首頁 > 技術支持 > Lufft 產品防雷安裝指導

技術支持

Lufft 產品防雷安裝指導
發布時間:2017-09-18   點擊次數:425次

Lufft產品的防雷安裝指導

 

必发88(上海)測控技術有限公司    孫名奎

 

  • 術語

接閃器:接閃器就是專門用來接收直接雷擊(雷閃)的金屬物體。避雷針是常見的獨立接閃器。

引下線:引下線指連接接閃器與接地裝置的金屬導體。防雷裝置的引下線應滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩定的要求。常見的引下線用40*4mm的鍍鋅扁鐵。

屏蔽線:導體外部有導體包裹的導線叫屏蔽線,包裹的導體叫屏蔽層,一般為編織銅網或銅泊(鋁),屏蔽層需要接地,外來的幹擾信號可被該層導入大地。

雙絞線:雙絞線(Twisted Pair Cable)是由兩根相互絕緣的導線按照一定的規格互相纏繞在一起而成的網絡傳輸介質。雙絞線不僅可以抵禦一部分來自外界的電磁波幹擾,也可以降低多對絞線之間的相互幹擾。

  • 雷電保護措施

    雷擊有直擊雷和感應雷。直擊雷是雷電直接擊中物體,感應雷則是當雷電擊中地表物體時,由於閃電電流具有極大的時間變化率,因而可以在雷電通道附近的所有導體上產生強大的過電壓和脈衝電流,進而造成損壞。在雷電防護方麵,直接雷比較好防護,而感應雷不易被防護,感應雷所產生的強大電荷衝擊,易導致設備損壞。

 

(一)直擊雷的防護

        直擊雷防護是防止雷閃直接擊在建築物、構築物、電氣網絡或電氣裝置上。直擊雷防護技術以避雷針、避雷帶、避雷網、避雷線為主要,其中避雷針是zui常見的直擊雷防護裝置。當雷雲放電接近地麵時它使地麵電場發生畸變,在避雷針的頂端,形成局部電場強度集中的空間,以影響雷電先導放電的發展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護物體免遭雷擊。避雷針冠以“避雷”二字,僅僅是指其能使被保護物體避免雷害的意思,而其本身恰恰相反,是“引雷”上身。

        良好的直擊雷防護措施能將50%以上的雷電流引入大地,釋放掉巨大的能量,對感應雷也能起到強大的抑製作用。

        對於Lufft的產品而言,遭受到直接雷zui多的場合就是風機和測風塔,這主要是因為安裝的相對位置比較高引起的。同時,需要注意的是:由於位置較高,僅僅通過正上方的避雷針進行引雷放電是沒有辦法保護設備的。像測風塔一般都70米以上,當雷暴雲較低時,雷電會從側麵繞過避雷針從而擊毀設備。所以,有必要在測風塔的側麵,每個設備正上方0.5米左右安裝橫臂接閃杆引雷,橫臂必須超出設備1米以上(見圖一 紅色線所示)。除此之外,還應該給設備安裝“避雷環”以保護設備(見圖二 所示)。某些場合下,風機上的Ventus或V200A,也是需要加個“避雷環”防雷。

        以上所有的接閃器和避雷環必須要有良好的接地,接閃器必須通過引下線連接到接地裝置,這是因為塔體是一段一段拚接起來的,導電的電氣特性不佳。避雷環可以通過塔體連接到接地裝置(塔體必須要有良好的接地)

   圖一  測風塔                          圖二 避雷環

 

(二)感應雷(又稱感應過電壓) 保護

        感應雷也稱為雷電感應或感應過電壓,根據產生的原理不同分為:靜電感應雷和電磁感應雷。

        靜電感應雷是在帶電積雲接近地麵時,由於單一雷雲帶電的單極性,總是會在附近的金屬導體上感應出大量的反極性束縛電荷。而金屬導體遠離帶電積雲端會相應產生與雷電同級性的電荷,從而在金屬導體與雷雲之間,以及金屬導體自身產生出很高的靜電電壓(感應電壓),其電壓幅值可達到幾萬到幾十萬伏。當電路板或電子元件的電位和附近某一物體的電位之間呈現的電場強度(由其電位差和距離決定)超過二者之間介質的擊穿強度時,靜電便會突然泄放(即靜電荷轉移),產生靜電放電。這種過電壓往往會造成元器件、導線、接地不良的金屬物導體放電而引起大電流,並伴隨電火花、聲、熱、電磁輻射等,從而容易引起電擊、火災、爆炸,危及人身安全或對供電係統造成危害。

        電磁感應雷:由麥克斯韋電磁理論可知:變化著的電場伴隨變化著的磁場,變化著的磁場也伴隨變化著的電場。因此,電磁感應雷是由於雷電放電時,巨大的衝擊雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場引起的。這種電磁感應雷對建築物內的電子設備造成幹擾、破壞,又或者使周圍的金屬構件產生感應電流,從而產生大量的熱而引起火災。

