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浪涌保護器工作原理及防雷設計

2017-09-09 溫州創捷防雷電器有限公司 928
  擇要:防雷器(SurgeProtectiveDevice,SPD)又稱防雷器,是用于帶電系統中限定瞬態過電壓和導引泄放電涌電流的非線性防護器件,用以保護耐壓水平低的電器或電子系統免遭雷擊及雷擊電磁脈沖或利用過電壓的危害。最近幾年來,電子信息系統(如電視、電話、通信、打算機網絡等)發展迅猛,電子信息設備大量涌現和普及。這類系統和設備往常對照低廉和重要,其任務電壓、耐壓水平很低,極易遭到雷電電磁脈沖的危險,為此需采用SPD做過電壓保護。
1小序
電涌保護器(SurgeProtectiveDevice,SPD)又稱防雷器,是用于帶電系統中限定瞬態過電壓和導引泄放電涌電流的非線性防護器件,用以保護耐壓水平低的電器或電子系統免遭雷擊及雷擊電磁脈沖或利用過電壓的危害。最近幾年來,電子信息系統(如電視、電話、通信、打算機網絡等)發展迅猛,電子信息設備大量涌現和普及。這類系統和設備往常對照低廉和重要,其任務電壓、耐壓水平很低,極易遭到雷電電磁脈沖的危險,為此需采用SPD做過電壓保護。
由于列國遵照的標準紛歧樣,產品的規格沒有統一,參數的標識也各自有著重,遠不如其余電氣產品規范,這就給方案選型帶來很大未便。在工程方案中,常見品牌按產地劃分重要可分為國產產品、歐洲產品和美洲產品。國產產品參數設置較亂,規格多樣,殘壓較高。規范產品的型號設置有的仿歐洲產品,有的遵照國標定參數,大局部產品都標注In與Imax。由于國產產品對運用處所要求較低,建筑物等第不高,設備耐壓值大,以是一些參數要求可適宜加緊。
歐洲產品一般標注最大放電電流,產品型號也是按照這個參數設定的。譬喻歐洲某著名品牌XXX6五、XXX40,個中數值6五、40等于Imax。但我國標準明晰規定要用標稱放電電流In來舉辦選型,這是現在在工程方案中遇到的一個為難環境。經查該產品資料,XX65的In值不超過20kA,XX40的In值不超過15kA。若是按照GB50343創議值,這兩種產品只能用于設備末了三級保護,但在實踐方案中,卻裝在了1、二級上,這分明與國家標準的選型參數不符,且殘壓較高,巨大型號一般超過1200V,一旦接線環境欠好,很容易打破設備耐壓值。一般歐系產品Uc值較小,且謀利取巧標注線電壓,是以在選型時,較容易泛起誤導。
2SPD概述
2.1SPD的任務原理
電涌保護器適用于220/380V低壓電源保護,是一種非線性元件,按照IEC標準規定,電涌保護器是重要抑制傳導過來的線路過電壓和過電流的裝配。電涌保護器起到保護作用,根本要求是必須經受預期通過的雷電電流,并且通過電涌最大鉗壓,無效燃燒在雷電疏通其時產生的工頻續流,把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限定在設備或系統所能經受的電壓范疇內,或將壯大的雷電流泄流上天,保護被保護的設備或系統不受襲擊而毀壞。
電涌保護器的類型和布局按不同的用處有所不同,但最多蘊含一個非線性電壓限定元件。經常使用電涌保護器有MOV(MetalOxideVaristor)同氣體放電管等。電涌蘊含壯大的能量是以不能被禁止。基于這類啟事,保護敏感電氣設備免受電涌毀壞的策略是把電涌從設備分流后流入大地。
防雷器MOV由三局部構成:中央是一根金屬氧化物材料,由兩個半導體銜接著電源和地線。當產生浪涌時MOV立即行徑,響應時間為1~3毫微秒。MOV中的“V”是變阻器,在響應的一瞬間,MOV的電阻從最大值降到近乎零歐姆,過電流經MOV流入大地。被保護電氣設備繼承在失常任務電壓下運轉。其半導體元件具備隨電壓變化而篡改電阻的性子。當電壓低于某個特定值時,半導體中的電子流動產生高電阻。反之,當電壓超過該特定值時,電子流動會產生變化,半導體電阻低落接近零歐姆。電壓失常,防雷器MOV閑在一旁,不影響電力路線。
*價防雷器MOV優劣的目標:(1)箝位電壓:透露施展闡發將招致MOV接通地線的電壓值。箝位電壓越低,透露施展闡發保護機能越好。(2)能量吸收/耗散手段:此標稱值透露施展闡發電涌保護器在廢棄前可以吸收多少能量,單位為焦耳。其數值越高,保護機能就越好。(3)響應時間:電涌保護器不會立即斷開,它們對電涌做出響應會有纖細的縮短。
