隔离式防雷技术

隔离防雷技术一种区别与传统泄放式防雷的技术,由电源隔离抑制器、接地 隔离抑制器、泄放单元和接地体组成,主要特点是超低残压,超低残流,有效抑 制雷击引起的地电位反击。
1.1工作原理:隔离式防雷技术,指在电子信息系统中,避免雷电入侵所采用的 一种包含电源隔离、接地隔离、泄放单元和接地体的防护系统,其本质是通 过隔离抑制器,降低进入电子电气设备系统的雷电冲击强度,同时通过泄放 单元和接地体将雷电能量对地泄放,实现超低残压、超级残流达到电子电气 设备防雷保护效果。
1.2系统组成:隔离式雷电防护系统主要包含4个部分,分别是:电源隔离抑制 器、接地隔离抑制器、泄放单元和接地体,系统原理如图1示。
1隔离是防雷系统工作原理
隔离抑制器 Isolation suppressor device
指对雷电产生高阻抗,抑制雷电能量进入被保护设备的一种装置,隔离 抑制器主要包括电源隔离抑制器和接地隔离抑制器。
电源隔离抑制器 Isolation suppressor devices for power
指一种串联在供电(交流或直流)线路中,对线路上的雷电产生高阻抗,抑 制雷电能量向设备传播的一种装置。
接地隔离抑制器 Isolation suppressor devices for earthing
指一种串接在总接地排之前,分别隔离防雷接地与其他接地(包括工作 接地、保护接地),抑制雷电能量向设备传播的一种装置。
泄放单元 Discharge unit
指一种并联在供电线路中,提供雷电能量泄放通道的一种装置,至少包含一 种防雷元件。
1.3主要参数
1)冲击残压水平 Discharge residual voltage,U
res
当最大放电电流(Imax)冲击防护装置时,在装置输出端的雷电压峰值。
2)    隔离残流水平 Isolated residual flow,I
res
当最大放电电流(Imax)冲击防护装置时,进入负载的雷电流峰值。
3)    地线分流比 Earthing split ratio
当入侵雷电流沿建筑物或供电线路泄放单元下地网时,工作地和保护地 上分流的雷电流与总雷电流的比值。
1.4作用与特点
隔离式防雷技术主要保护方式是供电线路的防护和地电位反击的防护。
1)    供电线路防护:电源隔离抑制器抑制从供电线路入侵的雷电能量,并通 过泄放单元泄放入地,在接地隔离抑制器的配合作用下,显著降低了被 保护设备所承受的雷电残压和残流,从而保护了设备安全运行;
2)    地电位反击防护:接地隔离抑制器抑制由地网反击的雷电能量,保护设 备隔离式分组接地装置中设置相应的防雷、工作和保护接地排,在其中 的工作和保护地排上加装对雷电浪涌起抑制作用的接地隔离抑制器,有 效抑制了雷电流入地引起地电位反击的雷电能量,降低了被保护设备所 承受的雷电残压和残流,从而保护了设备安全运行。
1.5隔离式防雷技术测试与验证
1、    通过中国电信广州研究院网络运行质量评定实验室主导测试,对“综合防护 箱防地电位反击”进行测评;
2、    由南方电网广电电网有限责任公司电力科学研究院主导,对“联合接地阻断 箱”的接地网冲击电流试验;
3、    由中国气象局广州热带海洋气象研究所主导,通过引雷方法,将大自然雷电 导入试验通道,验证隔离式防雷技术实际的防雷效果;
4、    由中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室主导,在 中国科学院大气物理研究所山东人工引雷实验基地进行测试通过引雷方法,将大 自然雷电导入试验通道,验证隔离式防雷技术实际的防雷效果。
经试验数据同时表明:在接地电阻值为102Q的条件下,深圳远征的隔离式防 雷技术产品对雷电泄放的效果基本等同于传统防雷技术在接地电阻为6.3Q条 件下的雷电泄放效果。
1.6从哲学角度的防雷分析
治理洪灾与治理雷灾在哲学角度存在相似的道理,在我国历史上,治理洪灾有两个家喻 户晓的典故,即大禹治水和李冰主持修建的都江堰,大禹治水拓宽河道,是“堵”不如“疏”
的原理,李冰治水,将水患严重的岷江分为内外江,是“堵、疏”结合的原理。中科院高级 工程师马宏达老师也曾用都江堰的防洪原理来解释电磁屏蔽原理。
1.7传统雷电防护技术原理体现的哲学思想一一“疏”
