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导言：
该专利产品为B+D复合型设计，既具有B类（T1，一级）浪涌保护器的能量防护级别，又具有D类（三级）浪涌保护器的响应速度和低电压保护水平，适用于防雷环境恶劣，但设备耐压较低的环境，对用电设备能起到的保护效果。同时该产品满足国标GB50057-2010对建筑物电气系统一二三级防雷各个位置的防雷参数要求,安装在总配电柜或末级机房配电柜均能满足标准及使用要求。
一、主要性能特点：
1、选型方便、验收无忧：
目前建筑物电力系统的浪涌保护器验收主要是查看电源总配电柜及末级配电箱内安装的浪涌保护器参数是否符合国标要求：
1.总配电柜需安装T1试验浪涌保护器，主要参数需满足Iimp≥12.5kA,Up:≤2.5kV.
2.末级配电柜需安装Up≤1.2kV的浪涌保护器.
该产品参数同时满足总配电柜及末级配电柜浪涌保护器验收的所有要求，
选型时无需再考虑浪涌保护器的通流容量、保护水平等参数，按三相/单相选择4P,3+NPE,3P,2P即可，各个位置均可使用，均满足国标及气象局防雷验收要求。
主要型号列表：
型号 适合供电系统 主要参数 尺寸(mm) AM-L/N-4P TN-S系统 Uc:320V,Iimp(10/350μs):12.5kA,Up:1.2kV,4P 97 * 144 * 65 AM-L/N-3P+N TT系统 Uc:320V,Iimp(10/350μs):12.5kA,Up:1.2kV,3P+N 97 * 144 * 65 AM-L/N-3P TN-C及IT系统 Uc:320V,Iimp(10/350μs):12.5kA,Up:1.2kV,3P 97 * 108* 65 AM-L/N-2P 单相供电系统 Uc:320V,Iimp(10/350μs):12.5kA,Up:1.2kV,2P 97 * 72 * 65
2、B+D复合型设计，通流量大、残压低，保护效果更好：
目前配电系统的防雷设计，一般都为多级防雷设计：在总配电装级浪涌保护器(B级)，在分配电柜装第二级浪涌保护器（C级）、在终端精密设备前安装第三级浪涌保护器（D级）。采用多级防护的主要目的就是为了即能满足大通流容量的要求，又能满足低于设备耐压水平的残压要求；
级浪涌保护器：应能承受绝大部分雷电流,一般选择T1(10/350us)测试产品，通流量Iimp:≥12.5kA，，保护水平≤2.5kV；
第二级浪涌保护器：限制设备端的残余电压，同时与级浪涌保护器配合，泻放残余的雷电流一般选择T2(8/20us)测试产品，通流量In：20kA，Imax:40kA。
第三级浪涌保护器: 将残压限制到设备耐受水平以下，一般选择T2(8/20us)测试产品,通流量In：10kA，Imax:20kA,Up:≤1.2kV,
配置三级浪涌保护器需要安装在不同的位置，而且两级浪涌保护器之间有距离要求：GB50057《建筑物防雷设计规范》中规定“在一般情况下，当在线路上多处安装 SPD 且无准确数据时，电压开关型 SPD 与限压型 SPD 之间的线路长度不宜小于 10m，限压型 SPD 之间的线路长度不宜小于 5m。”
而在实际的防雷设计中，往往因为安装空间等因素达不到三级防雷设计要求，这时可以选用B+D复合型浪涌保护器 ，该产品能承受一级浪涌保护器测试波形（10/350us），满足国标GB50057-2010对一级浪涌保护器的通流量的要求，Iimp≥12.5kA,在满足一级浪涌保护器通流量的情况下，该产品的低残压设计能满足末级设备的防护要求，Up：≤1.2kV
雷云对大地的电压低则几百万伏，高则数千万伏，甚至更高，雷云对大地一次闪击放电的峰值电流平均为30多千安，它的瞬时功率很高，由于瞬时功率很大，所以它的破坏力是相当大的。
到现在为止.直击雷的防护都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，把雷电流引下来，然后通过良好的接地装置迅速而地引入大地。
常用的接闪装置，如避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等，它们都是用金属做成，安装在建筑物的高点，如屋脊或尾角等易受雷击的地方。避雷网是用金属线、带做成的网格，架在建筑物顶部空间或者利用建筑物屋面板筋连接成网格状，然后与大地可靠地连接。
当高空出现雷云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷云相反的电荷，然而接闪设备(避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等)都处于地面上建筑物的高处.与雷云的距离近，而且与大地有良好的电气连接，所以它与大地有相同的电位、以致接闪设备附近空间电场强度相对比较大.比较容易吸引需电先导，使主放电集中到地面，因而在它附近尤其是比它低的物体受雷击的几率就大大减少。而接闪器被雷击的几率却大大提高，所以就接闪器本身而言.它不但不能避免雷击.相反是招来更多的雷击，它以自身多受雷击而使周围免受雷击.