 1、雷電屏蔽

        為了降低雷電中電磁脈衝對設備帶來的損害,應該將所有的線纜換成屏蔽線纜。同時,所有線纜從控製箱到設備都要經金屬穿線管走線,穿線管應該沿著測風塔的內部敷設,而針對兩穿線管的連接處理則應該使用跨接處理,跨接處理將使用16mm以上的銅芯線來進行使用,進而保障穿線管具有良好的電氣連通效能。WS係列傳感器設備傳輸線屏蔽層僅在控製箱端製作可靠的電氣接地處理(單點接地)。此外,必发88還應該注意在穿線管或屏蔽槽每隔20m的位置就進行一次可靠電氣連接處理(多點接地)。

2、線路的浪湧防護措施

  為了盡可能降低雷電過電壓對設備造成的損壞度,必須在設備傳輸線上安裝質量過硬的湧浪保護裝置,進而對雷電的過電壓進行規避防護。建議采用Lufft的浪湧保護器,它可以同時提供電源和信號的浪湧保護。

3、機箱的布局

  所有的設備供電電源、開關、浪湧保護裝置、數據采集器等都放置在機箱內,所以對於機箱的內部布局除了考慮走線方便外,還要從降低人為製造噪聲幹擾方麵考慮。下圖是常見的“四區域”布局圖示。

圖三 四區域布局

    四區域布局遵循以下原則:

  • 所有進出機箱的線必須要進行保護;
  • 將線纜分為:高電壓和低電壓;
  • 機箱的底板必須良好接地;
  • 將機箱劃分為:受/未受保護的高電壓,受/未受保護的低電壓,4個區域。

  機箱底板接地可以通過16mm2的線就近接到風塔或立杆,此時要求風塔或立杆有著絕對良好的接地!如果風塔或立杆本身沒有良好的接地措施,機箱底板可以通過引下線接到接地裝置!

(三)接地裝置

  接地裝置是指埋設在地下的接地電極與由該接地電極到設備之間的連接導線的總稱。接地裝置也稱接地一體化裝置,是把電氣設備或其他物件和地之間構成電氣連接的設備。接地網的布局可以參考下圖四。接地裝置與引下線和塔體或立杆的連接要做防鏽處理,並連接牢固,zui好采用焊接或螺絲對敲的方式。

 

圖四 接地網布局

  • 屏蔽雙絞線的使用

  在一些場合,由於設備自帶的線纜不夠長,就需要延長。在選擇延長線時,盡量選擇屏蔽雙絞線,並且延長線屏蔽層要與自帶線的屏蔽層連接。下圖展示的是各種線纜抗幹擾的能力。

圖五 不同線束抗幹擾能力比較

(一)屏蔽和雙絞線的原理

  屏蔽布線係統源於歐洲,它是在普通非屏蔽布線係統的外麵加上金屬屏蔽層,利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應實現防止電磁幹擾及電磁輻射的功能,屏蔽係統綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用,因而具有非常好的電磁兼容(EMC)特性。

  電磁兼容(EMC)是指電子設備或網絡係統具有一定的抵抗電磁幹擾的能力,同時不能產生過量的電磁輻射。也就是說,要求該設備或網絡係統能夠在比較惡劣的電磁環境中正常工作,同時又不能輻射過量的電磁波幹擾周圍其它設備及網絡的正常工作。

屏蔽電纜的屏蔽原理:不同於雙絞的平衡抵消原理,屏蔽電纜是在線的外麵加多一層或兩層鋁箔,利用金屬對電磁波的反射、吸收和趨膚效應原理(所謂趨膚效應是指電流在導體截麵的分布隨頻率的升高而趨於導體表麵分布,頻率越高,趨膚深度越小,即頻率越高,電磁波的穿透能力越弱),有效的防止外部電磁幹擾進入電纜,同時也阻止內部信號輻射出去,幹擾其它設備的工作。實驗表明,頻率超過5MHz的電磁波隻能透過38μm厚的鋁箔。如果讓屏蔽層的厚度超過38μm,就使能夠控製透過屏蔽層進入電纜內部的電磁幹擾的頻率主要在5MHz以下。而對於5MHz以下的低頻幹擾可應用雙絞線的平衡原理有效的抵消。

  屏蔽電纜抵抗外界幹擾主要體現在:信號傳輸的完整性可以通過屏蔽係統得到一定的保證。屏蔽布線係統可以防止傳輸數據受到外界電磁幹擾和射頻幹擾的影響。電磁幹擾(EMI)主要是低頻幹擾,馬達、熒光燈以及電源線是通常的電磁幹擾源。射頻幹擾(RFI)是高頻幹擾,主要是無線頻率幹擾,包括無線電、電視轉播、雷達及其他無線通信。

