雷電浪涌和內部浪涌的防護航天科工深圳集團東方華創投資有限公司

一、浪涌對電氣電子設備的危害應引起重視

年來，隨我國現代化程度的提高，電子系統向網絡化、智能化迅猛發展，而電子器件普遍存在絕緣強度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點，一旦受到直接雷擊或其附近區域發生雷擊，雷電過電壓、過電流和脈沖電磁場會通過供電線、儀表信號線、電纜匯線槽、穿線管等途徑到達電子設備，威脅電子設備的正常工作和安全運行。如果防護不當，輕則使儀表設備工作失靈，重則使儀表設備永久性損壞，嚴重時還可能造成人員傷亡、生產事故。因此，現代電子系統的設計必須高度重視防雷浪涌和內部浪涌的防護。什么是

“浪涌”?電氣線路上出現的短暫電壓突然升高現象.什么是

“浪涌”?這種現象通常只持續幾納秒至幾毫秒..000000001秒什么是

“浪涌”?浪涌出現時的電壓和電流值超過正常值兩倍以上.0伏220伏>500伏瞬間浪涌的波形?脈沖型浪涌根據

IEEE的定義,這種浪涌的電壓在幾微秒里從幾百伏至2萬伏振蕩型浪涌根據IEEE的定義,這種浪涌的電壓值在幾微秒至幾毫秒內從幾百伏至6000伏瞬間浪涌的波形?

浪涌的來源

用電線路出現“浪涌”或“尖刺”的原因既可以來自外部，也可以來自于內部。信息來源：美國通用電氣公司，電路保護技術期刊："CurrentScene"主要來源:外部—主要是雷擊內部–用電設備的開關等主要是指配電、微電子設備的運行所引起的電壓瞬變、凹陷、尖峰、高次諧波等據統計：內部浪涌占整個浪涌的80%。外部20%內部80%外部20%內部80%二、雷電1、直擊雷，雷電擊在避雷針、避雷帶及建筑物或煉油塔的某部位。2、雷電電磁輻射；雷擊點強大的磁場向四周輻射3、雷電流在電源和信號線上的分流；4、雷電感應：雷電流從引下線泄放過程中在周圍形成強大的交變磁場，處于磁場內的金屬導體上產生感應電壓。5、雷擊部位形成的局部高電位6、雷電部侵入雷電侵入的路徑通信線附近或幾公里以外的直接雷擊浪涌在電力導體、地和通信線間產生幾千伏的電壓差雷電：直接雷擊電源、數據線Buildingmetalwork雷電擊中從地面感應到電流的物體雷電釋放電流電磁場感應電流

雷電：感應耦合雷擊即便沒有直接擊中建筑物，也會對建筑物內的微電子設備造成損壞，因為只要雷擊中心點發生在距建筑物半徑２Km范圍內，在此范圍內的空間里就會產生極強的電磁場，所有從這個電磁場中穿越的供電線路，網絡和信號線路等，都會因電磁感應而在線路上產生一個浪涌電壓，并沿著線路進入大樓內的設備輸入端口，從而將電子設備摧毀．2KM鄰近的雷電擊中地–建筑物間由電纜連接浪涌電流沿著電纜侵入設備端口雷電：地電勢上升0地電勢雷擊點的距離80kV200kV10kV電纜兩頭的地可能有幾十千伏的電勢差

雷電波侵入直接雷擊擊中電力線路或引下線疏導雷電流時，在電力線路上會產生雷擊過電壓并在電力線纜周圍產生強大的電磁脈沖，凡是在此電磁脈沖范圍內的各種電力、信號及控制線路都會感應出過電壓，這部分過電壓將會沿各種線路傳輸到后端的設備，從而引起設備的誤動作或損壞。

三、內部浪涌

內部浪涌的來源數據分析信息來源：美國通用電氣公司，電路保護技術期刊："CurrentScene"主要來源:內部–用電設備的開關等主要是指配電、微電子設備的運行所引起的電壓瞬變、凹陷、尖峰、高次諧波等據統計：內部浪涌占整個浪涌的80%。外部20%內部80%

