汽车充电站防雷系统
  


引言:
??? 现在各个国家都在大力开发新能源产品、项目,但只是开发还远远不够,要能够生产出不但可以用上新能源产品开发出来的资源,还能够更加节约资源的产品,才是王道,所以电动汽车为将成为其中新能源的一个产业。为了推进这一事的发展,各个国家都出台了形式多样的扶持政策,在中国,这更是汽车工业崛起的大好机遇,因此电动汽车的普及是大势所趋。
??? 电动汽车如果越来越多,那我们走在半路上没电了,怎么办呢?那就必须要随时随地的需要一个电动汽车充电站了,充电站承担着为电动汽车动力提供动力能源的使命,所以充电站的各个环节的?;すぷ鞫急匦胱龊?,比喻防雷。
??? 充电站的终端就是交流充电桩、直流充电桩,所以以充电桩为终点,按照国家规范要求,在电源方面要实现三级电源防雷防护,信号方面,在各个数据采集、计费收费、监控安防等设备端安装相应的防雷器,也要做好相应的防直击雷措施。

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一、概述
??? 当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往有极大的不同,雷电灾害对各种类型建筑均有不同的后果,可以概括为:
??? 1、受灾面大大扩大。从电子、建筑这两个传统领域扩展到几乎到所有行业,尤其是与高新技术关系密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等。通信设施和电子设备遭雷击的事故呈直线上升;屡屡造成通讯中断、电视停播、空中航路和机场关闭,损失远远超过雷击火灾事故。
??? 2、从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落,造成灾害,因而防雷工程已从防直击雷、雷电感应直到防雷电电磁脉冲(LEMP)等雷电灾害。
??? 3、雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,受袭击对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间接经济损失和影响却是难以估计。
??? 产生上述特点的根本原因,也就是关键性的问题是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产状况和生活方式发生了改变。微电子技术的应用已渗透到各种生产和生活的各个领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP(雷电电磁脉冲)的作用,造成微电子设备的失控或者损坏。因此,当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,我们必须站在时代的新高度来认识和研究现代防雷技术,提高人类对雷灾防御的综合能力。


二、防雷原则
??? 防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度,分别采取相应的防护措施。
??? 1、在进行综合防雷设计时,应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重?;?、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则,进行综合设计及维护。
??? 2、防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、专用接地系统和安装电涌?;ぷ爸玫却胧┙凶酆戏阑?。必须坚持预防为主,安全第一的指导方针。
??? 3、雷击电磁脉冲(LEMP)所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在电源、信号线路上产生瞬间高电压,击毁各类用电设备和微电子芯片,因此在实施防雷工程时当具备外部防雷措施时,也必须对感应雷进行有效的防御。在设计综合防雷时,应从雷电通道进行重点防护,同时做好等电位连接和接地系统。
??? 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,因此认为有了接闪装置就万无一失的想法是错误的,接闪装置只能大大减少被雷击的可能性。


三、设计依据
1、《建筑物防雷设计规范》??????????? ??????????????GB50057—2010
2、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》????????????? GB50343-2012


四、直击雷设计方案
4.1、建筑物避雷网安装
??? 避雷网一般采用圆钢或扁钢,其尺寸不应小于下列数值:圆钢直径为12mm,扁钢截面积为50mm2,扁钢厚度为4mm。
??? 避雷网格的尺寸选择

建筑物防雷类别

第一类防雷建筑物

第二类防雷建筑物

第三类防雷建筑物

避雷网网格尺寸

≤5×5或≤6×4

≤10×10或≤12×8

≤20×20或≤24×16

4.2、建筑物避雷带安装
??? 沿天面女儿墙四周明敷避雷带,材料用φ12热镀锌圆钢,避雷带采用专用支持架固定,每隔一米一个,拐角处每隔0.5米一个;在天面屋角及突出部分等易遭雷击的部位安装50cm的避雷短针,避雷短针采用φ12热镀锌圆钢制作; 天面金属物体均应与避雷带、避雷短针可靠连接;所有焊接应牢固可靠,圆钢与圆钢焊接其长度应大于6D(双面焊接)或12D(单面焊接),D为圆钢直径,扁钢与扁钢焊接其长度应大于2W(三面焊接)。
??? 如果建筑物屋顶有装饰建筑,需要实施避雷带暗敷,具体以实际情况而定。

