第一篇：淺談防雷器在電源系統(tǒng)中原理以及應(yīng)用

摘要：雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備。絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對(duì)于電子信息設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過以下三個(gè)通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。本文主要簡(jiǎn)析防雷器在電源系統(tǒng)中的應(yīng)用等。

一、雷電防護(hù)基本原理

雷電及其它強(qiáng)干擾對(duì)通信系統(tǒng)的致?lián)p及由此引起的后果是嚴(yán)重的，雷電防護(hù)將成為必需。雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備。絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對(duì)于電子信息設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過以下三個(gè)通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。金屬管線通道，如自來水管、電源線、天饋線、信號(hào)線、航空障礙燈引線等產(chǎn)生的浪涌；地線通道，地電們反擊；空間通道，電磁小組的輻射能量。

其中金屬管線通道的浪涌和地線通道的地電位反擊是電子信息系統(tǒng)致?lián)p的主要原因，它的最見的致?lián)p形式是在電力線上引起的雷損，所以需作為防擴(kuò)的重點(diǎn)。由于雷電無孔不入地侵襲電子信息系統(tǒng)，雷電防護(hù)將是個(gè)系統(tǒng)工程。雷電防護(hù)的中心內(nèi)容是泄放和均衡。

1.泄放是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引入通信系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護(hù)區(qū)分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行削弱。防雷保護(hù)區(qū)又稱電磁兼容分區(qū)，是按人、物和信息系統(tǒng)對(duì)雷電及雷電電磁脈沖的感受強(qiáng)度不同把環(huán)境分成幾個(gè)區(qū)域：LPZOA區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭到直接雷擊，因此各特體都可能導(dǎo)走全部雷電流，本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZOB區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區(qū)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZ1區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導(dǎo)體的電流比LPZOB區(qū)進(jìn)一步減少，電磁場(chǎng)衰減和效果取決于整體的屏蔽措施。后續(xù)的防雷區(qū)假如需要進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流和電磁場(chǎng)，就應(yīng)引入后續(xù)防雷區(qū)，應(yīng)按照需要保護(hù)的系統(tǒng)所要求的環(huán)境區(qū)選擇且續(xù)防雷區(qū)的要求條件。保護(hù)區(qū)序號(hào)越高，預(yù)期的干擾能量和干擾電壓越低。在現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)中，防雷區(qū)的設(shè)置具有重要意義，它可以指導(dǎo)我們進(jìn)行屏蔽、接地、等電們連接等技術(shù)措施的實(shí)施。

2.均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是基于均壓等電位連接的。由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線和等電位連接器組成一個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時(shí)間里，這個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)可以迅速地在被保護(hù)系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)所有導(dǎo)電部件之間建立起一個(gè)等電位，這些導(dǎo)電部件也包括有源導(dǎo)線。通過這個(gè)完備的電位補(bǔ)償系統(tǒng)，可以在極短時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)等電位區(qū)域，這個(gè)區(qū)域相對(duì)于遠(yuǎn)處可能存在數(shù)十千伏的電位差。重要的是在需要保護(hù)的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導(dǎo)電部件之間不存在顯著的電位差。

3.雷電防護(hù)系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護(hù)，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。過渡防護(hù)，由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應(yīng)。內(nèi)部防護(hù)，由均壓等電位連接、過電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。

二、防雷器的作用及技術(shù)參數(shù)

防雷器又稱等電位連接器、過電壓保護(hù)器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于電源線防護(hù)的防雷器稱為電源防雷器。鑒于目前的雷電致?lián)p特點(diǎn)，雷電防護(hù)尤其在防雷整改中，基于防雷器防護(hù)方案是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的雷電防護(hù)解決方案。防雷器的主要作用是瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)將其兩端的電位保持一致或限制在一個(gè)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)移有源導(dǎo)體上多余能量。

進(jìn)入地下泄放，是實(shí)現(xiàn)均壓等電位連接的重要組成部分。防雷器的一些主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓、額定工作電流，特批串并式電源防雷器的載流量。通流能力，防雷器轉(zhuǎn)移雷電流的能力，以千安為單位，與波開開式有關(guān)。防雷器在功能上可分為可防直擊雷的防雷器和防感應(yīng)雷的防雷器。可防直擊雷的防雷器通常用于可能被直擊雷擊中的線路保護(hù)，如LPZOA區(qū)與LPZ1區(qū)交界處的保護(hù)。用10/35μs電流波形測(cè)試與表示其通流能力。防感應(yīng)雷的防雷器通常用于不可能被直擊雷擊中的線路保護(hù)，如LPZOB區(qū)與LPX1區(qū)、LPZ1區(qū)交界處的保護(hù)。用8/20μs電流波形測(cè)試與表示其通流能力響應(yīng)時(shí)間，防雷器對(duì)瞬態(tài)現(xiàn)象起控制作用所需的時(shí)間，與波形性質(zhì)有關(guān)。殘壓，防雷器對(duì)瞬態(tài)現(xiàn)象的電壓限制能力，與雷電流幅值及波形性質(zhì)有關(guān)。

三、防雷器的選用

基于防雷器的防護(hù)想要取得理想的效果，應(yīng)注重“在合適的地方合理地裝設(shè)合適的防雷器”，防雷器的選擇十分重要。

1.進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施之間的雷電流分配情況如下：約有50%的雷電流經(jīng)外部防雷裝置泄放入地，另有50%的雷電流將在整個(gè)系統(tǒng)的金屬物質(zhì)內(nèi)進(jìn)行分配。這個(gè)評(píng)估模式用于估算在LPAOA區(qū)、LPZOB區(qū)和LPZ1區(qū)交界處作等電位連接的防雷器的通流能力和金屬導(dǎo)線的規(guī)格。該處的雷電流為10/35μs電流波形。在各金屬物質(zhì)中雷電流的分配情況下：各部分雷電流幅值取決于各分配通道有的阻抗與感抗，分配通道是指可能被分配到雷電流的金屬物質(zhì)，如電力線、信號(hào)線、自來水管、金屬構(gòu)架等金屬管級(jí)及其它接地，一般僅以各自的接地電阻值就可以大致估算。在不能確定的情況下，可以認(rèn)為接是電阻相等，即各金屬管線平均分配電流。