由于接闪器都与大地有良好的电气连接，使大地积存的电荷能量迅速与雷云的电荷中和。这样由雷击而造成的过电压的时间大大地缩短.雷击危害性就
大大减少。
雷击的时候，雷云通过接闪器向大地放电的过程，可以近似用RC放电过程来模拟。因为大地和雷云之间相当于一个充了电的电容器，如图1.5所示。图中雷云与大地之间的电容用电容器C表示.雷云内部和雷电流通道的电阻用R1表示，接闪器和它与大地之间连接的电阻(包括连接线的电阻和接地体的散流电
阻)用R2来表示。
由等效电路图可知，雷击时电流i与R及接闪器上的高电压相互关系适合
RC放电方程:
iR-Uc=0
R=R1+R2
式中:R1-雷云内部和雷电流通道的电阻;
R2-接闪器和它与大地之间的连接电阻。
雷电流源的电阻包括主放电通道的电阻，大约几千欧，如果把带电的雷云当作电源，接闪器到大地看作是负载。那么，放电的时候就相当于一个有几千欧内阻的电源，与一个仅有几欧接地电阻和少许引线的阻抗的负载连接(如图1.5所示)，这电源一般为几百万伏和几千万伏，甚至更高。雷击时接闪器对大地的电压就是雷云的电压，在雷云内阻(包括通道电阻)与接地电阻(包括引线电阻)的分压，接地电阻越小.其分压值越小，相对来讲就越。所以，理论上要求避雷装置接地电阻越小越好，但是如果要求做到接地电阻很小，势必造价很高。工程上往往只要求做到足够的范围即可。以上说明避雷装置必须有足够可靠和足够小接地电阻的接地装置，否则它不但起不到避雷的作用，反而增加雷击的危险。
需要指出的是,大气变化是大规模的，雷云的发生也是大规模的，而且雷云的移动受很多可变因素支配.很多条件是随机的，因此，认为有了避雷装置就万无一失的想法是错误的。避雷装置只能大大地减少被雷击的可能性。
（a）雷击时雷云与大地的示意图
（b）雷击时的等效电路图
图1.5 雷击时的电气原理图
1）防雷
接地系统采用TN-S系统，工作接地、保护接地、防雷接地合一设置，总接地电阻小于1欧姆。投标人可结合上述接地系统，设计自己独立的系统接地。
整个系统要求能够防护雷电对电子设备的各种侵害，防雷保护器应在不影响系统正常运行的前提下，能够承受预期通过它们的雷电流和过电压。
投标人须提供完整有效的防直击雷、感应雷、地电位升高的防雷系统。要求在控制室的电源进线加装合适的避雷器，在总线网络和视频接口处加装合适的隔离器，并采取等电位连接，以达到佳的防雷效果。同时，为减少备品备件和后期维护方便，投标人应采用同一品牌防雷产品。
投标人须对装有号通道防雷保护器的通讯线路复核其传输速率，即选择适当的防雷保护器的通频带和网络分支上的防雷保护器的安装数量，以保证系统网络原有的大传输速率。
电源二级防雷：在中控室、各PLC现场控制分站电源进线端、出线端及现场仪表供电电源出线端安装电源第二级防雷保护器(或组合)，以保护中控室设备、PLC现场控制分站设备及现场仪表等的供电。同时，防雷保护器(或组合)应选用相应IP等级的保护箱，以满足现场环境对防雷保护器(或组合)的防尘、防潮、抗冲击等要求。
电源三级防雷：在室外仪表箱内安装电源第三级防雷保护器(或组合)，以保证下层弱电设备供电。同时，防雷保护器(或组合)应选用相应IP等级的保护箱，以满足现场环境对防雷保护器(或组合)的防尘、防潮、抗冲击等要求。
号部分：凡经室外传送的各类现场总线电缆和4～20mA模拟量号电缆以及网络号（通讯总线）电缆的两端分别安装合适的号防雷保护器。
2）接地
接地装置按照标准，根据系统接地要求分别接地，以及各电气设备的等电位连接。
在含有接地系统的装置和设备中，同样要考虑电源系统及自动化监控系统的影响，每组地电极系统自身对地电阻不能超过1欧姆。
应提供标识杆和标识牌，以标明地下钢带接地体的埋设路线。所作标识与电缆线路的标识类似。
1.1.2 防雷保护器技术参数要求
