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通信电源雷电防护要求

来源:张工 发布时间:2011-11-14 19:44:09

     通信电源一般由交流配电、直流配电、整流器和监控单元组成,我们常说的防雷三级保护,主要分布是:在交流配电的前端(即机房入口)配置一级防雷器德恩拓三相电源防雷模块80KA;在机架的交流配电部分,配置二级防雷器德恩拓三相电源防雷模块40KA;最后在整流器内部或整流器前端,设计精细防雷器保护220V,形成第三级保护。当然,三级防护只是一个粗略的概述,或者是一个宣传概念,真正要发挥三级保护的效果,简单的防雷器堆砌是没有什么效果的,有必要针对通信电源的各个组成部分,在防护方面进行不同的工艺设计,通过各个组成部分的互相配合,最终形成有效的雷电防护系统。一般典型的雷电防护三级保护

目前对一级防雷器的分类有多种方法,从配置模式上看,一级防雷器主要有两种模式,一种是并联模式,另外一种是串联模式,并联模式由于所采用的器件较少,价格相对较低,但输出端的残压高,一般在3500V4000V左右。串联模式由于本身就采用两级电路,输出残压比较低,一般控制在2000V以下,推荐使用德恩拓防雷器。

一级防雷器一般按照8/20us波形100KA进行设计,可以满足绝大多数场合的需要,当然在某些强雷区的高山站和平原站上,也可以选择特高容量的防雷器,按照10/350us波形

 

测试,达到50-100KA的设计水平;

对于串、并联的选择,由于我们的通信电源中都配备有相应的二级防雷器,所以一般可选择并联防雷器,如果局站的位置非常重要,或者不能满足一、二级之间的配合距离要求,也可选择串联防雷器;

工程设计过程中,要注意一级防雷和二级防雷之间的配合,一般要保持7-15m的引线距离,当然不排除现有新技术的出现,中间的配合通过内部实现,而对引线距离不做特殊要求。如主动能量控制技术,可以省去中间的引线距离;

工程接地是非常关键的,其中防雷地线越短越好,IEC规定一般是小于0.5m,对于接地电阻,当然是越低越好,但总体上来说,只要保证良好的等电位,防雷对接地的要求并不是太高, 推荐使用德恩拓反吸式石墨接地极。

交流相线和零线采用开文接线。

交流配电的防雷设计一般是按照二级防雷的要求进行的,又叫C级防雷。对交流配电的防雷设计一般有如下要求:

  二级防雷的设计通流能力一般按照8/20us 20KA进行设计,最大一般可达40KA一次;

  二级防雷器一般选用开关型+限压型组合防雷器,适应于各种电网制式的要求;

防雷器的安装位置要求放在交流输入的最前端,如果无法实现,则无论是CEPU板引线还是监控单元的交流检测线,如果一定要接在防雷器前端,则必须保证从防雷器最近的距离引线(0.3m内),目的是保证与防雷器良好的等电位;

防雷器接线要求:相线和零线采用开文接线,为地线专门设计地线排,地排放置在防雷器接地端子最近的地方,以保证防雷器接地到地排的距离小于0.3m。保护地线从机房地排处接到机架内部的地排上,不能直接接在机架上;

机架本身保持良好的等电位连接,各零部件之间确保“零”电阻,零部件的关键连接螺钉不能采用喷漆工艺;

  在与第三级防雷电路(精细保护)的配合上,零线和相线一般建议3-5m的退藕距离,实际设计过程中可按3m的线长设计,在加有防雷盒的机架内,这个3m就是到防雷盒的距离,地线从地排上接入防雷盒。在整流器分散防护系统内,就是到整流器的输入距离,在保证机架良好等电位的情况下,整流器接地线可从机架上就近接地;

  整个机架采用联合接地方式,就是防雷地,保护地以及工作地都通过引线接到机架内部的接地排上,并通过接地排接机房的地排;

  防雷器的保护空开(或熔丝)一般要配备,一般不要超过32A,最好带辅助触点,确保监控能够对防雷器空开进行有效的监控,在防雷器空开误跳的情况下,能够及时告警,以免后续设备失去保护,推荐德恩拓防雷器

   整流器的保护主要有两种模式,一是通过防雷盒进行集中保护,另外一种就是通过整流器内部保护电路进行分散保护,两种保护的效果没有明显差别,在设计上注意以下事项:

整流器的绝缘水平:整流器只有保持一个较高的绝缘水平,才能实现很好的绝缘配合,一般要求交流对地1500VAC)的绝缘水平,一次侧对二次侧保持3000VAC)的绝缘水平;

如果采用防雷盒,防雷盒尽量靠近整流器进行配置,以保证防雷盒有效保护整流器。

如果采用分散防护,在压敏回路可以串联6.3A的超慢熔熔丝或者10A的慢熔熔丝进行后备保护,以保证压敏电阻在短路失效后能够迅速的从回路中脱离,也可以选用合适的热熔保险丝进行后备保护;

  压敏熔丝一般建议带遥信告警,在熔丝熔断以后能够迅速上报。压敏失效的告警设计一般工艺处理比较困难,如可以采用机械式、温度开关、干簧管,或者通过检查PTC的阻值变化来进行告警;

整流器本身机框保证良好等电位连接,整流器地线可就近与机架连接,机框与整个机架保持良好的等电位连接。

监控单元的绝缘水平也需要满足直流500V的标准要求,对于交流检测线,对地的绝缘也要满足,交流绝缘的要求,即交流1500V

直流侧的防雷以前关注的不多,只是在监控出现复位或损坏的时候才引起重视,实际上标准里面早就对直流防雷有要求,只是我们当时不理解直流防雷的意义所在,从成本的角度出发,就把它省去了。目前我们的实现方式是通过在监控单元中加装压敏来实现监控和直流侧的防护的,从试验和现场运行的情况看,不能起到全面的保护效果,还不能完全替代直流侧防雷设计。直流侧防雷在设计时主要要求如下:

直流侧防雷主要是防地电位的反击,一般也是按照1520KA设计;

目前各防雷器厂家都有相应的直流侧模块可供选择,动作点一般选在90-100V之间,由于采用了联合接地的方式,正负之间只通过一个模块就可以实现直流侧的保护。如果从成本角度考虑,也可选用直流防雷盒。当然,直流侧防雷也存在一个告警问题,可根据情况进行选择设计;

直流侧防雷器或防雷盒的安装位置要尽量靠近负载末端,以保护直流熔丝的检测线免遭地电位反击的影响。另外,为了保证残压最低,防雷器(防雷盒)的引线距离越短越好,与正负排连接线的总距离要求小于0.3m

对于监控单元而言,首先要保证和机架良好的等电位连接,并通过专门的接地线和机架相连,从精细保护的角度出发,监控单元内部可并联3KA左右通流量的压敏实现监控单元的保护,推荐使用德恩拓防雷器;

 

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