第二篇：防雷器在電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

防雷器在電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、雷電防護(hù)基本原理

雷電及其它強(qiáng)干擾對(duì)通信系統(tǒng)的致?lián)p及由此引起的后里是嚴(yán)重的，雷電防護(hù)將成為必需。雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備。絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對(duì)于電子信息設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過以下三個(gè)通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。金屬管線通道，如自來水管、電源線、天饋線、信號(hào)線、航空障礙燈引線等產(chǎn)生的浪涌；地線通道，地電們反擊；空間通道，電磁小組的輻射能量。

其中金屬管線通道的浪涌和地線通道的地電位反擊是電子信息系統(tǒng)致?lián)p的主要原因，它的最見的致?lián)p形式是在電力線上引起的雷損，所以需作為防擴(kuò)的重點(diǎn)。由于雷電無孔不入地侵襲電子信息系統(tǒng)，雷電防護(hù)將是個(gè)系統(tǒng)工程。雷電防護(hù)的中心內(nèi)容是泄放和均衡。

1．泄放是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引入通信系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護(hù)區(qū)分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行削弱。防雷保護(hù)區(qū)又稱電磁兼容分區(qū)，是按人、物和信息系統(tǒng)對(duì)雷電及雷電電磁脈沖的感受強(qiáng)度不同把環(huán)境分成幾個(gè)區(qū)域：LPZOA區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭到直接雷擊，因此各特體都可能導(dǎo)走全部雷電流，本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZOB區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區(qū)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZ1區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導(dǎo)體的電流比LPZOB區(qū)進(jìn)一步減少，電磁場(chǎng)衰減和效果取決于整體的屏蔽措施。后續(xù)的防雷區(qū)（LPZ2區(qū)等）如果需要進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流和電磁場(chǎng)，就應(yīng)引入后續(xù)防雷區(qū)，應(yīng)按照需要保護(hù)的系統(tǒng)所要求的環(huán)境區(qū)選擇且續(xù)防雷區(qū)的要求條件。保護(hù)區(qū)序號(hào)越高，預(yù)期的干擾能量和干擾電壓越低。在現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)中，防雷區(qū)的設(shè)置具有重要意義，它可以指導(dǎo)我們進(jìn)行屏蔽、接地、等電們連接等技術(shù)措施的實(shí)施。

2．均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是基于均壓等電位連接的。由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線和等電位連接器（防雷器）組成一個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時(shí)間里，這個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)可以迅速地在被保護(hù)系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)所有導(dǎo)電部件之間建立起一個(gè)等電位，這些導(dǎo)電部件也包括有源導(dǎo)線。通過這個(gè)完備的電位補(bǔ)償系統(tǒng)，可以在極短時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)等電位區(qū)域，這個(gè)區(qū)域相對(duì)于遠(yuǎn)處可能存在數(shù)十千伏的電位差。重要的是在需要保護(hù)的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導(dǎo)電部件之間不存在顯著的電位差。

3．雷電防護(hù)系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護(hù)，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。過渡防護(hù)，由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應(yīng)。內(nèi)部防護(hù)，由均壓等電位連接、過電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。

二、防雷器的作用及技術(shù)參數(shù)

防雷器又稱等電位連接器、過電壓保護(hù)器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于電源線防護(hù)的防雷器稱為電源防雷器。鑒于目前的雷電致?lián)p特點(diǎn)，雷電防護(hù)尤其在防雷整改中，基于防雷器防護(hù)方案是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的雷電防護(hù)解決方案。防雷器的主要作用是瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)將其兩端的電位保持一致或限制在一個(gè)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)移有源導(dǎo)體上多余能量。

進(jìn)入地下泄放，是實(shí)現(xiàn)均壓等電位連接的重要組成部分。防雷器的一些主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓、額定工作電流，特批串并式電源防雷器的載流量。通流能力，防雷器轉(zhuǎn)移雷電流的能力，以千安為單位，與波開開式有關(guān)。防雷器在功能上可分為可防直擊雷的防雷器和防感應(yīng)雷的防雷器。可防直擊雷的防雷器通常用于可能被直擊雷擊中的線路保護(hù)，如LPZOA區(qū)與LPZ1區(qū)交界處的保護(hù)。用10/35μs電流波形測(cè)試與表示其通流能力。防感應(yīng)雷的防雷器通常用于不可能被直擊雷擊中的線路保護(hù)，如LPZOB區(qū)與LPX1區(qū)、LPZ1區(qū)交界處的保護(hù)。用8/20μs電流波形測(cè)試與表示其通流能力響應(yīng)時(shí)間，防雷器對(duì)瞬態(tài)現(xiàn)象起控制作用所需的時(shí)間，與波形性質(zhì)有關(guān)。殘壓，防雷器對(duì)瞬態(tài)現(xiàn)象的電壓限制能力，與雷電流幅值及波形性質(zhì)有關(guān)。

三、防雷器的選用

基于防雷器的防護(hù)想要取得理想的效果，應(yīng)注重“在合適的地方合理地裝設(shè)合適的防雷器”，防雷器的選擇十分重要。

1．進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施之間的雷電流分配情況如下：約有50%的雷電流經(jīng)外部防雷裝置泄放入地，另有50%的雷電流將在整個(gè)系統(tǒng)的金屬物質(zhì)內(nèi)進(jìn)行分配。這個(gè)評(píng)估模式用于估算在LPAOA區(qū)、LPZOB區(qū)和LPZ1區(qū)交界處作等電位連接的防雷器的通流能力和金屬導(dǎo)線的規(guī)格。該處的雷電流為10/35μs電流波形。在各金屬物質(zhì)中雷電流的分配情況下：各部分雷電流幅值取決于各分配通道有的阻抗與感抗，分配通道是指可能被分配到雷電流的金屬物質(zhì)，如電力線、信號(hào)線、自來水管、金屬構(gòu)架等金屬管級(jí)及其它接地，一般僅以各自的接地電阻值就可以大致估算。在不能確定的情況下，可以認(rèn)為接是電阻相等，即各金屬管線平均分配電流。

2．在電力線架空引入，并且電力線可能被直擊雷擊中時(shí)，進(jìn)入建筑物內(nèi)保護(hù)區(qū)的雷電流取決于外引線路、防雷器放電支路和用戶側(cè)線路的阻抗和感抗。如內(nèi)外兩端阻抗一致，則電力線被分配到一半的直擊雷電流。在這種情況下必須采用具有防直擊雷功能的防雷器。