約有80％浪涌是來自于客戶內部的電網浪涌的內因用電設備用電設備浪涌的內因電氣線路干擾比例分析結論:在所有的有害線路干擾中，有近90%是由于瞬變現象所造成。

}11.5%39.5%49.0%88.5%電壓不足/過高:電力中斷：11%0.5%脈沖式瞬變（尖刺）振蕩衰減式瞬變內部浪涌現象每周期只產生2個浪涌

變頻驅動器每小時

產生

432,000浪涌如何知道您的供電系統存在浪涌?您碰到過

“電壓波動嗎?”220225235215210198如何知道您的供電系統存在浪涌?在正常工作情況下，您的機器設備會啟動和停止嗎?如何知道您的供電系統存在浪涌?您的設備是否出現無理由的復位?如何知道您的供電系統存在浪涌?您和其他公司的供電系統是否由同一輸電線饋電?如何知道您的供電系統存在浪涌?您有空調、壓縮機、泵或馬達嗎?

內部浪涌對設備的危害1.降低器件壽命2.直接損壞設備3.停機待產“由于近日雷電影響，機荷高速各收費口出現大面積停機，導致交通堵塞。”－－深圳特區報6月14日頭版美國空軍美國通用電機“受供電質量和瞬變影響，我們在珠三角區的激光設備平均每月要維修10臺，每更換一塊單板需要30萬元，停機損失每天2萬元”－－德國某廠商華南服務經理姚先生

內部浪涌是怎樣損壞無防護的設備的?正常電流引起內部到地的短路和燃燒無電流到地XXXXXXXXXXXXX將器件的絕緣層最薄弱處打穿

內部浪涌的危害：多次過零,改變邏輯特性四、雷電浪涌和內部浪涌的防護（一）等電位連接為了消除雷電瞬態電流路徑與金屬物體之間的擊穿放電，可以將所有現場儀表的所有金屬外殼、構架、生產裝置的金屬設備、設施、儀表控制室內的設備、組件和元件的金屬外殼、金屬設施連接在一起，并且與儀表控制室的防雷接地系統相連接，形成完善的等電位連接。電話電源信息線水管暖氣天然氣配電箱空調管PE暖氣片（二）屏蔽 1、建筑物或房間外部屏蔽：

用鋼筋和金屬框架構成的大空間屏蔽2、線路屏蔽（1）采用屏蔽電纜時，其屏蔽層應至少在兩端并易在防雷區交界處做等電位連接。當系統要求只在一端做等電位連接時，應采用雙層屏蔽，外層屏蔽按上述要求處理。