投标人应按照IEC标准及有关规范的要求，在做好系统屏蔽、接地和等电位连接的同时，还须根据系统特性及使用要求提供完整、可靠的防直击雷、感应雷及过电压保护系统，选择通过防雷形式试验测试（GB18802）的产品，以防止雷击或浪涌电压对系统的损坏。为减少备品备件和后期维护方便，投标人应采用同一品牌防雷产品。
电涌保护器必须符合 IEC 664 和 DIN VDE.011 标准
1）级电源防雷器
使用电子触发式火花间隙，且带有附加的灭弧装置，可以熄灭很高的线路工频续流，使用电子触发式电涌保护器可以得到很大的放电电流，触发电压低，所以和第二级的电涌保护器之间无需退耦元件。
?额定工作电压：Un（AC)：330V或440V；
?大允许工作电压UC（AC)：330V或440V；
?冲击电流limp(10/350μs)：50KA/25As电量；
?大前置保险丝：250Agl；
?无前置保险丝的自熄短路电流：50 KA/50Hz；
?响应时间：≤150ns；
?状态显示：绿色LED；
?认证cURus，File E198315：KEMA。
2）第二级电源防雷器
电涌保护器使用压敏电阻，使电涌保护等级低的电气和电子设备免受雷电和线路中电涌的冲击。内置热敏过流保护装置，能提供不同的电压等级的产品（Un<Uc）、多片组合的产品，以满足不同供电系统的应用。选用产品需满足相应的标准，比如：IEC 60364-5-53：2001等。底座180°可旋转有助于选择从顶部或底部进线。具有EWS功能在红色、绿色两种显示状态的基础上，增加了黄色的状态显示。当状态显示黄色时，表示该模块已遭受过雷击，部分已损坏。同时该状态也可通过遥触点输出号，你此时更换保护模块。
?额定电压 Un：230V；
?大持续工作电压, Uc (AC)：280V；
?大持续工作电压, Uc (DC)：350V；
?大放电电流 (8/20 μs)：150 kA；
?响应时间：≤25 ns；
?大前置熔丝：125 A gL；
?电压保护水平，Up(In 时）：<1450V；
?电压保护水平，Up(5kA 时）：<850V；
?暂态过电压：335V TOV；
?状态显示：绿色＝正常；红色＝保护模块损坏，需更换。
3）第三级电涌保护器
电涌保护器内部集成有温度监控装置，在压敏电阻温度升高时将压敏电阻同电网自动切断，同时外壳上的工作指示灯熄灭，并且带一个开关触点，输出一个告警号。保护线路中的大电流为 16A。
?额定电压 Un：230V；
?大持续工作电压，Uc (DC)：260V；
?大放电电流(8/20 μs)：7kA；
?响应时间：≤150 ns；
?大前置熔丝：16 A gL；
?电压保护水平，Up (L - N )：≤1200V；
?电压保护水平，Up (L/N-PE)：≤1800V，状态LED绿色＝正常。
4）测量、控制系统的电涌保护
电涌保护器由气体、放电管、抑制二极管和耦合电阻组成。通过导轨直接接地从而提高接线效率，保护模块可以通过LED显示工作状态，LED显示绿色，表示模块工作正常，LED显示红色，表示模块有故障。提供额定电压为5 V, 12 V, 24 V, 48 V和60 V的产品，不同电压的产品以相应的颜色标签加以区分。
数字量模拟量的保护
?通道电阻4.7Ω
?截止频率 (-3dB) 750 kHz
?标称放电电流 (8/20 μs) 线-线/线-PE/GND-PE：2.5kA/2.5kA/2.5kA；
?大放电电流(8/20 μs) 线-线/线-PE/GND-PE：10kA/10kA/10 kA；
?冲击电流(10/350 μs) 线-线/线-PE/GND-PE：2.5kA/2.5 kA/2.5kA。
5） CAT.5网线过压保护：
?提供 RJ45 口，保护所有的号线，10/100BASE TX；
?额定工作电压 UC（AC)：5V；
?大允许工作电压 UC（AC)：7V；
?通道电阻：1.3 欧姆；
?波特率：〈6MB；
?输出端残压 1KV/us 对称：<40V；