3．后續(xù)的評(píng)估模式用于評(píng)估LPZ1區(qū)以后防護(hù)區(qū)交界處的雷電流分配情況。由于用戶側(cè)絕緣阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于防雷器放電支路與外引線路的阻抗，進(jìn)入后續(xù)防雷區(qū)的雷電流將減少，在數(shù)值上不需特別估算。一般要求用于后續(xù)防雷區(qū)的電源防雷器的通流能力在20kA（8/20μs）以下，不需采用大通流能力的防雷器。后續(xù)防雷區(qū)防雷器的選擇應(yīng)考慮各級(jí)之間的能量分配和電壓配合，在許多因素難以確定時(shí)，采用串并式電源防雷器是個(gè)好的選擇。串并式是根據(jù)現(xiàn)代雷電防護(hù)中許多應(yīng)用場(chǎng)合、保護(hù)范圍層次區(qū)分等特點(diǎn)提出的概念（相對(duì)于傳統(tǒng)的并式防雷器而言）。其實(shí)質(zhì)是經(jīng)能量配合和電壓分配的多級(jí)放電器與濾波器技術(shù)的有效結(jié)合。串并式防雷有如下特點(diǎn)：應(yīng)用廣泛。不但可以按常規(guī)進(jìn)行應(yīng)用，也適合保護(hù)區(qū)難以區(qū)別的場(chǎng)所。感生退耦器件在瞬態(tài)過電壓下的分壓、延遲作用，以幫助實(shí)現(xiàn)能量配合。減緩瞬態(tài)干擾的上升速率，以實(shí)現(xiàn)低殘壓與長(zhǎng)壽命以及極快的響應(yīng)時(shí)間。

4．防雷器的其它參數(shù)選擇取決于各個(gè)被保護(hù)物所在防雷區(qū)的級(jí)別，其工作電壓以安裝在引電路中所有部件的額定電壓為準(zhǔn)。串并式防雷器還需注意其額定電流。

5．影響電子線雷電流分配的其它因素：變壓器端接地電阻降低將使電子線中分配電流增大。供電線纜的長(zhǎng)度的增加將使電力線中分配電流減少，并使幾要導(dǎo)線中有平衡的電流分配。過短的電纜長(zhǎng)度和過低的中性線阻抗將使電流不平衡，從而引起差模干擾。供電線纜并接多用戶將降低有效阻抗，導(dǎo)致分配電流增大，在連成網(wǎng)狀的供電狀態(tài)下，雷臨時(shí)性流主要流入電力線，這是多數(shù)雷損發(fā)生在電力線處的原因。

四、防雷器的安裝

1．電源線應(yīng)實(shí)現(xiàn)多級(jí)防護(hù)，多級(jí)防護(hù)是以各防雷區(qū)為層次，對(duì)雷電能量的逐級(jí)減弱（能量分配），使各級(jí)限制電壓相互配合，最終使過電壓值限制在設(shè)備絕緣強(qiáng)度之內(nèi)（電壓配合）。

在下列情況下，多級(jí)防護(hù)成為必須：某一級(jí)防雷器失效或防雷器某一路失效。防雷器的殘壓不配合設(shè)備絕緣強(qiáng)度，線纜在建筑物內(nèi)長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)。

2．幾乎所有情況下的線纜防護(hù)，至少應(yīng)分成兩級(jí)以上，同一級(jí)防雷器還可能包含多級(jí)保護(hù)（如串并式防雷器）。為了達(dá)到有效的保護(hù)，可在各防雷區(qū)界面處設(shè)置相應(yīng)的防雷器，防雷器可針對(duì)單個(gè)電子設(shè)備，或一個(gè)裝有多個(gè)電子設(shè)備的空間，所有穿過通常具有空間屏蔽的防雷區(qū)的導(dǎo)線，在穿過防雷區(qū)界面同時(shí)接有防雷器。另外，防雷器的保護(hù)范圍是有限的，一般防雷器與設(shè)備線路距離超過10m以后將使防護(hù)效果劣化，這是因?yàn)榉览灼骱托枰Ｗo(hù)的設(shè)備之間的電纜上有反射造成的振蕩電壓，其幅值與線路長(zhǎng)度、負(fù)載阻抗成正比。

3．在使用電源孩子雷器的多級(jí)防護(hù)中，如果不注意能量分配，則可能引入更多的雷電能量進(jìn)入保護(hù)區(qū)域。這要求防雷器應(yīng)根據(jù)前述評(píng)估模式選擇。一般防雷器都有通過雷電流越大，殘壓越高的特點(diǎn)，通過能量分配后未級(jí)防雷器流過的雷電流極小，有利于電壓限制。注意，不考慮電壓配合而僅僅選擇低響應(yīng)電壓的防雷器作末級(jí)保護(hù)是危險(xiǎn)的。

實(shí)現(xiàn)能量分配與電壓配合的要點(diǎn)在于利用兩級(jí)防雷器之間線纜本身的感抗。線纜本身的感抗有一定的阻礙埋電流及分壓作用，使雷電流更多地被分配到前級(jí)泄放。一般要求兩級(jí)防雷器之間線纜長(zhǎng)度在15m左右，適用于保護(hù)地線與其它線纜緊貼敷設(shè)或處于同一條電纜之內(nèi)的情況。線纜上分支線路的長(zhǎng)度對(duì)線纜要求長(zhǎng)度有影響，當(dāng)保護(hù)地線與被保護(hù)線纜有一定距離（>1m），這時(shí)要求線纜長(zhǎng)度大于5m即可。在一些不適合采用線纜本身作退耦措施的如兩級(jí)防雷區(qū)界面靠近或線纜長(zhǎng)度較短時(shí)，可利用專門的退耦器件，這時(shí)無距離要求。

4．退耦器件是實(shí)現(xiàn)能量分配與電壓配合的重要措施，以下幾種材料可作為退耦器件：線纜、電感和電阻。

串并式電源防雷器就是一種考慮了能量分配與電壓配合，利用濾波器作為退耦器件的防雷器組合形式，適合于各種場(chǎng)合的應(yīng)用。

5．在某些極端情況下，裝上防雷器反而會(huì)增加設(shè)備損壞的可能，必須杜絕；這類情況發(fā)生。防雷器保護(hù)幾條線，其中一條線上的防雷器失效或響應(yīng)速度過慢。這可能使共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾而損壞設(shè)備。這要求必須實(shí)施多級(jí)防護(hù)及注意防雷器的維護(hù)。不考慮防雷保護(hù)區(qū)、能量配合及電壓分配而隨便安裝防雷器，比如僅僅在設(shè)備前端裝設(shè)一只防雷器，由于沒有前級(jí)保護(hù)，強(qiáng)大的雷電流將被吸引到設(shè)備前端，致使防雷器殘壓超過設(shè)備絕緣強(qiáng)度。這要求防雷器必須按層次性原則安裝。

