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浪涌保護器及其應用

發(fā)布時間:2014-07-24 責任編輯:willwoyo

【導讀】浪涌保護器及其應用隨著電子技術的高速發(fā)展,個人PC機、大中型計算機及相關信息設備的大量應用,使 建筑物防雷擊電磁脈沖(過電壓)愈來愈受到大家的重視,由此,越來越多的過電壓保護產 品投入市場,浪涌保護器SPD也逐 漸為人們所熟悉。

浪涌保護器設置的前提

對于設置信息系統(tǒng)的建筑物,是否需要防雷擊電磁脈沖,應在完成直接、間接損失評 估和建設、維護投資預測后認真分析和綜合考慮,做到安全、適用、經濟。因為浪涌保護器 較其他開關電器相對昂貴,要盡量減少開發(fā)商的經濟負擔,就不能不講投資而盲目設置; (2)在工程設計階段不知道信息系統(tǒng)的規(guī)模和具體位置的情況下,若預計將來會有信息系 統(tǒng),應在設計時將建筑物的金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構件、金屬管 道、配電的保護接地系統(tǒng)等與防雷裝置組成一 一個共用接地系統(tǒng),并應在一些合適的地方(如弱電機房等處)預埋等電位聯(lián)結板;
合理劃分防雷區(qū),根據(jù)物體可能遭受雷擊的可能性和電磁場強度的衰減程度,將建筑 物劃分為LPZ0A區(qū)、LPZ0B區(qū)、LPZ1區(qū)……LPZn+1區(qū),要求在兩個防雷 區(qū)的界面上將所有通過界面的金屬物(如管道、電力和通信線路等)做等電位聯(lián)結,并宜采 取屏蔽措施(注意LPZ0A區(qū)與LPZ0B區(qū)之間無界面)。


屏蔽、接地和等電位聯(lián)結措施

屏蔽 屏蔽是減少電磁干擾的基本措施,在實施過程中宜在建筑物和房間的外部設屏蔽,并以合 適的路徑敷設,屏蔽線路。
所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬件(如屋頂金屬表面、立面金屬表面、混凝土 內鋼筋和金屬門窗框架)都應做等電位聯(lián)結,并與防雷裝置相連;
屏蔽電纜的做法:電纜屏蔽層應至少在兩端并宜在防雷區(qū)交界處做等電位聯(lián)結,當系 統(tǒng)要求只在一端做等電位聯(lián)結時,應采用有絕緣隔開的雙層屏蔽,外層屏蔽應至少在兩端做 等電位聯(lián)結;
非屏蔽電纜的做法:在分開的各建筑物之間的非屏蔽電纜應敷設在金屬管道內,并確 保金屬管道從一端到另一端應是導電貫通的,應分別連到各分開的建筑物的等電位聯(lián)結帶 上。

接地 除按防雷規(guī)范要求的實行接地措施外,應注意以下兩點:
每幢建筑物本身應采用共用接地系統(tǒng),包括強電系統(tǒng)和各種弱電系統(tǒng);
當互相鄰近的建筑物之間有電力和通信電纜連通時,宜將其接地裝置互相連接;

等電位聯(lián)結 穿過各防雷區(qū)界面的金屬物和系統(tǒng), 以及在一個防雷區(qū)內部的金屬物和系統(tǒng)均應在界面處做 等電位聯(lián)結。
宜在各防雷區(qū)界面處設若干等電位或局部等電位聯(lián)結帶,對于LPZ0A或LPZ0 B區(qū)與LPZ1區(qū)界面處, 應將等電位聯(lián)結帶和內部環(huán)形導體連接到鋼筋或金屬立面等其它 屏蔽物件上,宜每隔5m連接一次;
等電位聯(lián)結帶之間和等電位聯(lián)結帶與接地裝置之間的連接導體,流過大于或等于2 5%總雷電流的等電位聯(lián)結導體采用銅質材料時最小截面為16mm2,采用鐵(鍍鋅鋼) 時最小截面為50mm2;內部金屬裝置與等電位聯(lián)結帶之間的連接導體,流過小于25% 總雷電流的等電位聯(lián)結導體采用銅質材料時最小截面為6mm2, 采用鐵時最小截面為16 mm2。
銅或鍍鋅鋼等電位聯(lián)結帶的最小截面為50mm2;
采取等電位聯(lián)結措施時應以最短路徑連接到最近的等電位聯(lián)結帶上;
信息系統(tǒng)等電位聯(lián)結的基本方法有S型星型結構和M型網型結構,當采用S型等電位 聯(lián)結網絡時,信息系統(tǒng)的所有金屬組件,除等電位聯(lián)結點外,應與共用接地系統(tǒng)的各組件有 大于10kV、1.2/50μs的絕緣,在復雜系統(tǒng)中也可采用S型及M型的組合網絡。


浪涌保護器的性能特點

在正常情況下,SPD呈現(xiàn)高阻狀態(tài);
當電路遭遇雷擊或出現(xiàn)過電壓時,SPD呈現(xiàn)低阻狀態(tài),在納秒級時間內實現(xiàn)低阻導 通,瞬間將能量泄入大地,將過電壓控制到一定水平;
當瞬態(tài)過電壓消失后,SPD立即恢復到高阻狀態(tài),熄滅在過電壓通過后產生的工頻 續(xù)流。 [page]