另外一種常見的浪涌保護裝配是氣體放電管。這些氣體放電管作用與MOV類似,它們將多余電流從火線移到地線,通過在兩根電線之間應用惰性氣體作為導體完成此機能。當電壓處于某一特定范疇時,該氣體的構成決定了它是不良導體。若是電壓泛起浪涌并超過這一范疇,電流的強度將足以使氣體電離,從而使氣體放電管成為無比杰出的導體。它會將電傳布導至地線,直到電壓回覆失常水平,隨后又會成為不良導體。
2.2電涌保護器的分類
SPD是電子設備雷電防護中不可缺乏的一種裝配,其作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限定在設備或系統所能經受的電壓范疇內,或將壯大的雷電流泄流上天,保護被保護的設備或系統不受襲擊。
2.2.1按任務原理分類
按其任務原理分類,SPD可以分為電壓開關型、限壓型及組合型。
(1)電壓開關型SPD。在沒有瞬時過電壓時泛起高阻抗,一旦響應雷電瞬時過電壓,其阻抗就突變為低阻抗,準許雷電疏通過,也被稱為“短路開關型SPD”。
(2)限壓型SPD。當沒有瞬時過電壓時,為高阻抗,但隨電涌電流和電壓的添加,其阻抗會一向減小,其電流電壓個性為兇猛非線性,無意偶爾被稱為“鉗壓型SPD”。
(3)組合型SPD。由電壓開關型組件和限壓型組件組合而成,可以顯示為電壓開關型或限壓型或兩者兼有的個性,這決定于所加電壓的個性。
2.2.2按用懲罰類
按其用懲罰類,SPD可以分為電源路線SPD和信號路線SPD兩種。
(1)電源路線SPD
由于雷擊的能量是特別很是巨大的,需求通過分級泄放的要領,將雷擊能量逐漸泄放到大地。在直擊雷非防護區(LPZ0A)或在直擊雷防護區(LPZ0B)與第一防護區(LPZ1)接壤處,安裝通過Ⅰ級分類試驗的浪涌保護器或限壓型浪涌保護器作為第一級保護,對直擊雷電流舉辦泄放,可以當電源傳輸路線遭遇直接雷擊時,將傳導的巨大能量舉辦泄放。在第一防護區今后的各分區(蘊含LPZ1區)接壤處安裝限壓型浪涌保護器,作為2、三級或更高等第保護。第二級保護器是針對前級保護器的殘剩電壓以及區內認為雷擊的防護設備,在前級產生較大雷擊能量吸收時,仍有一局部對設備或第三級保護器而言是至關巨大的能量,會傳導過來,需求第二級保護器進一步吸收。同時,經過第一級防雷器的傳輸路線也會認為雷擊電磁脈沖輻射。當路線完善永劫,認為雷的能量就變得完善大,需求第二級保護器進一步對雷擊能量試驗泄放。第三級保護器對通過第二級保護器的殘剩雷擊能量舉辦保護。按照被保護設備的耐壓等第,假定兩級防雷便可以做到限定電壓低于設備的耐壓水平,就只有求做兩級保護;假定設備的耐壓水平較低,可以需求四級甚至更多級的保護。
(2)信號路線SPD
隨著信息系統的遍及運用,由于網絡路線多,電子設備的耐壓水平低,雷擊對信息系統的危險越來越大。雷電對信息系統的危險次如果雷擊電磁脈沖形成的,蘊含沿路線傳導的雷電過電壓波、雷電流在接地線產生的高電位還擊、雷擊電磁場的靜電認為和電磁認為。對電磁脈沖的防護辦法有攔擋、分流、等電位聯合、樊籬、接地、公允布線等。在信號路線上安裝SPD是信息系統防電磁脈沖的一個重要辦法,它可以同時起到攔擋、分流、等電位聯合的作用。信號路線SPD應銜接在被保護設備的信號端口上。其輸出端與被保護設備的端口相連,有串接和并接之分,一般是勾串安裝在信號路線上。是以,在決定信號SPD時,應選用插入耗費較小的SPD。
2.3SPD在防雷中的重要性
按照《建筑物防雷方案規范》GB50057-94(2000年版)的規定,在LPZ0B,LPZ1,LPZn+1防雷區建筑物應視環境采用住手認為雷、靜電或電涌辦法認為雷是由雷閃電流產生的壯大電磁場變化(電磁脈沖認為或靜電認為)在導體上認為出的過電壓、過電流構成的雷擊,對建筑物內的電氣設備,特別低壓電子設備威脅巨大。建筑物外部設備防雷保護的重點是住手認為雷入侵。在認為雷的防護之中,電涌保護器(SPD)是不可缺乏的裝配,它能按照各類路線中泛起的過電壓過電流實時做出反應,泄放路線中的過電流或對路線上的過電壓舉辦脅迫,從而達到保護電氣設備的目的。