6．在另外的一些情況下，錯(cuò)誤的安裝將使設(shè)備得不到有效保護(hù)。過長(zhǎng)的防雷器連接線、防雷器工作時(shí)，連接線上由感抗引起的電壓將極高，加在設(shè)備上的仍會(huì)危險(xiǎn)電壓，這個(gè)問題在末級(jí)防雷器的應(yīng)用中更加明顯。解決這個(gè)問題的方法是采用短的連接線，也要以采用兩要以上分開的連接線以分擔(dān)磁場(chǎng)強(qiáng)度，減少壓降，單線加粗連接線是沒有什么效果的。必要時(shí)可通過改變被保護(hù)線的布線，使其靠近等電位連接排（接地點(diǎn)）以減少連接線長(zhǎng)度。

防雷器輸出線和輸入線、接地線靠近、并排敷設(shè)。這種情況對(duì)串并式防雷器的影響比較嚴(yán)重。當(dāng)串并式電源防雷器的輸出線（已保護(hù)的線）和輸入線（未保護(hù)線）、地線靠近敷設(shè)，會(huì)使輸出線內(nèi)感應(yīng)出瞬態(tài)浪涌，雖然其強(qiáng)度較原來小，但仍可能是危險(xiǎn)的。解決這個(gè)問題的方法是將輸入線、地線與輸出線分開敷設(shè)或垂直敷設(shè)，盡量減少并行敷設(shè)的長(zhǎng)度，拉開敷設(shè)的距離。

防雷器接地線沒有與被保護(hù)設(shè)備的保護(hù)地相連，即采取單獨(dú)的防雷接地。這將使被保護(hù)線與設(shè)備保護(hù)地之間在瞬態(tài)時(shí)存在危險(xiǎn)電壓，解決這個(gè)問題的方法是防雷器的接地應(yīng)與設(shè)備保護(hù)地相連。

第三篇：防雷器在電源系統(tǒng)中的基本原理以及應(yīng)用

防雷器在電源系統(tǒng)中的基本原理以及應(yīng)用

一、雷電防護(hù)基本原理

雷電及其它強(qiáng)干擾對(duì)通信系統(tǒng)的致?lián)p及由此引起的后里是嚴(yán)重的，雷電防護(hù)將成為必需。雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備。絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對(duì)于電子信息設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過以下三個(gè)通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。金屬管線通道，如自來水管、電源線、天饋線、信號(hào)線、航空障礙燈引線等產(chǎn)生的浪涌；地線通道，地電們反擊；空間通道，電磁小組的輻射能量。

其中金屬管線通道的浪涌和地線通道的地電位反擊是電子信息系統(tǒng)致?lián)p的主要原因，它的最見的致?lián)p形式是在電力線上引起的雷損，所以需作為防擴(kuò)的重點(diǎn)。由于雷電無孔不入地侵襲電子信息系統(tǒng)，雷電防護(hù)將是個(gè)系統(tǒng)工程。雷電防護(hù)的中心內(nèi)容是泄放和均衡。

1.泄放是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引入通信系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護(hù)區(qū)分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行削弱。防雷保護(hù)區(qū)又稱電磁兼容分區(qū)，是按人、物和信息系統(tǒng)對(duì)雷電及雷電電磁脈沖的感受強(qiáng)度不同把環(huán)境分成幾個(gè)區(qū)域：LPZOA區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭到直接雷擊，因此各特體都可能導(dǎo)走全部雷電流，本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZOB區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區(qū)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZ1區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導(dǎo)體的電流比LPZOB區(qū)進(jìn)一步減少，電磁場(chǎng)衰減和效果取決于整體的屏蔽措施。后續(xù)的防雷區(qū)（LPZ2區(qū)等）如果需要進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流和電磁場(chǎng)，就應(yīng)引入后續(xù)防雷區(qū)，應(yīng)按照需要保護(hù)的系統(tǒng)所要求的環(huán)境區(qū)選擇且續(xù)防雷區(qū)的要求條件。保護(hù)區(qū)序號(hào)越高，預(yù)期的干擾能量和干擾電壓越低。在現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)中，防雷區(qū)的設(shè)置具有重要意義，它可以指導(dǎo)我們進(jìn)行屏蔽、接地、等電們連接等技術(shù)措施的實(shí)施。

2.均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是基于均壓等電位連接的。由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線和等電位連接器（防雷器）組成一個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時(shí)間里，這個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)可以迅速地在被保護(hù)系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)所有導(dǎo)電部件之間建立起一個(gè)等電位，這些導(dǎo)電部件也包括有源導(dǎo)線。通過這個(gè)完備的電位補(bǔ)償系統(tǒng)，可以在極短時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)等電位區(qū)域，這個(gè)區(qū)域相對(duì)于遠(yuǎn)處可能存在數(shù)十千伏的電位差。重要的是在需要保護(hù)的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導(dǎo)電部件之間不存在顯著的電位差。3.雷電防護(hù)系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護(hù)，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。過渡防護(hù)，由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應(yīng)。內(nèi)部防護(hù)，由均壓等電位連接、過電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。

二、防雷器的作用及技術(shù)參數(shù)

防雷器又稱等電位連接器、過電壓保護(hù)器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于電源線防護(hù)的防雷器稱為電源防雷器。鑒于目前的雷電致?lián)p特點(diǎn)，雷電防護(hù)尤其在防雷整改中，基于防雷器防護(hù)方案是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的雷電防護(hù)解決方案。防雷器的主要作用是瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)將其兩端的電位保持一致或限制在一個(gè)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)移有源導(dǎo)體上多余能量。

進(jìn)入地下泄放，是實(shí)現(xiàn)均壓等電位連接的重要組成部分。防雷器的一些主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓、額定工作電流，特批串并式電源防雷器的載流量。通流能力，防雷器轉(zhuǎn)移雷電流的能力，以千安為單位，與波開開式有關(guān)。防雷器在功能上可分為可防直擊雷的防雷器和防感應(yīng)雷的防雷器。可防直擊雷的防雷器通常用于可能被直擊雷擊中的線路保護(hù)，如LPZOA區(qū)與LPZ1區(qū)交界處的保護(hù)。用10/35μs電流波形測(cè)試與表示其通流能力。防感應(yīng)雷的防雷器通常用于不可能被直擊雷擊中的線路保護(hù)，如LPZOB區(qū)與LPX1區(qū)、LPZ1區(qū)交界處的保護(hù)。用8/20μs電流波形測(cè)試與表示其通流能力響應(yīng)時(shí)間，防雷器對(duì)瞬態(tài)現(xiàn)象起控制作用所需的時(shí)間，與波形性質(zhì)有關(guān)。殘壓，防雷器對(duì)瞬態(tài)現(xiàn)象的電壓限制能力，與雷電流幅值及波形性質(zhì)有關(guān)。

