反电荷，当距离足够近时，云层与反电荷，当距离足够近时，云层与地面之间也会出现强烈的雷电放电地面之间也会出现强烈的雷电放电，如图所示。，如图所示。 中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心雷电入侵途径雷电入侵途径直击雷或邻近雷击直击雷或邻近雷击:击在外部防雷系统，如保护框架（工业装置上击在外部防雷系统，如保护框架（工业装置上.）电缆上等。）电缆上等。浪涌电流在接地电阻浪涌电流在接地电阻Rst上引起电压降。上引起电压降。闭合环路感应产生过电压闭
3、合环路感应产生过电压信息系统信息系统电源系统电源系统L1L2L3PEN20 kVRst2c1a1b12a2b11a1b远处雷击远处雷击:击在远处架空输送线缆击在远处架空输送线缆上上雷云之间的放电通过架雷云之间的放电通过架空线缆引起感应雷电波空线缆引起感应雷电波及过电压。及过电压。在野外在野外,雷电击中通信线雷电击中通信线缆缆2a2b2c中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心保护级别保护级别雷电流峰值雷电流峰值. kAI200II150III - IV100Lit.: IEC 61024-1-1RstE = Rstit举例举例:E = 100 kA 1 = 100 kV 10/350 s波
4、形波形雷电过电压的计算雷电过电压的计算中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心100 kA100 kV100 kV100 kV230 V230 V1 雷电击中建筑物引起的破坏性电压反击雷电击中建筑物引起的破坏性电压反击中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心雷电击中建筑物雷电击中建筑物1引起建筑物引起建筑物1与与2 之间的过电压之间的过电压通信线缆通信线缆i建筑物建筑物1建筑物建筑物2U1几百几百kVi2U20 Vi1中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心邻近建筑物之间危险的浪涌雷击邻近建筑物之间危险的浪涌雷击100 kA12.5 kV50 kV12.5 kA25 kA12.5
5、kV通信通信线缆线缆OV230 V25 kA12.5 kAWater / Gas50 kA1 12.5 kA1 12.5 kA1 230V中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心雷击电流分配模型雷击电流分配模型100%等电位连接排等电位连接排50%通信系统通信系统电源系统电源系统金属管线金属管线外部防护外部防护接地系统接地系统50%50%中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心由于雷击电流上升率由于雷击电流上升率 i/ t在回路中引起的感应电压在回路中引起的感应电压=下引线绕行形成的回路下引线绕行形成的回路 s1.=下引线与线路形成的回路下引线与线路形成的回路 s2.=线路回路线路回路
6、 s3.建筑物建筑物s3s2s1i / t雷击电流雷击电流时间时间TimetUti下引线下引线中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心正方形回路的互感正方形回路的互感M10.010.030.10.31310a mHM11001010.10.010.001q = 16mmq = 50mmitqUaa与雷击电流下引线相关的回路与雷击电流下引线相关的回路中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心正方形回路的过电压计算正方形回路的过电压计算 ikA 150 tsq = 50mmU10m10m电气安装的保护导体电气安装的保护导体M1 16 HU = 16 150 = 2400 kV与雷击电流下引线
7、相关的回路与雷击电流下引线相关的回路中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心as1010.10.010.0010.1 10-30.01 10-30.10.3131030s mHM2a = 10ma = 3ma = 1ma = 0,3ma = 0,1ma = 0,03ma = 0,01mUita正方形回路的互感正方形回路的互感M2与雷击电流下引线相邻的正方形回路与雷击电流下引线相邻的正方形回路中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心正方形回路的过电压计算正方形回路的过电压计算 ikA 150 tsU10m1m M2 4.8 HU = 4.8 150 = 720 kV10m与雷击电流下引线
8、相邻的正方形回路与雷击电流下引线相邻的正方形回路中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心b0.10.3131030s mnHmM31001010.10.010.001b = 10mmb = 3mmb = 1mmUitsl并行电缆回路互感并行电缆回路互感 M3与雷击电流下引线并行的并行电缆回路与雷击电流下引线并行的并行电缆回路中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心并行电缆回路互感并行电缆回路互感 M3 ikA 150 tsU3mm通讯线通讯线1mM3 0.60 nH/mU = 0.60 10 150 = 900 V10m与雷击电流下引线并行的并行电缆回路与雷击电流下引线并行的并行电缆回
