电源线路浪涌保护技术

MTL-SD 系列控制信号SPD 广泛应用于过程控制系统I/O线，通信，网络等。 特点：性能优越，超薄设计。
可以与安全栅一起使用，适用于2、3线制。 Imax=10KA (8/20us) Up<60V@3KA Il< 5μA Ta<1ns
MTL-ZoneBarrier 系列控制信号SPD 广泛应用于过程控制系统I/O线、网络、通信、同轴电缆， 直流电源24V。 特点：性能价格优越，1、2、3通道。
V PK
90%
50%
10%
1.2µs
t
50µs
1.2/50s 开路电压波形
建筑物防雷区（LPZ）划分
高度暴露区域
Cat A
6kV /500A
低度暴露区域
Cat C 20kV / 10 kA
Cat B 6kV/ 3kA 中度暴露区域
ANSI/IEEE C62.41的区域分类
电源系统的分级防护
浪涌保护器配置原则： 最重要设备或系统 次重要设备或系统 价格昂贵的设备 高暴露在室外的设备
80-150KA
>65KA <40KA
<10KA
电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值
电源保护
• Service Entrance • Main Distribution Boards • Local Panels
数据信号保护
• Field Signal Lines • Field Transmitters • Data Highways
IEC61312 Protection against lightning electromagnetic impulse （雷电电磁脉冲防护）
IEC61644 Surge protective devices connected to telecommunications and signaling networks（电信及信号网络的浪 涌保护器）
浪涌的危害
1、系统瘫痪，设备停机，产品质量下降导致商业竞争力减弱。 2、设备寿命降低，可靠性下降，造成成本上升。 3、员工的生命安全可能受到威胁。 4、由于微电子技术的迅猛发展，超大集成电路的应用，这些元
件的抗浪涌能力很低是造成设备损坏的主要原因。
<1µJ
系统间出现浪涌的原因之一：电阻耦合方式
系统间出现浪涌的原因之二：电感耦合方式
中华人民共和国建设部 2004年3月1日
主要介绍内容：
什么是瞬时浪涌电压？ 什么原因导致浪涌？ 浪涌保护器的工作原理是什么？ 浪涌保护器的解决方案? 如何达到浪涌保护系统良好的接地？
什么是浪涌？
浪涌是瞬态的过电压、过电流。 它有两种形式：脉冲型和振荡型
浪涌的起因
雷电引起感应雷，雷电侵入波，静电放电，大功率设备的启 停，工程设计不完善，如接地不合理，没有安装防浪涌装置等。
浪涌保护器的工作原理 :
将浪涌电流引入地下 将输出电压钳制在一个安全的水平上 不能阻止雷电的发生，但能防止其造
成破坏。
浪涌保护器的工作原理
SD系列浪涌保护器内部结构
远程监控电路 （和浪涌保护电路分开）
冗余
LED 状态 指示器
机械状态 指示器
短路熔断保护 可以承受75kA 浪涌电流
大模块3端子MOV
建设部关于发布国家标准 建筑物电子信息系统防雷技术规范的公告 现批准建筑物电子信息系统防雷技术规范为国家标准，编号为 GB50343-2004，自2004年6月1日起实施。第5.1.2、5.2.5、5.2.6 、5.4.1（2）、5.4.10（2）、7.2.3（款）为强制性条文，必须严
格执行。
本规范由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发 行。
国家行业标准：GB50057-1994 GB50343-2004 GB15599-95 GB7450-87
建筑物防雷设计规范 建筑物电子信息系统防雷技术规范 石油与石油设施雷电安全规范 电子设备雷击保护导则
中华人民共和国国家标准 GB50343-2004
建筑物电子信息系统防雷技术规范 中华人民共和国建设部公告 第215号
Imax=10KA（8/20us) Up<43V@3KA
Il< 5μA Ta<1ns
MTL-SLP 系列控制信号SPD 广泛应用于过程控制系统I/O线、网络、通信，ProfileBus。 特点：性能价格优越，高雷电流容量，使用于强雷区
2004年，福建炼油厂DCS 因感应雷被击毁I/O卡多块，故障中断 工作24小时。
2004年9月23日，位于四川的我国西南地区最大的石油商品库在 输油过程中突然发生“闪爆”，炸坏了一排办公平房，导致多名 职工受重伤。
防雷接地依据的标准和规范
IEC相关标准：IEC61024 Protection of structures against lightning（建筑物的防 雷）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子系统故障分析
国内过程控制系统雷击损坏事故越来越引起关注：
1998年8月12日，黄岛油库5号罐遭雷击起火，之后又引爆了4个 油罐，造成19人死亡，78人受伤，烧掉原油3.6万吨，直接经济损 失3540万元。
2002年6月，宁波大榭石油某液化天然气终端站DCS遭雷击， 100 门程控电话，DCS服务器，ESD多块I/O卡件被感雷击毁， 损失近100万元。
90kA Rated
热熔保护 UL1449 2nd
Lightning strike to simple plant
100kA 10s A
100kA 10s 0.1H/m 1kV/m
10kA 10s 0.1H/m
Control
100V/m
room B
感应电压 V=L*(di/dt)
Well bonded plant
系统间出现浪涌的原因之三：电容耦合方式
系统间出现浪涌的原因之四：电磁感应
采用年平均雷暴日表征雷电活动的频率
测试标准
90% 50%
I PK 标称值：150KA
8/20 s 短路电流脉冲
10%
8µs
t
20µs
ANSI/IEEE C62.41 CAT B: 3KA； CAT C: 10KA；
测试标准
Earth (very variable structure and impedance)
有效距离
有效距离= 任何两接地点间的物理距离
规则：如果满足下面条件，需要安装浪涌保护器 水平距离>100m; 垂直距离>10m
防雷保护的主要原则
• 浪涌保护器安装位置离保护设备越近越好 • 等电位连接 • 所有的外接线路进行防雷保护 • 良好的接地系统