三、防雷器的選用

基于防雷器的防護(hù)想要取得理想的效果，應(yīng)注重“在合適的地方合理地裝設(shè)合適的防雷器”，防雷器的選擇十分重要。

1.進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施之間的雷電流分配情況如下：約有50%的雷電流經(jīng)外部防雷裝置泄放入地，另有50%的雷電流將在整個(gè)系統(tǒng)的金屬物質(zhì)內(nèi)進(jìn)行分配。這個(gè)評(píng)估模式用于估算在LPAOA區(qū)、LPZOB區(qū)和LPZ1區(qū)交界處作等電位連接的防雷器的通流能力和金屬導(dǎo)線的規(guī)格。該處的雷電流為10/35μs電流波形。在各金屬物質(zhì)中雷電流的分配情況下：各部分雷電流幅值取決于各分配通道有的阻抗與感抗，分配通道是指可能被分配到雷電流的金屬物質(zhì)，如電力線、信號(hào)線、自來水管、金屬構(gòu)架等金屬管級(jí)及其它接地，一般僅以各自的接地電阻值就可以大致估算。在不能確定的情況下，可以認(rèn)為接是電阻相等，即各金屬管線平均分配電流。

2.在電力線架空引入，并且電力線可能被直擊雷擊中時(shí)，進(jìn)入建筑物內(nèi)保護(hù)區(qū)的雷電流取決于外引線路、防雷器放電支路和用戶側(cè)線路的阻抗和感抗。如內(nèi)外兩端阻抗一致，則電力線被分配到一半的直擊雷電流。在這種情況下必須采用具有防直擊雷功能的防雷器。

3.后續(xù)的評(píng)估模式用于評(píng)估LPZ1區(qū)以后防護(hù)區(qū)交界處的雷電流分配情況。由于用戶側(cè)絕緣阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于防雷器放電支路與外引線路的阻抗，進(jìn)入后續(xù)防雷區(qū)的雷電流將減少，在數(shù)值上不需特別估算。一般要求用于后續(xù)防雷區(qū)的電源防雷器的通流能力在20kA（8/20μs）以下，不需采用大通流能力的防雷器。后續(xù)防雷區(qū)防雷器的選擇應(yīng)考慮各級(jí)之間的能量分配和電壓配合，在許多因素難以確定時(shí)，采用串并式電源防雷器是個(gè)好的選擇。串并式是根據(jù)現(xiàn)代雷電防護(hù)中許多應(yīng)用場(chǎng)合、保護(hù)范圍層次區(qū)分等特點(diǎn)提出的概念（相對(duì)于傳統(tǒng)的并式防雷器而言）。其實(shí)質(zhì)是經(jīng)能量配合和電壓分配的多級(jí)放電器與濾波器技術(shù)的有效結(jié)合。串并式防雷有如下特點(diǎn)：應(yīng)用廣泛。不但可以按常規(guī)進(jìn)行應(yīng)用，也適合保護(hù)區(qū)難以區(qū)別的場(chǎng)所。感生退耦器件在瞬態(tài)過電壓下的分壓、延遲作用，以幫助實(shí)現(xiàn)能量配合。減緩瞬態(tài)干擾的上升速率，以實(shí)現(xiàn)低殘壓與長(zhǎng)壽命以及極快的響應(yīng)時(shí)間。

4.防雷器的其它參數(shù)選擇取決于各個(gè)被保護(hù)物所在防雷區(qū)的級(jí)別，其工作電壓以安裝在引電路中所有部件的額定電壓為準(zhǔn)。串并式防雷器還需注意其額定電流。

5.影響電子線雷電流分配的其它因素：變壓器端接地電阻降低將使電子線中分配電流增大。供電線纜的長(zhǎng)度的增加將使電力線中分配電流減少，并使幾要導(dǎo)線中有平衡的電流分配。過短的電纜長(zhǎng)度和過低的中性線阻抗將使電流不平衡，從而引起差模干擾。供電線纜并接多用戶將降低有效阻抗，導(dǎo)致分配電流增大，在連成網(wǎng)狀的供電狀態(tài)下，雷臨時(shí)性流主要流入電力線，這是多數(shù)雷損發(fā)生在電力線處的原因。

四、防雷器的安裝 1.電源線應(yīng)實(shí)現(xiàn)多級(jí)防護(hù)，多級(jí)防護(hù)是以各防雷區(qū)為層次，對(duì)雷電能量的逐級(jí)減弱（能量分配），使各級(jí)限制電壓相互配合，最終使過電壓值限制在設(shè)備絕緣強(qiáng)度之內(nèi)（電壓配合）。

在下列情況下，多級(jí)防護(hù)成為必須：某一級(jí)防雷器失效或防雷器某一路失效。防雷器的殘壓不配合設(shè)備絕緣強(qiáng)度，線纜在建筑物內(nèi)長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)。

2.幾乎所有情況下的線纜防護(hù)，至少應(yīng)分成兩級(jí)以上，同一級(jí)防雷器還可能包含多級(jí)保護(hù)（如串并式防雷器）。為了達(dá)到有效的保護(hù)，可在各防雷區(qū)界面處設(shè)置相應(yīng)的防雷器，防雷器可針對(duì)單個(gè)電子設(shè)備，或一個(gè)裝有多個(gè)電子設(shè)備的空間，所有穿過通常具有空間屏蔽的防雷區(qū)的導(dǎo)線，在穿過防雷區(qū)界面同時(shí)接有防雷器。另外，防雷器的保護(hù)范圍是有限的，一般防雷器與設(shè)備線路距離超過10m以后將使防護(hù)效果劣化，這是因?yàn)榉览灼骱托枰Ｗo(hù)的設(shè)備之間的電纜上有反射造成的振蕩電壓，其幅值與線路長(zhǎng)度、負(fù)載阻抗成正比。

