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浪涌保护器及其应用

发布时间:2014-07-24 责任编辑:willwoyo

【导读】浪涌保护器及其应用随着电子技术的高速发展,个人PC机、大中型计算机及相关信息设备的大量应用,使 建筑物防雷击电磁脉冲(过电压)愈来愈受到大家的重视,由此,越来越多的过电压保护产 品投入市场,浪涌保护器SPD也逐 渐为人们所熟悉。

浪涌保护器设置的前提

对于设置信息系统的建筑物,是否需要防雷击电磁脉冲,应在完成直接、间接损失评 估和建设、维护投资预测后认真分析和综合考虑,做到安全、适用、经济。因为浪涌保护器 较其他开关电器相对昂贵,要尽量减少开发商的经济负担,就不能不讲投资而盲目设置; (2)在工程设计阶段不知道信息系统的规模和具体位置的情况下,若预计将来会有信息系 统,应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管 道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一 一个共用接地系统,并应在一些合适的地方(如弱电机房等处)预埋等电位联结板;
合理划分防雷区,根据物体可能遭受雷击的可能性和电磁场强度的衰减程度,将建筑 物划分为LPZ0A区、LPZ0B区、LPZ1区……LPZn+1区,要求在两个防雷 区的界面上将所有通过界面的金属物(如管道、电力和通信线路等)做等电位联结,并宜采 取屏蔽措施(注意LPZ0A区与LPZ0B区之间无界面)。


屏蔽、接地和等电位联结措施

屏蔽 屏蔽是减少电磁干扰的基本措施,在实施过程中宜在建筑物和房间的外部设屏蔽,并以合 适的路径敷设,屏蔽线路。
所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件(如屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土 内钢筋和金属门窗框架)都应做等电位联结,并与防雷装置相连;
屏蔽电缆的做法:电缆屏蔽层应至少在两端并宜在防雷区交界处做等电位联结,当系 统要求只在一端做等电位联结时,应采用有绝缘隔开的双层屏蔽,外层屏蔽应至少在两端做 等电位联结;
非屏蔽电缆的做法:在分开的各建筑物之间的非屏蔽电缆应敷设在金属管道内,并确 保金属管道从一端到另一端应是导电贯通的,应分别连到各分开的建筑物的等电位联结带 上。

接地 除按防雷规范要求的实行接地措施外,应注意以下两点:
每幢建筑物本身应采用共用接地系统,包括强电系统和各种弱电系统;
当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时,宜将其接地装置互相连接;

等电位联结 穿过各防雷区界面的金属物和系统, 以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做 等电位联结。
宜在各防雷区界面处设若干等电位或局部等电位联结带,对于LPZ0A或LPZ0 B区与LPZ1区界面处, 应将等电位联结带和内部环形导体连接到钢筋或金属立面等其它 屏蔽物件上,宜每隔5m连接一次;
等电位联结带之间和等电位联结带与接地装置之间的连接导体,流过大于或等于2 5%总雷电流的等电位联结导体采用铜质材料时最小截面为16mm2,采用铁(镀锌钢) 时最小截面为50mm2;内部金属装置与等电位联结带之间的连接导体,流过小于25% 总雷电流的等电位联结导体采用铜质材料时最小截面为6mm2, 采用铁时最小截面为16 mm2。
铜或镀锌钢等电位联结带的最小截面为50mm2;
采取等电位联结措施时应以最短路径连接到最近的等电位联结带上;
信息系统等电位联结的基本方法有S型星型结构和M型网型结构,当采用S型等电位 联结网络时,信息系统的所有金属组件,除等电位联结点外,应与共用接地系统的各组件有 大于10kV、1.2/50μs的绝缘,在复杂系统中也可采用S型及M型的组合网络。


浪涌保护器的性能特点

在正常情况下,SPD呈现高阻状态;
当电路遭遇雷击或出现过电压时,SPD呈现低阻状态,在纳秒级时间内实现低阻导 通,瞬间将能量泄入大地,将过电压控制到一定水平;
当瞬态过电压消失后,SPD立即恢复到高阻状态,熄灭在过电压通过后产生的工频 续流。 [page]