9、路中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心s m并行电缆回路互感并行电缆回路互感 M4与雷击电流下引线垂直的并行电缆回路与雷击电流下引线垂直的并行电缆回路sl0.10.3131030nHmmM4Uitbl = 10ml = 3ml = 1ml = 30ml = 100m1010.10.010.001中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心并行电缆回路互感并行电缆回路互感 M4 ikA 150 ts通讯线通讯线1mM4 0.48 nH/mmU = 0.48 3 150 = 216 V3mmU10m与雷击电流下引线垂直的并行电缆回路与雷击电流下引线垂直的并行电缆回路中兴通讯可靠性测试中心中
10、兴通讯可靠性测试中心在环形回路中引起的最大感应电压在环形回路中引起的最大感应电压ass di s = ku2 max. dt (di / dt) max.距离距离s100 kA/sa=10 m500 kVs=1 mku2=5000VkA/s中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心s di s = ku3 l max. dt (di / dt) max.距离距离s100 kA/sb=3 mm600 Vs=1 ml=10 mku3= 0.6Vm kA/sbsl在环形回路中引起的最大感应电压在环形回路中引起的最大感应电压中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心雷击引起的感应过电压强度雷击引起
11、的感应过电压强度距离小于或等于距离小于或等于 0.1, 1 and 10 km1011020111002000.1110002000中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心二、系统防雷机理二、系统防雷机理中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心2.1 防雷区（防雷区（LPZ）中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心Intermediate floor防雷区概念防雷区概念 Lightning Protection Zone（LPZ） 电源系统电源系统信息网络系统信息网络系统电源系统电源系统局部汇流排设备再次层屏蔽室内次层屏蔽基础接地极加强筋防雷等电位连接防雷等电位连接 雷电流雷电流S
12、PD局部等电位局部等电位过压保护器过压保护器 SPD空调装置空调装置接闪系统接闪系统M摄像机摄像机灯光灯光插座插座“滚球半径滚球半径 20 m防雷保护区防雷保护区4-23(yy-M-d)中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心RRRRR滚球法的应用（滚球法的应用（IEC61024-1 ）R中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心2.2 室外防雷室外防雷中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心避雷针避雷针下引线下引线接地系统接地系统 h滚球滚球r避雷系统的位置避雷系统的位置保护角度保护角度网孔网孔中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心外部防雷系统外部防雷系统(接闪系统接闪系统,
13、引下线引下线, 基础接地极基础接地极)基础接地极基础接地极中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心安装在天线架上的天线安装在天线架上的天线保护角度保护角度 根据根据IEC 61024-1 (第第2版版) 表表3中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心安装在天线架上的天线安装在天线架上的天线 (实例实例)中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心室外基站的保护室外基站的保护必须位于必须位于LPZ0B区域区域线槽线槽LPZ 0BR = 45 mLPZ 0ALPZ 0A基站基站LPZ 1天线架天线架子架木板子架木板中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心基站通过避雷针防止直接雷击基站通
14、过避雷针防止直接雷击R = 45mLPZ 0ALPZ 0BLPZ 1中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心建筑物无防雷系统时的等电位连接建筑物无防雷系统时的等电位连接基站基站线槽线槽天线架天线架子架板子架板中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心建筑物无防雷系统时的等电位连接建筑物无防雷系统时的等电位连接线槽线槽基站基站等电位连接线等电位连接线天线架天线架子架板子架板中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心建筑物无防雷系统的等电位连接建筑物无防雷系统的等电位连接线槽线槽基站基站天线架天线架子架板子架板中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心建筑物有防雷系统的等电位连接建筑物有
15、防雷系统的等电位连接线槽线槽天线架天线架基站基站防雷系统防雷系统子架板子架板中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心室外天线与电缆的布设室外天线与电缆的布设中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心室外天线与电缆的布设（细节）室外天线与电缆的布设（细节）中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心室外天线与电缆的布设（无避雷针）室外天线与电缆的布设（无避雷针）中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心铁塔下的基站设备铁塔下的基站设备LPZ 0ALPZ 0BLPZ 1基站基站中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心2.3 室内防雷室内防雷中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心进