3.在使用電源孩子雷器的多級(jí)防護(hù)中，如果不注意能量分配，則可能引入更多的雷電能量進(jìn)入保護(hù)區(qū)域。這要求防雷器應(yīng)根據(jù)前述評(píng)估模式選擇。一般防雷器都有通過雷電流越大，殘壓越高的特點(diǎn)，通過能量分配后未級(jí)防雷器流過的雷電流極小，有利于電壓限制。注意，不考慮電壓配合而僅僅選擇低響應(yīng)電壓的防雷器作末級(jí)保護(hù)是危險(xiǎn)的。

實(shí)現(xiàn)能量分配與電壓配合的要點(diǎn)在于利用兩級(jí)防雷器之間線纜本身的感抗。線纜本身的感抗有一定的阻礙埋電流及分壓作用，使雷電流更多地被分配到前級(jí)泄放。一般要求兩級(jí)防雷器之間線纜長(zhǎng)度在15m左右，適用于保護(hù)地線與其它線纜緊貼敷設(shè)或處于同一條電纜之內(nèi)的情況。線纜上分支線路的長(zhǎng)度對(duì)線纜要求長(zhǎng)度有影響，當(dāng)保護(hù)地線與被保護(hù)線纜有一定距離（>1m），這時(shí)要求線纜長(zhǎng)度大于5m即可。在一些不適合??或線纜長(zhǎng)度較短時(shí)，可利用專門的退耦器件，這時(shí)無距離要求。

4.退耦器件是實(shí)現(xiàn)能量分配與電壓配合的重要措施，以下幾種材料可作為退耦器件：線纜、電感和電阻。

串并式電源防雷器就是一種考慮了能量分配與電壓配合，利用濾波器作為退耦器件的防雷器組合形式，適合于各種場(chǎng)合的應(yīng)用。

5.在某些極端情況下，裝上防雷器反而會(huì)增加設(shè)備損壞的可能，必須杜絕；這類情況發(fā)生。防雷器保護(hù)幾條線，其中一條線上的防雷器失效或響應(yīng)速度過慢。這可能使共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾而損壞設(shè)備。這要求必須實(shí)施多級(jí)防護(hù)及注意防雷器的維護(hù)。不考慮防雷保護(hù)區(qū)、能量配合及電壓分配而隨便安裝防雷器，比如僅僅在設(shè)備前端裝設(shè)一只防雷器，由于沒有前級(jí)保護(hù)，強(qiáng)大的雷電流將被吸引到設(shè)備前端，致使防雷器殘壓超過設(shè)備絕緣強(qiáng)度。這要求防雷器必須按層次性原則安裝。

6.在另外的一些情況下，錯(cuò)誤的安裝將使設(shè)備得不到有效保護(hù)。過長(zhǎng)的防雷器連接線、防雷器工作時(shí)，連接線上由感抗引起的電壓將極高，加在設(shè)備上的仍會(huì)危險(xiǎn)電壓，這個(gè)問題在末級(jí)防雷器的應(yīng)用中更加明顯。解決這個(gè)問題的方法是采用短的連接線，也要以采用兩要以上分開的連接線以分擔(dān)磁場(chǎng)強(qiáng)度，減少壓降，單線加粗連接線是沒有什么效果的。必要時(shí)可通過改變被保護(hù)線的布線，使其靠近等電位連接排（接地點(diǎn)）以減少連接線長(zhǎng)度。

防雷器輸出線和輸入線、接地線靠近、并排敷設(shè)。這種情況對(duì)串并式防雷器的影響比較嚴(yán)重。當(dāng)串并式電源防雷器的輸出線（已保護(hù)的線）和輸入線（未保護(hù)線）、地線靠近敷設(shè)，會(huì)使輸出線內(nèi)感應(yīng)出瞬態(tài)浪涌，雖然其強(qiáng)度較原來小，但仍可能是危險(xiǎn)的。解決這個(gè)問題的方法是將輸入線、地線與輸出線分開敷設(shè)或垂直敷設(shè)，盡量減少并行敷設(shè)的長(zhǎng)度，拉開敷設(shè)的距離。

防雷器接地線沒有與被保護(hù)設(shè)備的保護(hù)地相連，即采取單獨(dú)的防雷接地。這將使被保護(hù)線與設(shè)備保護(hù)地之間在瞬態(tài)時(shí)存在危險(xiǎn)電壓，解決這個(gè)問題的方法是防雷器的接地應(yīng)與設(shè)備保護(hù)地相連。

第四篇：防雷器原理及應(yīng)用

防雷器在電源系統(tǒng)中原理以及應(yīng)用

一、雷電防護(hù)基本原理

雷電及其它強(qiáng)干擾對(duì)通信系統(tǒng)的致?lián)p及由此引起的后里是嚴(yán)重的，雷電防護(hù)將成為必需。雷電由高能的低頻成份與極具滲透 性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道 的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備。絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對(duì)于電子信息 設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過以下三個(gè)通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。金屬管線通道，如自來水管、電源線、天饋線、信號(hào)線、航空障礙燈引線等產(chǎn)生的浪涌；地線通道，地電們反擊；空間通道，電磁小組的輻 射能量。

其中金屬管線通道的浪涌和地線通道的地電位反擊是電子信息系統(tǒng)致?lián)p的主要原因，它的最見的致?lián)p形式是在電力線上引起 的雷損，所以需作為防擴(kuò)的重點(diǎn)。由于雷電無孔不入地侵襲電子信息系統(tǒng)，雷電防護(hù)將是個(gè)系統(tǒng)工程。雷電防護(hù)的中心內(nèi)容 是泄放和均衡。

1.泄放是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引 入通信系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護(hù)區(qū)分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行削弱。防雷保護(hù)區(qū)又稱電磁兼容分區(qū)，是按人、物和信息系統(tǒng)對(duì)雷電及雷電電磁脈沖的感受強(qiáng)度不同把環(huán)境分成幾個(gè)區(qū)域：LPZOA 區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭

到直接雷擊，因此各特體都可能導(dǎo)走全部雷電流，本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZOB 區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷

擊，但本區(qū)電磁場(chǎng)沒有衰減。LPZ1 區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導(dǎo)體的電流比LPZOB 區(qū)進(jìn)一步減少，電磁場(chǎng)衰減和效果取決于整體的屏蔽措施。后續(xù)的防雷區(qū)（LPZ2 區(qū)等）如果需要進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流和電磁場(chǎng)，就應(yīng) 引入后續(xù)防雷區(qū)，應(yīng)按照需要保護(hù)的系統(tǒng)所要求的環(huán)境區(qū)選擇且續(xù)防雷區(qū)的要求條件。保護(hù)區(qū)序號(hào)越高，預(yù)期的干擾能量和