4.3、防雷接地?
4.3.1、操作工艺???
1)接地体安装工艺:?
人工接地体安装应符合以下规定:?
1、接地体的埋设深度其预部不应小于0.6m,角钢及钢管接地体应垂直配置。?
2、垂直接地体长度不应小于2.5m,其相互之间间距一般不应小于5m。
3、接地体理设位置距建筑物不宜小于1.5m;遇在恶劣环境下无法达到接地电阻要求的情况下, 应换土并分层夯实。?
4、当接地装置必须埋设在距建筑物出入口或人行道小于 3m 时,应采用均压带做法或在接地装置上面敷设50~90mm厚度沥青层,其宽度应超过接地装置2m。?
5、接地体的连接应采用焊接,焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度,不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷,焊接处的药皮敲净后,刷沥青做防腐处理。?
6、采用搭接焊时,其焊接长度如下:?
??? 镀锌扁钢不小于其宽度的2倍,三面施焊。(当扁钢宽度不同时,搭接长度以宽的为准)。敷设前扁钢需调直,煨弯不得过死,直线段上不应有明显弯曲,并应立放。?
??? 镀锌圆钢焊接长度为其直径的 6 倍并应双面施焊(当直径不同时,搭接长度以直径大的为准)。?
??? 镀锌圆钢与镀锌扁钢连接时,其长度为圆钢直径的6倍。?
??? 镀锌扁钢与镀锌钢管焊接时,为了连接可靠,除应在其接触部位两侧进行焊接外,还应直接将扁钢本弯成弧形(或直角形)与钢管焊接。?
7、当接地线遇有白灰焦渣层而无法避开时,应用水泥砂浆全面?;?。
8、采用化学方法降低土壤电阻率时,所用材料应符合下列要求:?
对金属腐蚀性弱,水溶性成分含量低。?
9、所有金属部件应镀锌。操作时,注意?;ざ菩糠?。

4.3.2、当建筑接地不满足规范要求时,必须增加人工地网来增强防雷接地泄流效果,具体的实施方法如下:??
1、接地体的加工:??
??? 根据设计要求的数量,材料规格进行加工,材料一般采用钢管和角钢切割,长度不应小于 2.5m。如采用钢管打入地下应根据土质加工成一定的形状,遇松软土壤时,可切成斜面形。为了避免打入时受力不均使管子歪斜,也可加工成扁尖形;遇土土质很硬时,可将尖端加工成锥形。如选用角钢时,应采用不小于 50mm×50mm×5mm 的角钢,切割长度不应小于 2.5m,角钢的一端应加工成尖头形状。??
2、挖沟:??
? ? 根据设计图要求,对接地体的线路进行测量弹线,在此线路上挖掘深为0.8~1m,宽为0.5m的沟,沟宽以适宜操作为宜,底部如有石子应清除。?
3、接地连接
??? 在地沟内将垂直接地体50*50*5*2500规格的热镀锌角钢打处预先定好的位置,采用40*4的热镀锌扁钢作为水平连接体,连接采用焊接的方式。垂直接地体之间的间距不宜低于接地体长度的两倍,即5米。
4、将接地体和连接体焊接处清洁干净,作好防锈处理(即刷上防锈漆)。测试合格后,回填夯实,恢复路面。

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汽车充电站防雷系统

(人工接地体大样图)


五、感应雷设计方案
5.1、电动车充电站电源系统防护
充电桩由桩体、电气主回路、控制???、人机交互??樽槌?br/>(1)、电气主回路
1、电子式电能表:采用复费率电子式电能表,有1.0、无功2.0,接入式,带485口。
2、漏电流?;て鳎貉∮玫慕叨下菲髯源┑绫;すδ?。
3、充电控制开关:采用微型断路器配置操作机构,提供防雷器动作信号
4、充电连接器
(2)、人机交互???br/>1、LCD显示,触摸屏或键盘、微型打印机、读卡器。
2、功能:显示交流充电桩各个状态的相关信息,显示财务管理??槭涑龅南喙匦畔?。显示器字迹清晰、完整、对比度高,依靠环境光源辨认。具有查询功能,管理员可通过查询卡在操作界面查询信息。具有手动设置参数和实现手动控制的功能和界面,收据打印。
(3)、控制???br/>自主研发控制器,采用主流32位微处理器,加嵌入式操作系统设计方案,保证数据转发、终端通信、数据管理等复杂要求,完成充电流程、账务流程,多方通信功能。
(4)、桩体
安装方式:落地式、壁挂式。
全封闭结构,密封性好,整体无外露锐角,表面涂覆色泽层均匀光洁,不起泡、不龟裂不脱落,外壳采用抗冲击力强、抗老化材质。

防护方案:
1、在低压开关柜总电源处安装一级电源防雷器REP-MPG15。
??? 产品参数:本产品为复合型电涌?;て?,具备自动能量匹配作用,不受安装距离限制,?;ばЧ杂诔涞缯镜男】占溆屑笥攀?。
??? 标称工作电压Un:220/380VAC;最大持续运行电压Uc:320VAC;
??? 雷电冲击电流Iimp:15KA;电压?;に経p≤1.8KV
2、在低压分配电箱处安装二级电源防雷器REP-MP40。
??? 产品参数:
??? 标称工作电压Un:220/380VAC;最大持续运行电压Uc:385VAC;
??? 标称放电电流In:40KA; 最大放电电流Imax:80KA;电压?;に経p≤1.8KV
3、在交流充电桩、直流充电桩电源进线前端安装三级电源防雷器REP-MP20
??? 产品参数:
??? 标称工作电压Un:220/380VAC;最大持续运行电压Uc:385VAC;
??? 标称放电电流In:20KA; 最大放电电流Imax:40KA;电压?;に経p≤1.5KV