16、出线缆端口的防雷等电位连接进出线缆端口的防雷等电位连接Z阴极保护输送管阴极保护输送管基础接地极基础接地极等电位汇流排等电位汇流排水管水管电源电源外部防雷系统外部防雷系统3-41(2022-6-7)中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心设备的等电位保护设备的等电位保护中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心室内基站设备的等电位连接室内基站设备的等电位连接kWh/电源馈电电源馈电通信线通信线主等电位连接带主等电位连接带防雷配电箱防雷配电箱基站基站等电位连接带等电位连接带防雷接线盒防雷接线盒16 mm主等电位连接带主等电位连接带16 mm屋顶屋顶16 mm中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠
17、性测试中心根据根据IEC的过电压类别的过电压类别正确地应用避雷器与过压保护器正确地应用避雷器与过压保护器高能量避雷器过压保护器安装于插座口过压保护器安装于设备内部过电压类别(DIN VDE 0110-1/IEC 60664-1)额定冲击电压 4 kV约 1 kV避雷器 保护级别 usp约1 kVkWh电表过压保护器安装于分配电箱柜IIIIIIIV 1.5 kV6 kV4 kV2.5 kV1.5 kVHAKIV230/400 V8-44(yy-M-d)中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心DEHNguardTyp 275DEHN避雷器与过压保护器配合的最小距离避雷器与过压保护器配合的最小距
18、离DEHNportBlitzstromableiterDEHNL1L2L3N高能量避雷器高能量避雷器DEHNport过压保护器过压保护器DEHNguard线缆长度线缆长度 5 m* *如果如果PE线与主线在同一线缆中，线与主线在同一线缆中，则线缆长度要要求则线缆长度要要求 15 m7-45(yy-M-d)中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心分级保护根据规范分级保护根据规范DIN VDE 0845 第一部分第一部分退藕器件如:电阻,电感,电容,滤波器等tutu粗保护如:放电管保护精细保护如:TVS中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心3 总结总结中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性
19、测试中心3.1 室外设备防雷要点室外设备防雷要点D）良好的防雷系统一般为良好搭接并接良好的防雷系统一般为良好搭接并接地的等电位体，中间的网孔应尽量小，可地的等电位体，中间的网孔应尽量小，可以起到一定的屏蔽作用。以起到一定的屏蔽作用。A）设备必须置于防雷系统的保护范围内设备必须置于防雷系统的保护范围内B）防雷系统的保护范围根据滚球法确定防雷系统的保护范围根据滚球法确定C）滚球的半径一般为滚球的半径一般为2040m中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心3.2 室内设备防雷要点室内设备防雷要点一次防护一次防护A）一次防护的机理是等电位保护；一次防护的机理是等电位保护；B）所有电缆出入建筑物时必
20、须有避雷器到地所有电缆出入建筑物时必须有避雷器到地C）所有避雷器的反应时间必须低于所有避雷器的反应时间必须低于50nsD）等电位体必须有非常低的阻抗等电位体必须有非常低的阻抗E）对接地电阻的要求不是非常严，当然能小对接地电阻的要求不是非常严，当然能小于于1欧姆更好，这样雷击电流泄放要快一些，欧姆更好，这样雷击电流泄放要快一些，等电位存在的时间和幅度也要小一些。等电位存在的时间和幅度也要小一些。中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心3.3 室内设备防雷要点室内设备防雷要点二次防护二次防护A）二次防护主要目的是将浪涌电流旁路到地，从而二次防护主要目的是将浪涌电流旁路到地，从而避免过电压冲击内
21、部电路；避免过电压冲击内部电路；B）二次防护的主要器件有压敏电阻、二次防护的主要器件有压敏电阻、TVS等；等；C）防护器件应尽量靠近被保护端口；防护器件应尽量靠近被保护端口；D）选择压敏电阻需要注意其最大不动作电压、最高选择压敏电阻需要注意其最大不动作电压、最高残压、额定峰值脉冲电流、标称工频电流等参数；残压、额定峰值脉冲电流、标称工频电流等参数；E）选择选择TVS需要注意其峰值脉冲电流、脉冲持续时需要注意其峰值脉冲电流、脉冲持续时间、额定不动作电压、最大电容等参数。间、额定不动作电压、最大电容等参数。中兴通讯可靠性测试中心中兴通讯可靠性测试中心3.4 室内设备防雷要点室内设备防雷要点一次防护与二次防护的配合一次防护与二次防护的配合A）一次防护安装在电缆进入建筑物处，二次防护一次防护安装在电缆进入建筑物处，二次防护安装在设备端口内，二者之间距离最好大于安装在设备端口内，二者之间距离最好大于5m；B）当二者距离较近时，可以在二者之间串联电感当二者距离较近时，可以在二者之间串联电感（15uH左右）；左右）；C）一次防护的启动电压要略高于二次防护的启动一次防护的启动电压要略高于二次防护的启动电压；电压；D）一次防护的通流量应远大于二次防护的通流量一次防护的通流量应远大于二次防护的通流量