浪涌保护器的主要性能指标


1 最大持续运行电压Uc 在220/380V三相系统中选择SPD时, 其最大持续运行电压Uc应根据不同的接地 系统形式来选择,如表1所示。
当电源采用TN系统时,从建筑物内总配电盘(箱)开始引出的配电线路和分支线路 必须采用TN-S系统;
在下列场所应视具体情况对氧化锌压敏电阻SPD提高上述规定的Uc值: ①供电电压偏差超过所规定的10%的场所; ②谐波使电压幅值加大的场所。
2 冲击电流Iimp 规定包括幅值电流Ipeak和电荷Q。
3 标称放电电流In 流过SPD、8/20μs电流波的峰值电流,用于对SPD做Ⅱ级分类试验,也用于对S PD做Ⅰ级和Ⅱ级分类试验的预处理。对Ⅰ级分类试验In不宜小于15kA,对Ⅱ级分类 试验In不宜小于5kA。
4 电压保护水平Up 即在标称放电电流In下的残压,或浪涌保护器的最大钳压。 为使被保护设备免受过电压的侵害, SPD的电压保护水平Up应始终小于被保护设备的冲 击耐受电压Uchoc,并应大于根据接地类型得出的电网最高运行电压Usmax(详见 表2),即要求Usmax<Up<Uchoc。当无法获得设备的耐受冲击电压时,22 0/380V三相配电系统的设备可按表3选择。
5 Ⅱ级分类试验的最大放电电流Imax 流过SPD、8/20μs电流波的峰值电流。用于Ⅱ级分类试验,Imax>In。

浪涌保护器的分类

1 电压开关型SPD 无电涌时呈高阻抗,在电涌瞬态过电压下突变为低阻抗,如放电间隙、充气放电管等,一般 用于LPZ0区、LPZ1区。
2 限压型SPD 无电涌时呈高阻态,随着电涌增大,阻抗连续变小,如压敏电阻、抑制二级管等,一般用于 LPZ1区、LPZ2区等。
3 组合型SPD 由电压开关型和限压型组件组合而成。
6 浪涌保护器选择的几个原则
SPD的电压保护水平Up应始终小于被保护设备的冲击耐受电压Uchoc,并且 大于根据接地类型得出的电网最高运行电压Usmax,即Usmax<Up<Ucho c,若线路无屏蔽,尚应计入线路感应电压,Uchoc宜按其值的80%考虑;
SPD与被保护设备两端引线应尽可能短,控制在0.5m以内;
如果进线端SPD的Up加上其两端引线的感应电压以及反射波效应与距其较远处的 被保护设备的冲击耐受电压相比过高,则需在此设备处加装第二级SPD,其标称放电电流 In不宜小于8/20μs 3kA;当进线端SPD距被保护设备不大于10m时,若该 SPD的Up加上其两端引线的感应电压小于设备的Uchoc的80%, 一般情况在该设 备处可不装SPD;
当按上述第3点要求装的SPD之间设有配电盘时,若第一级SPD的Up加上其两 端引线的感应电压保护不了该配电盘内的设备,应在该配电盘内安装第二级SPD,其标称 放电电流In不宜小于8/20μs 5kA;
当在线路上多处安装SPD时,电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不 宜小于10m,限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。例如:被保护设备与配电中心 距离较近,在线路敷设上可特意多绕一些导线;
当进线端的SPD与被保护设备之间的距离大于30m时,应在离被保护设备尽可能 近的地方安装另一个SPD,通流容量可为8kA;
选择SPD时应注意保证不会因工频过压而烧毁SPD, 因SPD是防瞬态过电压 (μ s级),工频过电压是暂态过电压(ms级),工频过电压的能量是瞬态过电压能量的几百 倍,因此,应注意选择较高工频工作电压的SPD;
SPD的保护:每级SPD都应设保护,可采用断路器或熔断器进行保护,保护器的 断流容量均大于该处最大短路电流;
此外,选用SPD时还应注意:响应时间尽可能快;使用寿命的长短、价格因素、可 维护性要好、通流容量的大小、耐湿性能等方面。

结束语

在防雷击过电压时应首先做好建筑物的屏蔽、接地及等电位措施,并对工程做一个合理的评 估,确定好系统需耐受的预期最大电涌电流,再根据不同接地形式,采用共模、差模或全模 式接线方式安装SPD,充分考虑SPD的各项参数与被保护设备相匹配,同时考察其性价 比的合理性,做到安全、适用、经济。
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