靜電、電涌和認為雷的性子異常,均可以通過電涌保護器(SPD)加以抑制。靜電產生的另外一種模式是由于摩擦或電子設備的高速運轉,在人體和電子設備上產生大量靜電電荷,人與物、物與物間易產生高壓放電景遇,放電后極易毀壞周到的電子設備;電涌往常產生的面很廣,如電源的開和關,電源的插拔,電梯、電閘門、電動機的啟動和遏制,電鉆、電焊、電氣設備毀壞和電線短路等都會產生電涌。其它,電涌也常產生在電源系統外部,電源干
線、支線、發機電、變配電裝配、UPS、交直流電源、甚至電氣設備終端均可以產生[2]。與雷電比擬,雖然電涌的脈沖電壓較低,但其脈沖寬、繼續時間長,強度如故不小,但足以攪擾和毀壞電氣設備。
3SPD在打算機信息系統中的運用
當代打算機信息系統大多由大范圍集成電路構成,微電子器件的絕緣強度低,而這些敏感電子設備的任務電壓卻在一向低落,其數量和范圍一向擴充,于是它們受過電壓分外是雷電打擊而遭到危害的可以性就大大添加,其后果可以使全體系統運轉中斷,并形成難以估計的經濟損失。雷電和浪涌電壓成為信息時代的一至公害。
3.1電源系統的防雷方案
(1)主配電屏。三相線上加裝3只MC50-B模塊,并分袂加之空氣開關,在N線和地線之間加裝MC125-B/NPE模塊。
(2)UPS保護。在每個相線與中線之間加裝V20-C模塊,并在每個模塊前加裝空氣開關,在N線與地線之間加裝V20-C/NPE模塊。
(3)需求保護的重要設備端。應用CNS32D對其電源線加以保護。
(4)弱電設備的電源保護。應用V20-C防雷模塊或VF系列電源緊密保護模塊。
電源電涌保護器透露施展闡發圖如圖1所示,個中MC50-B/3+NPE為3個高能石墨間隙防雷器和1個MC125-B/NPE模塊的組合,V20-C/3+NPE/AS為加強型帶聲光機能的防雷器。防雷器及空氣開關分袂安裝于相應的MCCB旁。
3.2打算機網絡的防雷方案
在進出機房的百兆雙絞線兩端都加裝RJ45S-E100/4-F網絡防雷器;光纖線不需加裝防雷器,但其加強芯應在入戶處接地措置。在網絡交換機出線端口處也安裝RJ45S-E100/4-F網絡防雷器,從而構成多級保護。
4SPD運用中的幾個題目
4.1SPD的銜接線和接地線導體的截面積
SPD的銜接線和接地線一般采用多股銅線,其接地線截面積應大于銜接線的截面積,并按與SPD銜接的等電位聯合排主接地線截面的50%確定。安裝在電氣裝配電源進線端或靠攏進線處的Ⅱ級分類試驗的SPD,其接地線應為不小于4mm2的多股銅線。對付防直擊雷的Ⅰ級分類試驗的SPD,其接地線宜為不小于16mm2的多股銅線。當采用其余材質導線時,其截面積應與上述銅導線截面等效。SPD兩端引線應短而直,住手構成過大環路。
4.2SPD的附件
現有大局部電源系統SPD產品都像微型斷路器異常采用模塊化導軌安裝模式,有單極和一體化的多極產品,有平穩式和芯體可插拔調換的插拔式兩種安裝模式。為了把守SPD的老化和運轉狀態,采用金屬氧化物電阻元件的限壓型SPD,帶有老化顯示及過載熱分斷裝配和失效批示機能。按照系統運轉需求還可裝設任務狀態把守報警模塊或近程監控輔佐觸頭。間隙型SPD可選用運轉狀態批示器和雷電計數器的產品。
4.3SPD的過流保護
SPD安裝路線上應有過電流保護器件,并參照制造商的創議設置。當采用斷路器時,應采用具備C型脫扣曲線的延時型脫扣器,其額定電流第一級不小于50A(可選63A),當前各級不小于20A(可選32A)。當采用熔斷器時,其設置原則與斷路器類似。當SPD裝于殘剩電流保護裝配(RCD)的負荷側時,為住手電涌電疏通過時,RCD誤行徑,可采用帶延時的S型殘剩電流保護器。對分外重要的負荷設備可采用對大氣過電壓不敏感的SI型殘剩電流保護器,且應具備不小于3kA(8/20μs)的電涌電流抗攪擾手段。
5論斷
電涌保護器(SPD)是綜合防雷系統的重要構成局部,有著不可接替的作用。電涌保護器(SPD)的銜接電路按照不同需求,有不同的模式,在做好樊籬(路線、機房、設備)、等電位銜接和創立聯合希奇接地系統后,將其保護認真做深、做細、做好,筑起一道雷電、靜電和電涌沒法逾越的防線,才氣真正包管信息系統和電氣設備的恬適。
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