雙屏蔽單屏蔽（三）合理布線（四）接地（五）安裝（SPD)浪涌保護器SPDSPD器件導通,對浪涌呈現低阻抗浪涌能量轉化為熱

并散發

浪涌抑制器如何保護設備并聯型浪涌抑制器(正確接法)電源

負載設備SPD6,000V理想目標<450VTSN?<100VATN?短于6英寸的連線串聯型浪涌抑制器的接法電源

負載設備6,000V理想目標

<100VATN?<450VTSN?SPD沒有連線長度問題電源系統的浪涌保護

應設置分級防護

電源線路電涌保護器標稱電流參數信息系統浪涌保護信息系統浪涌保護器分：網絡信號浪涌保護器監控信號浪涌保護器天饋信號浪涌保護器

ECS產品性能介紹SineTamer產品家族ST-SPT型

（B、A區）LA或RM型

（B、C區）ST型

（B、C區）ITD型

產品主要性能1、響應速度小于1納秒，快速吸收浪涌。2、專利的正旋波RON跟蹤濾波算法，精確過濾浪涌。3、真正的十模保護，阻斷浪涌所有可能通路，潔凈用電環境。4、混合多元及熱、電雙保險熔斷設計，造就數年免維護的卓越品質。5、完善的電脫扣與熱脫扣相結合的故障保護，確保運行安全。6、獨一無二的化學封裝專利技術，保障器件持久的可靠性能。7、產品外殼采用NEMA4標準，防水、防火、防爆、防鹽霧。8、長達10-25年的免費更換承諾，解除客戶的后顧之憂。9、產品免維護設計理念，一體化設計為客戶省去日后工作維護的煩惱。(一)、納秒級的響應速度快速吸收和輸導浪涌只有納秒級的反應速度才能對所有的浪涌進行有效抑制（二）.ORN濾波方式安裝TVSS之后對“贓電”的清潔效果MOVClampingVoltage

增強型濾波器

贓電（三）、全模保護

全模（10模）保護設計—全通路防護10模7模4模火線火線火線零線地線火線火線火線零線地線（四）.多元件矩陣

實現全模保護的混合矩陣地線零線火線3火線2火線1低阻抗總線ActiveTrackingNetwork(ATN?)Filter能承受高強度浪涌電流的總線浪涌抑制元件獨一無二的專利技術（五）.故障保護在設計上和浪涌保護元件實現合理配合，熔絲的電流承受能力和浪涌保護器的最大電流承受能力相同；任何單點故障不會對整個保護器的正常運行造成影響；BusECS產品：元件級---內部每個元件均配備熱脫扣和電脫扣保護裝置

故障保護的等級分析

（六）、獨有的化學封裝技術，器件性能不降解快速吸熱（防曬霜效應），造就弱接地要求改傳統泄流式防雷為吸熱式防雷幫助MOV防潮，確保性能多年不降解，防水、防潮、防鹽霧緊固內部器件，實現360度安裝免維護（七）其他免維護設計理驗浪涌記數遙訊（C型干觸點）聲光告警免維護項目Sinetamer產品其他產品備注1.對外過電壓防護能力通流能力最大可達300KA以上通流能力最大為100KASinetamer產品比其他產品通流能力大，有更長的產品使用壽命和更強的耐受雷電流沖擊的能力2.對內部過電壓防護能力具有正弦波跟蹤能力和限壓限幅功能，消解部分內部浪涌，抑制高次諧波，降低能耗無正弦波跟蹤，不能抑制高次諧波等電力污染Tinetamer產品與其他產品相比，不但能防止雷電脈沖的大電流沖擊，還能精確的消除內部浪涌、尖沖、凹陷、高次諧波等電力污染，提高能效。而其他產品只有防雷作用，不能有效抑制內部電力污染3.殘壓在20KA電流沖擊下，殘壓為1.3KV在20KA電流沖擊下，殘壓為1.7KVSinetamer產品比其他產品的殘壓要低很多，提高了對設備的保護水平4.保護模式十模保護，具有“三個L-L、三個L-N、三個L-PE、一個N-PE”保護模式四模保護，僅具有“三個L-N、一個N-PE”保護模式Sinetamer產品比其他產品增加了浪涌的泄放途徑、有效降低殘壓，能更精確的消除內部浪涌，延長保護器使用壽命

ECS產品和其他產品的比較

5.內部封裝內部采用化學封裝技術內部無化學封裝Sinetamer產品與其他產品相比，通過專利的化學封裝不僅將各元件固定封裝在電路板上，而且有利于吸收浪涌所產生的熱能，提高元器件的性能，延長元器件的使用壽命，具有防火、防爆、防塵、防水等功能。6.響應時間≦1ns一般在25nsSinetamer產品比其他產品響應時間快，避免因設備來不及動作而出現死機等現象，能夠精確過濾高次諧波，而其他產品因反應時間慢，無法過濾高次諧波等內部浪涌7.質保期10-20年1-3年Sinetamer產品能提供更長時間的品質保證8.外形設計一體化箱體多為模塊式Sinetamer產品箱體化設計安全可靠安裝方便；箱體具有防火、防潮、防爆功能；而其他產品的模塊式外形設計則可靠性低，是為經常更換而設計9.相關認證UL1449、ISO9001、CE等認證；執行IEEEC62.41等防止內部和外部浪涌的相關標準一般無UL認證，執行IEC有關防止外部浪涌的相關標準Sinetamer產品通過了目前世界上最為嚴格的UL認證，并且執行針對內部和外部浪涌防護最為全面的標準