传统雷电防护采用引导雷电流快速泄放到地的原理,以低导体电阻、低SPD残压以及低 接地电阻来建立雷电对地快速泄放通道,实现引导尽量多的雷电流入大地而尽量少雷电流进 入电力和通信系统的目的,总结来说,这种防雷保护原理采用的是“疏”的哲学思想。建立 洪水流散通道与富兰克林避雷针建立闪电流散通道原理相同。
但认为“疏”得越彻底就一定更好的观点是不科学的,一味强调“疏”的力度,必然会 带来其他不良后果。总所周知,大地接地网必须使用大量钢材、铜材等金属做泄流导体,并 填埋大量降阻剂等化工材料提升土壤导电率,还得占用大面积土地,形成了对金属材料和土 地资源的大量消耗,还产生了严重的土地污染问题,这个问题已经引起国家的重视,在我国 土壤污染防治法律中对接地地网的环境保护有了明确要求。而且为了 “疏”得彻底,把SPD 残压定的低低的,反而造成SPD自燃起火,这种因SPD动作电压过低而引发通信机房重大火 灾的案例不是少数了,必须引起人们的反思了。
在移动通信系统中,通信工程建设存在的“建设速度慢、综合造价高”等“痛点难 点”问题,在一定程度上就是由于建设接地网引起的。
1)    传统雷电防护技术的接地网占地面积为设备占地面积的数倍,这是导致选 址
难的一个重要因素。接地网占地面积过大问题增加了建设方同业主、物业、土地 管理、城建管理等多部门的协调难度。这种情况主要集中表现在城市和人口密集区, 因为安装点、接地网敷设土地、通信网覆盖区域三者很难同时满足。
2)    传统雷电防护技术要求接地网达到规定的接地电阻值或者较大的占地面积。为此, 现场不间断施工要超过3天,而协调费、征地费、工程费等达到1 ~2万元。由于实 际作业中很难达到标准,施工方常常采用简单做法,这直接导致在运行过程中雷击 和接地故障增多,加大了维护工作量和维护费用。这类情况集中出现在雷击高发区、 接地困难的高山站、农村站以及施工困难的城市站。
3)    传统技术多头管理、多处资金投入,加大了建设和维护成本。传统的防雷工程管理 由土建部门负责建设阶段的防雷和接地网建设,维护部门负责运营过程中的防雷工 作,选用的技术常常由于部门的分工而导致不统一,重复建设和工作增多。
1.8隔离式防雷接地技术原理的哲学思想一一 “疏、堵”结合
都江堰水利工程有鱼嘴、宝瓶口和飞沙堰组成,鱼嘴分流,宝瓶口阻流,飞沙堰限流的 工作
原理;隔离式防雷接地技术由一级泄放单元、隔离抑制器、二级泄放单元、接地隔离抑 制器组成,其中一级泄放单元分流,抑制器阻流,二级泄放单元限压,隔离式防雷技术和都 江堰水利工程工作原理相类似。
隔离式防雷接地技术将接地、防雷技术融合在一起,采用“疏、堵结合”的都江堰式哲 学思想。
1)    “堵”的作用,阻断雷电流入侵的两个通道,从线路入侵和地电位反击。
1在电源进入站点通道上安装对雷电流有隔离阻断作用的精密防雷设备,阻止了强 雷电沿电源进局通道入侵通信电子设备系统;
2在接地系统的保护地、工作地上安装对地电位反击电压有隔离阻断作用的精密防 雷设备;
2)“疏”的作用,最大限度泄放雷电流。
1第一级电源浪涌保护器对地泄放雷电流;
2对接地系统的防雷地则不加任何阻断设备,让雷电流快速入地;
3)在地线系统上形成了“疏、堵结合”的综合防雷系统,阻止了雷电地电位反击电压 沿地网地线入侵通信电子设备系统。
“疏、堵结合”的防护原理因为有“堵”的力量与“疏”的力量配合使用,对“疏”的 彻底性要求比全靠“疏”的保护方式要宽松得多,都江堰是最成功的案例证明。同样,在通 信采用“疏、堵结合”的防雷接地方式,在“疏”的方面也不再像传统雷电防护技术这 么严了,不再像传统雷电防护技术一样强求必须有低电阻的金属导体、低残压的SPD、低阻 值的接地网,大大简化了防雷工程,特别是地网工程,在一定条件下完全可以利用机房和安 装通信设备的塔杆、一体化机柜的地脚螺钉、灯塔基础等金属结构作为简易接地装置,达到 同样的防雷效果。
这种全新的雷电防护方式将现场的工程施工转变成设备安装,从而达到“降低选址难度、 加快建设速度、免维护和改造、减少雷击故障、节约总建维成本”的效果。
哲学思想    治理洪灾与治理雷灾
内电超大电流,电流流过之处,如洪峰过境,破坏极强! ! !之堂2

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