干擾電壓越低。在現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)中，防雷區(qū)的設(shè)置具有重要意義，它可以指導(dǎo)我們進(jìn)行屏蔽、接地、等電們連接等技術(shù) 措施的實(shí)施。

2.均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)

保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是基于均壓等電位連接的。由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線和等電位連接器（防雷器）組成一個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時(shí)間里，這個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)可以迅速地在被保護(hù)系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)所有導(dǎo)電部 件之間建立起一個(gè)等電位，這些導(dǎo)電部件也包括有源導(dǎo)線。通過這個(gè)完備的電位補(bǔ)償系統(tǒng)，可以在極短時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)等電 位區(qū)域，這個(gè)區(qū)域相對(duì)于遠(yuǎn)處可能存在數(shù)十千伏的電位差。重要的是在需要保護(hù) 的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導(dǎo)電部件之間不 存在顯著的電位差。

3.雷電防護(hù)系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護(hù)，由接閃器、引下線、接地體組成，可

將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。過渡防護(hù)，由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的

感應(yīng)。內(nèi)部防護(hù)，由均壓等電位連接、過電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。

二、防雷器的作用及技術(shù)參數(shù)

防雷器又稱等電位連接器、過電壓保護(hù)器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于電源線防護(hù)的防雷器稱為電源防

雷器。鑒于目前的雷電致?lián)p特點(diǎn)，雷電防護(hù)尤其在防雷整改中，基于防雷器防護(hù)方案是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的雷電防護(hù)解決方案。

防雷器的主要作用是瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)將其兩端的電位保持一致或限制在一個(gè)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)移有源導(dǎo)體上多余能量。

三、防雷器背景：

最原始的防雷器是羊角形間隙，出現(xiàn)于19世紀(jì)末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設(shè)備絕緣而造成停電，故稱“防雷器”。20世紀(jì)20年代,出現(xiàn)了鋁防雷器,氧化膜防雷器和丸式防雷器。30年代出現(xiàn)了管式防雷器。50年代出現(xiàn)了碳化硅防雷器。70年代又出現(xiàn)了金屬氧化物防雷器。現(xiàn)代高壓防雷器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓。

自從1967年日本發(fā)現(xiàn)氧化鋅壓敏特性

以來，具有優(yōu)異非線性伏安特性的金屬氧化 物電阻片及金屬氧化物避雷器迅速發(fā)展，在 全球低壓、高壓及超高壓領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣 泛，近年來，又不斷呈現(xiàn)新的特點(diǎn)，引起業(yè) 內(nèi)人士注目。

四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

國(guó)外避雷器發(fā)展較快又具特色的

應(yīng)是日本，不僅僅是其最早研究與開發(fā)。日 本最高輸電線路是1000kV，于1996年建成，但按500kV運(yùn)行至今．近年來，其在避雷器 開發(fā)方面具有以下幾點(diǎn)： 高梯度電阻片的開發(fā)

首先研究、開發(fā)出高梯度電阻片為上世 紀(jì)九十年代中期，其梯度為400V／mm，約是 通常電阻片的兩倍，近年來研究已達(dá)

600V／mm。這種高梯度電阻片，開始主要用 于金屬封閉避雷器和油浸避雷器中，隨后用 于所有的避雷器產(chǎn)品。第一臺(tái)使用高梯度電 阻片的154kV金屬封閉避雷器運(yùn)行已超過 六年，到目前采用高梯度電阻片的避雷器業(yè)

已超過5000相，運(yùn)行情況正常。2．線路避雷器的開發(fā)

據(jù)介紹，在日本輸電線路的電氣故障超 過半數(shù)是由于雷電引起的，為了降低雷電災(zāi) 害，采取了多種對(duì)策，如降低接地電阻、架 設(shè)保護(hù)線、保護(hù)角減小等等。利用金屬氧化 物避雷器保護(hù)線路，于1980年開始，用在 66kV和77kV系統(tǒng)，目前已發(fā)展至500l【v線 路。

線路避雷器絕大部分為有間隙。電壓等 級(jí)集中在66kV和77kV系統(tǒng)，截止2001年 3月的安裝使用統(tǒng)計(jì)情況見表。

近幾年的發(fā)展表明，66-154kV線路安裝仍然較多，產(chǎn)品是小型化后的輕便型(見圖1)，便于安裝，也減低了成本。鐵塔單方向全裝的情況為多。這種緊湊結(jié)構(gòu)的輕便線路避雷器值

得我們研究、借鑒。

第五篇：分布式電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1分布式電源并網(wǎng)對(duì)電壓分布的影響

配電系統(tǒng)的基本單元是饋線。饋線的首端經(jīng)過高壓降壓變壓器與高壓配電網(wǎng)相連接，末端經(jīng)低壓降壓變壓器與用戶相連。我國(guó)饋線電壓等級(jí)大多是10kV，每條饋線上線路成樹狀分布，以輻射形網(wǎng)絡(luò)連接若干臺(tái)配電變壓器。饋線的不同位置分布有若干負(fù)荷，這些負(fù)荷種類繁多，隨機(jī)性大，要準(zhǔn)確地描述比較困難。為方便研究，文章采用靜態(tài)恒功率模型來表示各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷。考慮到配電網(wǎng)電壓較低，線路長(zhǎng)度較短，設(shè)定以下假設(shè)條件：各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷三相對(duì)稱，三相線路間不存在互感。然后將所有線路阻抗均折合到系統(tǒng)電壓等級(jí)，得出饋線模型。分布式電源的接入可以提高系統(tǒng)的整體電壓水平，其接入位置與節(jié)點(diǎn)電壓幅值密忉相關(guān)。相同容量的分布式電源接在配電線路的不同位置，對(duì)線路的電壓分布產(chǎn)生的影響差別很大，接入點(diǎn)越接近線路末端節(jié)點(diǎn)對(duì)線路電壓分布的影響越大，越接近系統(tǒng)母線對(duì)線路電壓分布的影響越小。因此，在配電網(wǎng)規(guī)劃及分布式電源接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)分布式電源的性質(zhì)、容量確定合理的接入點(diǎn)，確定合理的控制方式，只有這樣才能改善線路的電壓質(zhì)量，提高供電可靠性。