（八）、典型案例和使用效果減少停機時間降低維修費用延長設備壽命保障系統安全安裝浪涌抑制器前后客戶變頻設備維修費用一覽安裝TVSS之前21個變頻控制設備的維修費用安裝TVSS之后21個變頻控制設備的維修費用雪鐵龍案例客戶變頻設備采用常規壓敏電阻和SinetamerSPD產品效果對比采用壓敏電阻的5臺變頻設備歷時一年的維修費用采用SPD的5臺變頻設備歷時一年的維修費用案例分析：Mobil石油公司結論：采用SinetamerSPD的變頻設備的維修費用之相當于前者的三分之一

安裝Sinetamer方案后MTBF的改善AnnualPre-InstallMaintenance: $7,814,718TVSSInstalledCost: $2,679,350AnnualPost-InstallMaintenance: $2,865,107YearlyMaintenanceSavings: $4,949,611PaybackPeriodinYears: 0.54實例一南京某軍校實驗室時間：2008年7月22日地點：南京某軍校實驗室故障現象：1、直流供電電路中無名噪聲（電磁脈沖）嚴重，無法消除；

2、系統進行通信連接時頻繁死機。試驗方案：1、在電腦直流供電電路中串接ECSSPD1(型號：ST-ICPS-5DC-3)2、在通信線路中串接ECSSPD2(型號：ST-CL5-2)（均未接地）試驗結果：直流電源線接入SPD1后，電路中噪聲幅度大大減小，而SPD1的輸出端波形和輸入端波形相比又有明顯好轉（見實測圖像）；）通信信號線接入后，系統不再死機。

實例二(2)某圓環鏈廠我們用ECS產品通過在某圓環連廠安裝試用，在安裝前電源線路上由于中頻加熱爐的開停，測出的總諧波率（TDH）為18.5%,突波(浪涌)電壓達580V,使電源線路上其它的用電生產控制設備無法正常工作.安裝后,測出的總諧波率（TDH）為1.5%,突波(浪涌)電壓下降了40%,大大改善了供電電源質量,減少能量損耗,保障電子信息系統正常運行.附件1：安裝實例

六、附件

IEC產品安裝方法沒有連接導線長度問題串行電路保護

ECS通過中石化認證用于石化電氣系統的電源浪涌保護器介紹RM-ST180浪涌保護器說明書■產品用途該產品適用于各種電源系統的浪涌防護，廣泛用于石油石化、電力、工業廠礦、民航、金融、證券、智能建筑等電源系統，如各種配電站、配電房、配電柜、交直流配電屏、開關箱以及其它各種重要且遭受雷電、內部浪涌威脅、侵擾的設備。■產品特點●RM-180系列浪涌保護器能有效抑制脈沖型和震蕩型浪涌●RM-180適用于敏感/關鍵性設備的保護●響應速度小于1納秒，快速吸收浪涌●專利的正旋波跟蹤算法，精確過濾電力污染●混合多元及熱、電雙保險熔斷設計，造就數年免維護的卓越品質●產品外殼采用NEMA4標準，防水、防火、防爆●設計緊湊，可以直接安裝于配電板及特殊設備的隔離器中型號標稱通流容量In(kA,8/20μs)最大通流容量Imax(kA,8/20μs)保護水平Up(kV)（50kA)響應時間(ns)額定工作電壓(VAC)持續工作電壓Uc(VAC)工作溫度(℃)RM-ST180501004.0＜1N-PE220385-40～+85L-PE220385L-N220385

LA-ST120浪涌保護器說明書■產品用途該產品適