?输出端残压(8/20μs) 对称：<45V；
?输出端残压 1KV/us 非对称：<450V；
?输出端残压(8/20μs) 非对称：<500V；
?响应时间：≤5ns。
6）485-RS485协议号
?可插拔模块(插拔模块，不影响号通讯)；
?低残压；
?保护RS485协议串行通讯数据的传输；
?插拔模块可经V-TEST仪器检测；
?导轨直接可靠接地，可泄放电流20 kA (8/20 μs), 2.5 kA (10/350 μs)。
7）高传输速率号保护
?额定电流450 mA
?通道电阻2.2 Ω
?过载故障模式模式 2
?IEC 61643-21类别 C1; C2; C3; D1
?截止频率 (-3 dB) 200 MHz
?标称放电电流(8/20 μs) 线-线 / 线-PE / GND-PE 2.5 kA / 2.5 kA / 2.5 kA
?大放电电流(8/20 μs) 线-线 / 线-PE / GND-PE 10 kA / 2 x 10 kA / 10kA
?冲击电流(10/350 μs) 线-线 / 线-PE / GND-PE 2.5 kA / 2.5 kA / 2.5 K
中国雷电灾害的现状
雷电灾害是一种不可抗拒的自然性灾害，危害着人类的人身和财产。安迅电源防雷器主要通过地区分析、行业分析、时间分析、人身雷电灾害四个方面来讲解中国雷电灾害的现状。1998-2001年全国直接经济损失超过100万元的雷电灾害每年都在10次以上.其损失每年都大于5000万元。全国同期平均每年雷击死亡379人.受伤310人。
一、雷电灾害地区分析
全国重大雷电灾害在空间上呈现明显的区域性分布特点.1998-2001年这四年间.全国56次重大雷电灾害的46.4%(约一半)发生在5个省，其中山东7次、广东6次、江西5次、河南4次、浙江4次，这5省重大雷电灾害的直接经济损失为8337万元，占全国的57.9%;其余的发生在贵州等17个地区，另外，新疆等9个省区没有重大雷电灾害的记录。图6.1给出了1998-2001年中国重大雷电灾害空间分布(各省用省会城市来表示).全国重大雷电灾害主要分布在东南地区和华北地区.形成一南一北的两个明显的雷灾中心区。雷灾在南方集中在浙江——江西——广东，呈带状分布。在北方集中在山东和河南，呈圆形分布。这两个雷灾中心区在地形上具有很好的代表性，北区以平原为主。南区以山地为主。在直接经济损失方面，北区的损失强度为235万元/次，比北区更严重的南区为383万元/次，其原因主要是南区发生了3次损失都在1000万元以上的重大
雷电灾害.其中1998年2月和6月江西两次棉麻储备库遭雷击引发火灾分别造成1800万元和1200万元的损失，2001年5月广东某厂房遇雷击并引发爆炸造成1000万元的损失并有人员伤亡。这3次雷电灾害都与仓储行业有关，和下面所做的雷灾行业分析的结果是吻合的.从整体来看，全国重大雷电灾害在东部比西部更严重，其原因主要是社会状况尤其是经济水平存在差异，经济相对发达的东部地区发生重大雷电灾害的可能性较大。西南地区的雷电灾害也比较严重，成为仅次于两大雷灾中心区的第三雷灾区。整个广大的西北地区是全国雷电灾害轻的地区。
图6.1 1998-2001年中国重大雷电灾害空间分布图(单位:次)
二、雷电灾害行业分析
1998-2001年全国重大雷电灾害56次分布在采矿、仓储、电力、纺织、旅游、农业、石化、通、冶金、医药等10个行业.其中雷灾严重的三大行业是通、电力和仓储，雷灾次数(指重大雷电灾害次数，下同)分别为15次、14次和9次，占全部的67. 9%。这三大行业的直接经济损失为10757.8万元，占全部的74.7%。图6.2给出了1998-2001年中国重大雷电灾害行业分布，实线代表雷灾直接经济扭失，虚线代表雷灾次数，行业损失和雷灾次数的相关系数为0.6965，存在一定的相关性。通和仓储行业具有代表性，通行业的重大雷电灾害发生频繁，而仓储行业的经济损失严重。