汽车充电站防雷系统

5.2、电动车充电站信号系统防护
5.2.1、计算机网络系统感应雷防护
1、在机房网络交换机处安装24口交换机防雷器:REP-X06-RJ45E100/24
??? 产品参数:
??? SPD端口:RJ45;端口类型:组合型
??? 标称工作电压Un:5V;最大持续运行电压Uc:6V
??? 标称放电电流In:2.5KA(线/线)、2.5KA(线/地)、5KA(屏蔽/地)
??? 电压?;に経p:≤13V(线/线) 、≤13V(线/地) 、≤700V(屏蔽/地)
2、在各网络设备前端安装信号防雷器:REP-X06-RJ45E100
??? 产品参数:
??? SPD端口:RJ45;端口类型:组合型
??? 标称工作电压Un:5V;最大持续运行电压Uc:6V
??? 标称工作电流In:2.5KA(线/线)、2.5KA(线/地)、25KA(屏蔽/地)
??? 电压?;に経p:≤13V(线/线) 、≤13V(线/地) 、≤700V(屏蔽/地)
3、在带宽线路设备处安装信号防雷器:REP-XO4-ADSL
??? 产品参数:
??? 标称工作电压Un:110V;最大持续运行电压Uc:385VAC
??? 标称工作电流In: 5KA
??? 最大放电电流Imax:10KA
??? 电压?;に経p:300V
4、在精密仪器或设备处安装防雷插座:REP-D216PDU
??? 产品参数:
??? 标称工作电压Un:220VAC;最大持续运行电压Uc:385VAC
??? 标称工作电流In: 10KA
??? 最大放电电流Imax:20KA
??? 电压?;に経p:≤1.0KV

计算机网络系统感应雷防护示意图

汽车充电站防雷系统


5.2.2、监控系统感应雷防护
1、在球型摄像枪前端安装三合一防雷器:REP-VPD3(具体参数见下表)
2、在固定型摄像枪前端安装二合一防雷器:REP-VPD2(具体参数见下表)
3、在设备光端机输出端安装三合一防雷器:REP-VPD3(具体参数见下表)


REP-VPD2、REP-VPD3产品参数表

型号

REP-VPD2/REP-VPD3

视频信号

云台信号

摄像枪电源

SPD端口

BNC

两位端子

两位端子

两位端子

两位端子

端口类型

组合型

组合型

组合型

组合型

组合型

标称工作电压Un

5V

12V

AC 220V

AC 24V

DC 12V

最大持续运行电压Uc

6V

15V

AC 275V

AC 27V

DC 15V

标称工作电流In

2.5KA(芯线/屏蔽)

5KA

10KA

10KA

10KA

5KA(屏蔽/地)

最大放电电流Iimp

5KA(芯线/屏蔽)

10KA

20KA

20KA

20KA

10KA(屏蔽/地)

电压?;に経p

≤12V (芯线/屏蔽)

≤25V

≤1V

≤60V

≤25V

≤600V(芯线/地)

响应时间

≤1ns

≤1ns

≤1ns

≤1ns

≤1ns

输入输出损耗

75Ω


200MΩ

200MΩ

200MΩ

插入损耗

≤0.2db

≤0.2db




带宽fG

200MHZ

≤2Mps




数据传输率VS

160Mbps





失效机制

通讯线路对地短路或断开



4、在监控中心监控设备处安装信号防雷器:REP-CCTV
??? 产品参数:
??? SPD端口:BNC;端口类型:组合型
??? 标称工作电压Un:5V;最大持续运行电压Uc:6V
??? 标称工作电流In:2.5KA(芯线/屏蔽)、5KA(屏蔽/地)
??? 最大放电电流Imax:5KA(芯线/屏蔽)、10KA(屏蔽/地)
??? 电压?;に経p:≤12V(芯线/屏蔽) 、≤600V(芯线/地)
5、在监控中心云台控制线路处安装信号防雷器:REP-XO4-ZX
??? 产品参数:
??? 标称工作电压Un:6V;最大持续运行电压Uc:385VAC
??? 标称工作电流In: 5KA
??? 最大放电电流Imax:10KA
??? 电压?;に経p:1.5KV
6、在精密仪器或设备处安装防雷插座:REP-D216PDU
??? 产品参数:
??? 标称工作电压Un:220VAC;最大持续运行电压Uc:385VAC
??? 标称工作电流In: 10KA
??? 最大放电电流Imax:20KA
??? 电压?;に経p:≤1.0KV
7、在监控中心电源处安装第一、第二级防雷器:REP-XELBC25
??? 产品参数:
??? 标称工作电压Un:220/380VAC;
??? 最大持续运行电压Uc:320VAC;
??? 雷电冲击电流Iimp:25KA;
??? 标称放电电流In:100KA
??? 电压?;に経p≤1.5KA

监控系统感应雷防护示意图

汽车充电站防雷系统

汽车充电站雷电综合防护方案



汽车充电站防雷系统



六、运行维护
(1)避雷器安装之后,应检查所有接线是否正确安装,然后运行测试,看系统和设备是否正常工作,有无异常情况,如有,应及时检查,直至整个系统均正常运作。
(2)每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常,必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况,如果发现问题应及时处理。
(3)接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
(4)每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测,雷雨季节中要加强外观巡视,如检测发现异常应及时处理。