  對於抵抗電磁幹擾,選擇編織層屏蔽zui為有效,也就是金屬網屏蔽,因其具有較低的臨界電阻(Lufft的產品大都使用在電磁幹擾較多的地方,這也是為什麽Lufft都使用了金屬網屏蔽層的原因)。而對於射頻幹擾,金屬箔層屏蔽zui有效,因為金屬網屏蔽所產生的縫隙可使得高頻信號自由地進出。對於高低頻混合的幹擾場,則要采用金屬箔層加金屬網的組合屏蔽方式,這樣可使得金屬網屏蔽適用於低頻範圍的幹擾,金屬箔屏蔽適用於高頻範圍的幹擾。

雙絞線的原理把兩根絕緣的導線互相絞在一起,幹擾信號作用在這兩根相互絞纏在一起的導線上是一致的(這個幹擾信號叫做共模信號),在接收信號的差分電路中可以將共模信號消除,從而提取出有用信號(差模信號)。雙絞線的作用就是使外部幹擾在兩根導線上產生的噪聲相同,以便後續的差分電路提取出有用信號,差分電路是一個減法電路,兩個輸入端同相的信號(共模信號)相互抵消(m-n),反相的信號相當於x-(-y),得到增強。理論上,在雙絞線及差分電路中m=n,x=y,相當於幹擾信號被完全消除,有用信號加倍,但在實際運行中是有一定差異的。

(二)屏蔽線的連接方法

1、單層屏蔽線

  一般情況下,單層屏蔽線的一端接地,另一端懸空 。因為當信號線傳輸距離比較遠的時候,由於兩端的接地電阻不同或PEN線有電流,可能會導致兩個接地點電位不同,此時如果兩端接地,屏蔽層就有電流行成,反而對信號形成幹擾,因此這種情況下一般采取一點接地,另一端懸空的辦法,能避免此種幹擾形成。

2、雙層屏蔽線

  zui外層屏蔽兩端接地是由於引入的電位差而感應出電流,因此產生降低源磁場強度的磁通,從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應的電壓;而zui內層屏蔽一端接地,由於沒有電位差,僅用於一般防靜電感應。下麵的規範是zui好的佐證!

    《GB 50217-1994電力工程電纜設計規範》——3.6.8 控製電纜金屬屏蔽的接地方式,應符合下列規定:

  (1)計算機監控係統的模擬信號回路控製電纜屏蔽層,不得構成兩點或多點接地,宜用集中式一點接地。

  (2)除(1)項等需要一點接地情況外的控製電纜屏蔽層,當電磁感應的幹擾較大,宜采用兩點接地;靜電感應的幹擾較大,可用一點接地。雙重屏蔽或複合式屏蔽,宜對內、外屏蔽分別用一點、兩點接地。

   (3)兩點接地的選擇,還宜考慮在暫態電流作用下屏蔽層不致被燒熔。

3、提高單層屏蔽線的防護能力

    《GB50057-2000建築物防雷設計規範》——第6.3.1條規定:……當采用屏蔽電纜時其屏蔽層應至少在兩端等電位連接,當係統要求隻在一端做等電位連接時,應采用兩層屏蔽,外層屏蔽按前述要求處理。其原理是:一、單層屏蔽一端接地,不形成電位差,一般用於防靜電感應。二、雙層屏蔽,zui外層屏蔽兩端接地,內層屏蔽一端等電位接地。此時,外層屏蔽由於電位差而感應出電流,因此產生降低源磁場強度的磁通,從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應的電壓。

這也是前麵“雷電屏蔽”章節中講到的,為什麽傳輸線要穿管的原因!?金屬穿線管相當於給傳輸線人為加一層屏蔽層(外層)。

4、Lufft係列產品屏蔽層的接法

名稱

屏蔽層機箱端接線方式

備注

VS20

懸空

設備外殼已接地

Ventus

懸空

設備外殼已接地

NIRS31

懸空

設備外殼已接地

V200A

接地

 

IRS31

接地

 

WS-sensor

接地

建議客戶務必要安裝防浪湧模塊!!!

  • 結束語

  氣象傳感器,通常安裝在室外,一些容易受雷擊的地方,因此防雷措施極為關鍵,兩種不同的雷擊方式應該采取針對性的防護措施,進而大大提高設備的防雷能力。

  同時,必发88也要盡量從客戶那裏了解設備的使用環境,為客戶提供有價值的、有針對性的指導和建議!

 

 

 

 

 

 

分享到:

返回列表 | 返回頂部
上一篇 : LUFFT道路交通氣象安全預警及決策支持係統    下一篇 :  沒有了
網站首頁 公司簡介 產品中心 招聘中心 技術支持 企業動態 聯係必发88 管理登陸
Lufft 中國 必发88(上海)測控技術有限公司(www.netvantage.net)主營:WS600六參數氣象傳感器,WS500五參數氣象傳感器,IRS31pro路麵狀況傳感器,CHM15K雲霧霾激光雷達,VS2K能見度,超聲波風傳感器等產品
電話:021-23505000-3060 傳真:86-區號-傳真號碼 地址:上海市長寧區福泉北路518號1座2樓
GoogleSitemap ICP備案號: 技術支持:中國智能製造網
孫名奎
  • 電話

    021-23505000-3060

    手機

    18917916580

在線客服