浪涌保護器的主要性能指標


1 最大持續(xù)運行電壓Uc 在220/380V三相系統(tǒng)中選擇SPD時, 其最大持續(xù)運行電壓Uc應根據(jù)不同的接地 系統(tǒng)形式來選擇,如表1所示。
當電源采用TN系統(tǒng)時,從建筑物內總配電盤(箱)開始引出的配電線路和分支線路 必須采用TN-S系統(tǒng);
在下列場所應視具體情況對氧化鋅壓敏電阻SPD提高上述規(guī)定的Uc值: ①供電電壓偏差超過所規(guī)定的10%的場所; ②諧波使電壓幅值加大的場所。
2 沖擊電流Iimp 規(guī)定包括幅值電流Ipeak和電荷Q。
3 標稱放電電流In 流過SPD、8/20μs電流波的峰值電流,用于對SPD做Ⅱ級分類試驗,也用于對S PD做Ⅰ級和Ⅱ級分類試驗的預處理。對Ⅰ級分類試驗In不宜小于15kA,對Ⅱ級分類 試驗In不宜小于5kA。
4 電壓保護水平Up 即在標稱放電電流In下的殘壓,或浪涌保護器的最大鉗壓。 為使被保護設備免受過電壓的侵害, SPD的電壓保護水平Up應始終小于被保護設備的沖 擊耐受電壓Uchoc,并應大于根據(jù)接地類型得出的電網最高運行電壓Usmax(詳見 表2),即要求Usmax<Up<Uchoc。當無法獲得設備的耐受沖擊電壓時,22 0/380V三相配電系統(tǒng)的設備可按表3選擇。
5 Ⅱ級分類試驗的最大放電電流Imax 流過SPD、8/20μs電流波的峰值電流。用于Ⅱ級分類試驗,Imax>In。

浪涌保護器的分類

1 電壓開關型SPD 無電涌時呈高阻抗,在電涌瞬態(tài)過電壓下突變?yōu)榈妥杩梗绶烹婇g隙、充氣放電管等,一般 用于LPZ0區(qū)、LPZ1區(qū)。
2 限壓型SPD 無電涌時呈高阻態(tài),隨著電涌增大,阻抗連續(xù)變小,如壓敏電阻、抑制二級管等,一般用于 LPZ1區(qū)、LPZ2區(qū)等。
3 組合型SPD 由電壓開關型和限壓型組件組合而成。
6 浪涌保護器選擇的幾個原則
SPD的電壓保護水平Up應始終小于被保護設備的沖擊耐受電壓Uchoc,并且 大于根據(jù)接地類型得出的電網最高運行電壓Usmax,即Usmax<Up<Ucho c,若線路無屏蔽,尚應計入線路感應電壓,Uchoc宜按其值的80%考慮;
SPD與被保護設備兩端引線應盡可能短,控制在0.5m以內;
如果進線端SPD的Up加上其兩端引線的感應電壓以及反射波效應與距其較遠處的 被保護設備的沖擊耐受電壓相比過高,則需在此設備處加裝第二級SPD,其標稱放電電流 In不宜小于8/20μs 3kA;當進線端SPD距被保護設備不大于10m時,若該 SPD的Up加上其兩端引線的感應電壓小于設備的Uchoc的80%, 一般情況在該設 備處可不裝SPD;
當按上述第3點要求裝的SPD之間設有配電盤時,若第一級SPD的Up加上其兩 端引線的感應電壓保護不了該配電盤內的設備,應在該配電盤內安裝第二級SPD,其標稱 放電電流In不宜小于8/20μs 5kA;
當在線路上多處安裝SPD時,電壓開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不 宜小于10m,限壓型SPD之間的線路長度不宜小于5m。例如:被保護設備與配電中心 距離較近,在線路敷設上可特意多繞一些導線;
當進線端的SPD與被保護設備之間的距離大于30m時,應在離被保護設備盡可能 近的地方安裝另一個SPD,通流容量可為8kA;
選擇SPD時應注意保證不會因工頻過壓而燒毀SPD, 因SPD是防瞬態(tài)過電壓 (μ s級),工頻過電壓是暫態(tài)過電壓(ms級),工頻過電壓的能量是瞬態(tài)過電壓能量的幾百 倍,因此,應注意選擇較高工頻工作電壓的SPD;
SPD的保護:每級SPD都應設保護,可采用斷路器或熔斷器進行保護,保護器的 斷流容量均大于該處最大短路電流;
此外,選用SPD時還應注意:響應時間盡可能快;使用壽命的長短、價格因素、可 維護性要好、通流容量的大小、耐濕性能等方面。

結束語

在防雷擊過電壓時應首先做好建筑物的屏蔽、接地及等電位措施,并對工程做一個合理的評 估,確定好系統(tǒng)需耐受的預期最大電涌電流,再根據(jù)不同接地形式,采用共模、差?;蛉?式接線方式安裝SPD,充分考慮SPD的各項參數(shù)與被保護設備相匹配,同時考察其性價 比的合理性,做到安全、適用、經濟。
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