2分布式電源接入系統(tǒng)

2.1分布式電源的分類

一般可以根據(jù)分布式電源的技術(shù)類型、所使用的一次能源及和與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)進(jìn)行分類。按照技術(shù)類型可分為小型燃?xì)廨啓C(jī)、地?zé)岚l(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、具有同步或感應(yīng)發(fā)電機(jī)的往復(fù)式引擎、燃料電池、太陽熱發(fā)電、微透平等，按照一次能源可分為化石燃料、可再生能源；按照與電力系統(tǒng)的接口可分為直接相聯(lián)、逆變器相聯(lián)；按照并網(wǎng)容量分，可分為小型分布式電源和大、中型分布式電源。小型分布式電源主要包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池等；大、中型分布式電源主要包括微型汽輪機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、小型水電等。

2.2微網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介

微網(wǎng)是一個(gè)小型發(fā)配電系統(tǒng)，由分布式電源、相關(guān)負(fù)荷、逆變裝置、儲(chǔ)能裝置和保護(hù)、監(jiān)控裝置匯集而成，具有能量管理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、電氣元件保護(hù)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)節(jié)、控制和管理。微網(wǎng)既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。從其內(nèi)部看，微網(wǎng)是一個(gè)個(gè)小型的電力系統(tǒng)。從外部看，微網(wǎng)是配電網(wǎng)中的一個(gè)可控的、易控的“虛擬”電源或負(fù)荷。微網(wǎng)系統(tǒng)如圖3所示。

2.3將分布式電源組成不同類型的微網(wǎng)

目前，比較成熟的分布式發(fā)電技術(shù)主要有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)等幾種形式。在城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中，風(fēng)力發(fā)電、燃料電池、光伏發(fā)電發(fā)電容量遠(yuǎn)小于配網(wǎng)負(fù)荷，對(duì)于這些小容量的分布式電源，采用與附近負(fù)荷組成微網(wǎng)的形式并入配網(wǎng)系統(tǒng)，通過技術(shù)措施使微網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電功率小于其負(fù)荷消耗的功率，使這些“不可見”的分布式電源完全等效為一個(gè)負(fù)荷。針對(duì)發(fā)電出力達(dá)到最大、負(fù)荷功率最小的工況，根據(jù)發(fā)電出力與負(fù)荷消耗功率的差值及持續(xù)時(shí)間計(jì)算出需要存儲(chǔ)的電量，該電量作為儲(chǔ)能裝置容量的一個(gè)約束條件，再考慮其他的約束條件，為微網(wǎng)配置容量合理的儲(chǔ)能裝置。當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電出力大于負(fù)荷消耗功率時(shí)，將這部分電量存到儲(chǔ)能裝置中，在負(fù)荷功率高于發(fā)電出力時(shí)，再將這部分電量釋放掉。大型的微型燃?xì)廨啓C(jī)多用于需要穩(wěn)定的熱源、冷源的工商企業(yè)，以實(shí)現(xiàn)熱、電、冷三聯(lián)供，這些企業(yè)的負(fù)荷穩(wěn)定，易于預(yù)測(cè)。微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電功率由用戶對(duì)供熱和供冷的要求決定，發(fā)電功率也易于預(yù)測(cè)。這樣，以這些微型燃?xì)廨啓C(jī)為分布式電源的微網(wǎng)是可控、易控的。將分布式電源納入到微電網(wǎng)，并將其分為純負(fù)荷性質(zhì)的微網(wǎng)和發(fā)電、負(fù)荷可控的微網(wǎng)兩種，有效的解決了分布式電源潮流不可控的難題，給配電網(wǎng)的調(diào)度、運(yùn)行帶來的極大的方便。

2.4微電網(wǎng)接入系統(tǒng)方案

純負(fù)荷性質(zhì)的微網(wǎng)在配網(wǎng)中是一個(gè)內(nèi)部帶有電源的負(fù)荷，將其接入到配網(wǎng)饋線的中間至末端，可有效地改善配電網(wǎng)電壓分布，降低配電網(wǎng)網(wǎng)損。當(dāng)微網(wǎng)內(nèi)分布式電源突然故障或者失電時(shí)，由配電網(wǎng)對(duì)微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行供電，此時(shí)配電線路潮流增大，微網(wǎng)內(nèi)的電壓會(huì)發(fā)生躍變，如電壓幅值變化超過用電設(shè)備允許值，將會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成損壞。針對(duì)這種情況，可以利用微網(wǎng)內(nèi)的儲(chǔ)能裝置將存儲(chǔ)的能量進(jìn)行逆變，有效地支撐電壓，避免產(chǎn)生電壓跌落，減少電壓波動(dòng)，有效的保護(hù)用電設(shè)備。當(dāng)配電網(wǎng)失電時(shí)，微網(wǎng)自動(dòng)脫網(wǎng)孤島運(yùn)行，孤島的運(yùn)行方式由微網(wǎng)內(nèi)部自行控制，對(duì)配電網(wǎng)的故障分析、檢修、試驗(yàn)不產(chǎn)生影響。對(duì)于發(fā)電、負(fù)荷可控的微網(wǎng)，尤其是容量較大的，在配電網(wǎng)規(guī)劃及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需統(tǒng)一考慮中接入位置對(duì)配電網(wǎng)電壓、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置的影響，需要進(jìn)行充分的論證，必要時(shí)可采用專線接入系統(tǒng)，以確保配電的安全、可靠運(yùn)行，充分發(fā)揮分布式電源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3結(jié)束語

文章分析了分布式電源接入配網(wǎng)后對(duì)電壓的影響，并根據(jù)分布式電源的不同性質(zhì)，利用微電網(wǎng)技術(shù)，將分布式電源納入到純負(fù)荷性質(zhì)的微網(wǎng)和發(fā)電、負(fù)荷可控的微網(wǎng)，解決了分布式電源潮流不可控的難題，并在配網(wǎng)規(guī)劃中，對(duì)這兩類微網(wǎng)接入配網(wǎng)饋線的位置提出建議，達(dá)到了改善配電網(wǎng)電壓分布、降低網(wǎng)損的作用。影響分布式電源接入系統(tǒng)的因素很多，比如短路電流、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置等，需要在今后繼續(xù)研究。另外大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)不成熟是制約分布式電源應(yīng)用的關(guān)鍵因素，待大容量?jī)?chǔ)能解決后，分布式電源將更加廣泛的應(yīng)用。