通行业自身的特点以及伴随电子化的发展是导致雷电灾害日益频繁的根本原因，特别是雷电电磁脉冲(LEMP)的危害变得越来越严重，这也是雷电灾害的发展趋势之一。通行业的雷电灾害往往有一个明显的特点，就是其经济损失不仅存在严重的直接经济损失，而且伴有更严重的间接经济损失如服务中断和数据丢失等。而仓储行业的重大雷电灾害的发生有两个显著的特点:一是雷灾损失强度很大，即单次雷电灾害造成的经济损失很高，全国9次重大雷电灾害的直接经济损失高达5470万元，平均607. 8万元/次;二是雷灾的后续危害很严重，容易发生雷击火灾和雷击爆炸等，尤其是当雷电袭击存放棉麻、火药、粮食等易燃易爆物品的仓库或厂房时.对重大雷电灾害单次直接经济损失按行业进行比较，高的是仓储行业.其次为农业、采矿和石化行业，居中的是电力、医药和冶金行业，而通、纺织和旅游行业低。
图6.2 1998 -2001年中国重大雷电灾害行业分布图
(实线代表雷灾直接经济损失，单位:万元.坐标左轴;虚线代表雷灾
次数,单位:次,坐标右抽)三、雷电灾害时间分析
全国1998-2001年56次重大雷电灾害分布在各年分别为21次、17次、8次和10次，其中52次发生在4-8月的时间段内，占全部的92.9%. 4-8月的重大雷电灾害在很大程度上可以代表全年的同类灾害，这一点在下面的雷电灾害预测中将会得到应用。全部56次雷灾按月统计。8月多为18次，其次7月为14次，1、3、11、12月为0次。图6.3给出了1-12月的重大雷电灾害次数的季节指数，显著表明雷灾集中发生在4-8月，尤其是7月和8月。雷电灾害次数和直接经济损失之间的相关系数r为0.9284，具有良好
的相关性，因此，下面的雷电灾害分析与预测将以雷灾次数为主，其直接经济损失可以用雷灾次数乘以单次雷灾损失而得到.按月的距平百分率分析结果表明，重大雷电灾害每月平均发生1.167次。1998年的7月与8月和1999年的7月与8月是主要的正偏移月份，而每年的1,2,3月和9,10,11,12月几乎没有重大雷电灾害的发生，为主要的负偏移月份。雷灾的发生呈现周期性，集中在每年的4-8月，并且有逐渐递减的趋势，重大雷电灾害次数1998-2001年的48个月中平均每月递减0.027次.但由于年度数据太少，并不能得出确切的雷灾年际周期及年际趋势。
图6.3重大雷电灾害次数的季节指数
四、人身雷电灾害
雷电灾害的危害不仅体现在经济损失方面，也多造成人身伤亡。1998-2001年雷击死亡人数每年分别为421,227,451和417人，四年共死亡1516人，平均每年379人；同期雷击受伤分别为192,194,372和483人，四年共受伤1241人.平均每年310人.其中严重的1998年8月发生在湖北的库雷灾，一次性造成197人死伤。造成人身伤亡的雷击多发生在海边、河边、树下、农村田间和山坡等易受雷击的地方。全国雷电典型灾害造成人身伤亡多的是广东省，其次为广西、贵州、福建、云南等4省区，这5个省区每年的雷击人身伤亡人数占全国的60%左右，其中广东约占全国的1/4。这类灾害主要发生在广大的农村，具有很大的不确定性.很难得到根本的防治.有效的防治方法就是加强雷电灾害的宜传和教育，提高人们的防雷意识，让人们主动避开易受雷击的时候和远离易受雷击的地方。
对于雷电灾害，开展灾害预测是必要的，可以对未来雷电灾害的风险评估提供重要的指导.钟万强等人对中国的雷电灾害做过初步的预测，雷电灾害的预测主要根据雷灾与时间的关系，分别采用时间序列平滑法和季节变动预测法，预测结果表明，在2002-2005年期间全国将分别发生重大雷电灾害14,12,11,11次，四年合计47次，平均每年12次，每年将造成直接经济损失约3000万元，平均每年人身伤亡580人左右。
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