防雷设备、电涌保护器

2016/6/15 10:29:08

                                                                 雷电
        现今,国内外防雷行业为了增强自己在电力、工厂、石油石化等系统中控制、监测等信号方面的防雷产品市场上的竞争能力,都只在重视自身产品的防雷参数上如何能进一步降低残压提高放电电流的能力,千篇一律地套用类似的防雷产品,忽视了对保护对象的全面、深入研究。从众多用模拟量或开关量信号设备(安装有避雷器)损坏的事故分析出设备损坏大都不是由于雷电引起的,而是避雷器造成的。目前市面上同类的信号电涌保护器产品在模拟量和开关量信号方面的共同存在的一个重大隐患,信号传输设备受到来自信号传输线的感应雷击和电涌电压带来的危害,探讨如何采取有效可靠的防雷措施,解决因避雷器损坏而使设备损坏的问题,确保避雷器有效保护设备的安全,具有十分重要的意义。
                                                                        
什么是电涌保护器

       最原始的浪涌保护器羊角形间隙,出现于19世纪末期,用于架空输电线路,防止雷击损坏设备绝缘而造成停电,故称“浪涌保护器”。20世纪20年代,出现了铝浪涌保护器,氧化膜浪涌保护器和丸式浪涌保护器。30年代出现了管式浪涌保护器。50年代出现了碳化硅防雷器。70年代又出现了金属氧化物浪涌保护器。现代高压浪涌保护器,不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压,也用于限制因系统操作产生的过电压。
       电涌保护器surge protective device 指目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件,电涌保护器是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。SPD是电子设备电防护中不可缺少的一种装置,其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击。
                                                            浪涌保护器
浪涌基本知识:
       浪涌保护器系统的主要作用是保护电子设备免受“浪涌”的损害。因此,如果您想知道浪涌保护器的作用,就需要弄清楚两个问题:什么是浪涌?电子设备为什么需要它们的保护?
       电涌或瞬变电压是指电压在电能流动的过程中大幅超过其额定水平。在美国,一般家庭和办公环境配线的标准电压是120伏。如果电压超过了120伏,就会产生问题,而浪涌保护器有助于防止该问题损坏计算机。
       为了澄清这一问题,了解一些有关电压的知识会很有帮助。电压是一种表示电势能差额的度量单位。电流能够从一点流到另一点,是因为电线一端的电势能比另一端的电势能大。这与水在压力下流出水管的原理相似——水管一端的高压推动着水流向压力较低的区域。因此,您可以将电压看作是电压力的度量单位。
 
日常生活中需要安装浪涌保护器:
       在上一部分中,我们了解到电涌是一种常见现象,在我们目前的家庭和办公供电系统中是不可避免的。这就产生了一个有趣的问题:如果电涌是电力系统固有的现象,为什么在50年前我们的家庭中就不需要浪涌保护器呢?
        回答是,现代电子设备(例如,计算机、微波炉、DVD播放器)非常复杂,其中的很多元器件要比以前机器中的元器件更小和更精密,因此它们对电流的增加更敏感。微处理器是所有计算机和许多家用设备中不可缺少的部件,它们对电涌特别敏感。只有在电压正常、电流稳定的条件下,才能正常工作。
 
浪涌保护器故障安全保护的作用:
一、浪涌保护器发生故障的成因分析:
1.浪涌损伤积累到一定程度造成故障(老化)  
2.超过浪涌抑制元件所能承受的电流额度(瞬时过流)
3.短时过压超过浪涌抑制元件所能承受的最大持续工作电压:MCOV  (暂态过电压)
二、为什么必须对浪涌保护器实行故障保护
  当浪涌保护器中的抑制元件(MOV)被击穿,该故障元件所在线路为短路状态,这时将会对配电系统造成严重影响。短路电流由配电系统流向失效的浪涌保护器,会使该元件迅速发热,并燃烧起火、甚至炸裂为碎片。因此,必须配备合适的分离装置使失效的元件和配电系统相分离。
三、实现浪涌保护器的故障保护的分离装置的分类
1.按照性能分类:过流保护、过热保护  
2.按照装置性质分类:熔丝、断路器
3.按照设置的位置分类:内置、外置
4.内置熔丝的数量级别分类:产品级、元件组级、元件级(只有多元件保护器才有此种分级)
四、浪涌保护器的故障保护实际应用
1.在上游加空气开关/断路器能实现过流保护,但空开的响应时间慢、还存在耦合问题,是最简单但远不是理想选择;
                                                    
浪涌保护器分级/浪涌保护器选型:
浪涌保护器也称为防雷器,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。
标准浪涌保护器会将来自电源插座的电流输送给电源板上插接的多个电气和电子设备。如果产生浪涌或尖峰,使电压超过了可接受的级别,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。
    根据所选择的浪涌保护器和预期的环境影响,保护系统的电源和设备所需的保护措施被分为三级。
B类浪涌保护器:标称放电电流In,冲击电压1.2/50 μs 冲击电压和最大冲击电流Iimp 的试验,Iimp 的波形为10/350 μsUp 最大4kv(IEC61643-1;IEC 60664-1)
C类浪涌保护器:标称放电电流In,冲击电压1.2/50 μs 冲击电压和最大冲击电流Iimp 的试验,Iimp 的波形为8/25ms
D类浪涌保护器:进行混合波合(开路电压1.2/50 μs 冲击电压,邓路电流8/25 μs)试验
浪涌保护器的好与否直接关系到设备的全安问题,因此在选取浪涌保护器以几点可参考:
箝位电压——这表示将导致MOV接通地线的电压值。箝位电压越低,表示保护性能越好。此UL标称值有三个保护水平——330伏、400伏和500伏。通常,箝位电压超过400伏就太高了。
       能量吸收/耗散能力——此标称值表示浪涌保护器在烧毁前能够吸收多少能量,单位为焦耳。其数值越高,保护性能就越好。您购买的保护器的这一标称值至少要在200至400焦耳之间。若要获得更好的保护性能,应该寻找此标称值在600焦耳以上的产品。
      响应时间——浪涌保护器不会立刻断开;它们对电涌做出响应会有略微的延迟。响应时间越长,表示计算机(或其他设备)将遭受浪涌的持续时间越长。请购买响应时间低于一毫微秒的浪涌保护器。
    此外,您还应该购买具有指示灯的保护器,以便判断保护元件是否在起作用。在遭受多次电涌之后,所有MOV都将会烧毁,但是保护器仍然会作为一个电源板而工作。没有电源指示灯,就无法得知保护器是否仍然在正常工作。
 
浪涌保护器- 基本电路:
       浪涌保护器的电路根据不同需要,有不同的形式,其基本元器件就是上面介绍的几种,一个技术精通的防雷产品研究工作者,可设计出五花八门的电路,好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品,是防雷工作者的重任。
 
                                                        基本接线图

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