05-AN5006-20雷击浪涌防护简介.ppt

内容 雷电及其保护机理 雷击浪涌保护设计准则 AN5006-20设备电源及地连接 雷电电流模型 浪涌电压对设备侵害后果 部分或整体损坏 干扰正常功能，无法完成正常使用效果 设备加速老化，缩短寿命 雷电及其保护机理 雷电的产生 雷电是放电路径长度为数千米的瞬时大电流放电。 雷雨云中空气的流动、翻滚和摩擦产生强烈的静电荷区，当电荷及相应的电场强度大到足以使空气击穿时，就产生了雷电。 雷电可以发生在云内、云间、云地间或云与空气之间。 云对地雷电的一次闪击，平均持续时间为5.5μs，最大峰值电流达150KA，最大di/dt达32KA/μs。 雷电及其保护机理 雷电的效应 机械和热效应 上升速度快、峰值幅度高的雷击电流，会产生强大的电磁力，使放电通道上的金属部件损坏或扭曲。 雷电流产生的热量足以使放电通道上的金属部件熔穿或烧成孔洞、使金属部件的连接点如螺丝和焊点熔化。 雷电及其保护机理 雷电形式及雷电效应 直击雷——雷电对建筑物、结构物和户外设备直接放电。会对放电点的物体造成毁灭性的打击。 感应雷——在邻近导体（架空线和地下电缆、云层间）产生放电。 LEMP （雷击电磁脉冲辐射） ——雷电产生的静电场、电磁场、雷电波或感应电压、地电位反击等。 雷电会严重干扰电子通讯设备的正常工作，使绝缘击穿、参数劣化、元器件失效、设备故障甚至烧毁。 雷电及其保护机理 雷电对电子通讯设备的危害 某无线通讯设备，在运行现场遭受雷击，80%的功能板损坏，螺丝孔烧熔，设备瘫痪。 PCS(Personal Communications Service )产品，在运行现场遭受雷击，损坏几百块功能板，造成设备大面积故障，运营商和设备供应商均遭受重大损失。 雷电及其保护机理 电子通讯设备的雷击浪涌保护分为等电位连接和接地泄放。 等电位连接：通讯设备附近的金属构件如水管、燃气管、走线架、走线槽以及设备的金属机壳等接等电位连接棒；信号线端口和电源线端口通过保护器件接等电位连接棒。当遭受雷击时，保护器件动作，端口与金属机壳和机房内的金属构件连接，形成等电位体，雷电流通过接地电阻到地使得等电位体的对地电位升高，但是设备的端口对金属机壳和机房内的金属构件的电位差却很小。 接地泄放：通过雷击浪涌保护器件把浪涌电流旁路到地，使过电压箝制在内部电路和器件能经受得住的范围内，保护电路和器件免遭损坏。 防雷保护的主要原则 防雷器件安装位置于被保护设备越近越好。 所有设备及系统实现等电位连接。 所有外接线路需进行防雷保护，实现整个系统的全保护。 实现分级浪涌保护示意 防雷器的分级 第一级：避雷针、避雷线、避雷网等直击雷的金属引下接地等装置 -? 属于外部建筑物防雷。 第二级：IEC CLASS-I 进线端总电源防雷 -? 属于内部防雷。 第三级：IEC CLASS-II 分配端的电源防雷 -? 属于内部防雷。 第四级：IEC CLASS-III 设备端的电源防雷 -? 属于内部防雷。 第五级：合格的通过正常设计和安装的电子设备内部应该具备的基本浪涌吸收能力?。 为何要进行分级防雷（1） 三级防雷是因为 能量需要逐级泄放。 传输线路会感应LEMP（雷击电磁脉冲辐射）。 对于拥有信息系统的建筑物，三级防雷是成本较低，保护较为充分的选择。 为何要进行分级防雷（2） ??? 由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。 第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放。 第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，对于前级发生较大雷击能量吸收时，会有一部分对设备或第三级防雷器而言仍然是相当巨大的能量会传导过来，需要第二级防雷器进一步吸收。同时，经过了第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP，当线路足够长时（超过15米）感应雷的能量就变的足够大，需要第二级防雷器进一步对雷击能量实施泄放。??? 同样，经过了第二级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP，当线路足够长时感应雷的能量就变的足够大，第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。??? 因此，第三级防雷器到设备端的线路传输距离也不应超过10米，以避免LEMP对设备造成的损害。 雷击浪涌保护设计准则（1） 雷击浪涌保护的接地 设置保护地以实现雷电流的泄放； 保护地应粗而短，在插座处应纵向设置接地插针，避免形成接地瓶颈。与其他信号应隔开一个插针位； 保护地除与保护元件相连以外，不能与其它元器件和地线相连，与其它焊盘、走线之间的距离愈大愈好； 雷击浪涌保护设计准则（