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浪涌保護(hù)器的分類及應(yīng)用

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ID:807588 發(fā)表于 2020-9-11 17:05 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
2.2 浪涌保護(hù)器的分類

SPD是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置,其作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi),或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地,保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊。

2.2.1 按工作原理分類

按其工作原理分類, SPD可以分為電壓開關(guān)型、限壓型及組合型。

(1)電壓開關(guān)型SPD。在沒有瞬時過電壓時呈現(xiàn)高阻抗,一旦響應(yīng)雷電瞬時過電壓,其阻抗就突變?yōu)榈妥杩,允許雷電流通過,也被稱為“短路開關(guān)型SPD”。

(2)限壓型SPD。當(dāng)沒有瞬時過電壓時,為高阻抗,但隨電涌電流和電壓的增加,其阻抗會不斷減小,其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性,有時被稱為“鉗壓型SPD”。

(3)組合型SPD。由電壓開關(guān)型組件和限壓型組件組合而成,可以顯示為電壓開關(guān)型或限壓型或兩者兼有的特性,這決定于所加電壓的特性。

2.2.2 按用途分類

按其用途分類, SPD可以分為電源線路SPD和信號線路SPD兩種。

(1)電源線路SPD

由于雷擊的能量是非常巨大的,需要通過分級泄放的方法,將雷擊能量逐步泄放到大地。在直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ0A)或在直擊雷防護(hù)區(qū) (LPZ0B)與第一防護(hù)區(qū)(LPZ1)交界處,安裝通過Ⅰ級分類試驗的浪涌保護(hù)器或限壓型浪涌保護(hù)器作為第一級保護(hù),對直擊雷電流進(jìn)行泄放,或者當(dāng)電源傳輸線路遭受直接雷擊時,將傳導(dǎo)的巨大能量進(jìn)行泄放。在第一防護(hù)區(qū)之后的各分區(qū)(包含LPZ1區(qū))交界處安裝限壓型浪涌保護(hù)器,作為二、三級或更高等級保護(hù)。第二級保護(hù)器是針對前級保護(hù)器的殘余電壓以及區(qū)內(nèi)感應(yīng)雷擊的防護(hù)設(shè)備,在前級發(fā)生較大雷擊能量吸收時,仍有一部分對設(shè)備或第三級保護(hù)器而言是相當(dāng)巨大的能量,會傳導(dǎo)過來,需要第二級保護(hù)器進(jìn)一步吸收。同時,經(jīng)過第一級防雷器的傳輸線路也會感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射。當(dāng)線路足夠長時,感應(yīng)雷的能量就變得足夠大,需要第二級保護(hù)器進(jìn)一步對雷擊能量實施泄放。第三級保護(hù)器對通過第二級保護(hù)器的殘余雷擊能量進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的耐壓等級,假如兩級防雷就可以做到限制電壓低于設(shè)備的耐壓水平,就只需要做兩級保護(hù);假如設(shè)備的耐壓水平較低,可能需要四級甚至更多級的保護(hù)。

(2)信號線路SPD

隨著信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,由于網(wǎng)絡(luò)線路多,電子設(shè)備的耐壓水平低,雷擊對信息系統(tǒng)的危害越來越大。雷電對信息系統(tǒng)的危害主要是雷擊電磁脈沖造成的,包括沿線路傳導(dǎo)的雷電過電壓波、雷電流在接地線產(chǎn)生的高電位反擊、雷擊電磁場的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。對電磁脈沖的防護(hù)措施有攔截、分流、等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、接地、合理布線等。在信號線路上安裝SPD是信息系統(tǒng)防電磁脈沖的一個重要措施,它可以同時起到攔截、分流、等電位聯(lián)結(jié)的作用。信號線路SPD應(yīng)連接在被保護(hù)設(shè)備的信號端口上。其輸出端與被保護(hù)設(shè)備的端口相連,有串接和并接之分,一般是串聯(lián)安裝在信號線路上。因此,在選擇信號SPD時,應(yīng)選用插入損耗較小的SPD。

2.3 SPD在防雷中的重要性

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000年版)的規(guī)定,在LPZ0B,LPZ1,LPZn+1防雷區(qū)建筑物應(yīng)視情況采取防止感應(yīng)雷、靜電或電涌措施感應(yīng)雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場變化(電磁脈沖感應(yīng)或靜電感應(yīng))在導(dǎo)體上感應(yīng)出的過電壓、過電流形成的雷擊,對建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備,尤其低壓電子設(shè)備威脅巨大。建筑物內(nèi)部設(shè)備防雷保護(hù)的重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷入侵。在感應(yīng)雷的防護(hù)當(dāng)中,電涌保護(hù)器(SPD)是不可缺少的裝置,它能根據(jù)各種線路中出現(xiàn)的過電壓過電流及時做出反應(yīng),泄放線路中的過電流或?qū)路上的過電壓進(jìn)行鉗制,從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。

靜電、電涌和感應(yīng)雷的性質(zhì)一樣,都可以通過電涌保護(hù)器(SPD)加以抑制。靜電產(chǎn)生的另一種形式是由于摩擦或電子設(shè)備的高速運(yùn)行,在人體和電子設(shè)備上產(chǎn)生大量靜電電荷,人與物、物與物間易發(fā)生高壓放電現(xiàn)象,放電后極易損壞精密的電子設(shè)備;電涌日常產(chǎn)生的面很廣,如電源的開和關(guān),電源的插拔,電梯、電閘門、電動機(jī)的啟動和停止,電鉆、電焊、電氣設(shè)備損壞和電線短路等都會產(chǎn)生電涌。另外,電涌也常發(fā)生在電源系統(tǒng)內(nèi)部,電源干線、支線、發(fā)電機(jī)、變配電裝置、UPS、交直流電源、甚至電氣設(shè)備終端都可能發(fā)生。與雷電相比,雖然電涌的脈沖電壓較低,但其脈沖寬、持續(xù)時間長,強(qiáng)度仍然不小,但足以干擾和損壞電氣設(shè)備。

3 SPD在計算機(jī)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代計算機(jī)信息系統(tǒng)大多由大規(guī)模集成電路組成,微電子器件的絕緣強(qiáng)度低,而這些敏感電子設(shè)備的工作電壓卻在不斷降低,其數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大,因而它們受過電壓特別是雷電襲擊而受到損害的可能性就大大增加,其后果可能使整個系統(tǒng)運(yùn)行中斷,并造成難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。雷電和浪涌電壓成為信息時代的一大公害。

3.1 電源系統(tǒng)的防雷設(shè)計

(1)主配電屏。三相線上加裝3只MC50-B模塊,并分別加上空氣開關(guān),在N線和地線之間加裝MC125-B/NPE模塊。

(2)UPS保護(hù)。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(guān),在N線與地線之間加裝V20-C/NPE模塊。

(3)需要保護(hù)的重要設(shè)備端。使用CNS32D對其電源線加以保護(hù)。

(4)弱電設(shè)備的電源保護(hù)。使用V20-C防雷模塊或VF系列電源精細(xì)保護(hù)模塊。
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