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防雷技術(shù)問答
[ 通信界 | 中國電力通信網(wǎng) | m.k-94.cn | 2004/7/10 ]
 

1、假如已經(jīng)安裝了避雷針,還需要電涌防護器嗎?
  還需要。避雷針是不能替代電涌防護器的。避雷針把直擊雷產(chǎn)生的大部分有害能量從建筑物外分流入地,從而可以避免建筑物起火或爆炸。但是雷擊可以產(chǎn)生巨大的磁場,并在電源線和數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生強大的過電壓。這就是所謂感應(yīng)現(xiàn)象。如果這時已經(jīng)安裝了高質(zhì)量的電涌防護器,建筑物內(nèi)的敏感電氣設(shè)備就可以受到保護。但是如果安裝了低質(zhì)量的電涌防護器或沒有安裝,設(shè)備仍會被毀壞。這種實例很多,這里不再一一列舉。
2、電源線保護器(SPD)與數(shù)據(jù)線保護器(DLP)有何區(qū)別?僅安裝一種是否可以起到防護作用?
  電涌不僅會通過電源線,還會通過數(shù)據(jù)線損壞設(shè)備。任何與電源連接的電氣設(shè)備均會被通過電源線的電涌損壞。與調(diào)制解調(diào)器或計算機網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備,同樣需要數(shù)據(jù)線電涌防護器來防止電涌的破壞。
3、如何選擇電涌防護器的型號和安裝位置?
  最大的電涌產(chǎn)生在建筑物外,由雷電和電力公司切換負(fù)載所致,這種感應(yīng)電涌可沿電力線傳輸,進入建筑物內(nèi)。因此,應(yīng)在建筑物入口處安裝電涌防護器。單一的MCG電涌防護器,安裝在建筑物電力入口處,將保護整個建筑內(nèi)的電氣設(shè)備免受這些來自外部電涌的損壞。MCG的電涌防護器有不同的型號,如何正確的選用電涌防護器的型號,基本有三點,供參考:
  1、可根據(jù)變壓器的大。和ǔ,變壓器的KVA越大,該電力線經(jīng)受的電涌會越大。如果變壓器的容量在750KVA以上,使用一個chinaspdT較為合適。
  2、是否處于高雷區(qū):中國的主要城市,如北京、上海、廣州都被認(rèn)為處在高雷區(qū)。在高雷區(qū)中,如果建筑物本身不高并處在低海拔區(qū),則受雷擊的可能性遠(yuǎn)低于山頂部的高建筑。中國有記錄的最大雷擊放電超過140kA。因此,高雷區(qū)的建筑入口處的配電盤至少應(yīng)安裝一個160kA的電涌防護器;低海拔區(qū)或受直擊雷可能性較小的地區(qū),可安裝125kA或更小的電涌防護器。
  3、可根據(jù)被保護設(shè)備的價值和被保護設(shè)備需要連續(xù)在線工作的重要性:越是貴重的設(shè)備,越需要可靠的保護裝置。在高雷區(qū),即使是一臺設(shè)備,倘若它非常關(guān)鍵、價值很高,采用一臺防護終端來保護它,也是值得的。美國有統(tǒng)計表明:銀行由于設(shè)備網(wǎng)絡(luò)故障,每小時的停機就造成幾百萬美元的經(jīng)濟損失。我國銀行計算機網(wǎng)絡(luò)故障停機是經(jīng)常性的,50%的故障停機可歸結(jié)為電涌的干擾。14)如果在建筑物入口處安裝了電涌防護器,在建筑物內(nèi)部,是否還需要安裝其他的電涌防護器?
在建筑物主配電盤的入口處,一臺型號合適、安裝合理的MCG電涌防護器可安全地保護建筑物內(nèi)部所有的設(shè)備,包括雷電在內(nèi)的免受建筑物外產(chǎn)生的電涌的干擾。但是,80%的電涌來自建筑物內(nèi),如升降機的馬達、空調(diào)機、激光打印機、復(fù)印機等;為處理這些由內(nèi)部大型設(shè)備造成的這些電涌,建議在給被保護設(shè)備供電的分支配電盤或本地配電盤處安裝浪涌保護器。

4、如果在建筑物入口處安裝了電涌防護器,在建筑物內(nèi)部是否還需要安裝其他的電涌防護器?
  在建筑物主配電盤的入口處,一臺型號合適、安裝合理的電涌防護器可安全地保護建筑物內(nèi)部所有的設(shè)備,包括雷電在內(nèi)的免受建筑物外產(chǎn)生的電涌的干擾。但是,80%的電涌來自建筑物內(nèi),如升降機的馬達、空調(diào)機、激光打印機、復(fù)印機等;為處理這些由內(nèi)部大型設(shè)備造成的這些電涌,建議在給被保護設(shè)備供電的分支配電盤或本地配電盤處安裝CHINASPD80或CHINASPD40。
5、在惡劣的電源條件下,壓敏電阻能長期保持有效嗎?
  在以往的應(yīng)用中,跨接在電源線上的壓敏電阻器出現(xiàn)過起火燃燒,危機臨近其它元器件的事故。對此,制造者和使用者共同進行了大量研究和分析工作,采取了相應(yīng)的對策,極大地降低了這類事故的概率,但尚未杜絕,因此,壓敏電阻的使用安全性仍是個值得重視、需要繼續(xù)研究解決的課題。壓敏電阻起火燃燒的表觀現(xiàn)象,大體上可分為老化失效和暫態(tài)過電壓破壞兩種類型:
 、倮匣В@是指電阻體的低阻線性化逐步加劇,漏電流惡性增加且集中流入薄弱點,薄弱點材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,電源繼續(xù)推動一個較大的電流灌入短路點,形成高熱而起火。這種事故通?梢酝ㄟ^一個與壓敏電阻串聯(lián)的熱熔接點來避免。熱熔接點應(yīng)與電阻體有良好的熱耦合,當(dāng)最大沖擊電流流過時不會斷開,但當(dāng)溫度超過電阻體上限工作溫度時即斷開。研究結(jié)果表明, 若壓敏電阻存在著制造缺陷,易發(fā)生早期失效, 強度不大的電沖擊的多次作用,也會加速老化過程,使老化失效提早出現(xiàn)。
 、跁簯B(tài)過電壓破壞,這是指較強的暫態(tài)過電壓使電阻體穿孔,導(dǎo)致更大的電流而高熱起火。整個過程在較短時間內(nèi)發(fā)生,以至電阻體上設(shè)置的熱熔接點來不及熔斷。在三相電源保護中,N-PE線之間的壓敏電阻器燒壞起火的事故概率較高,多數(shù)是屬于這一種情況。相應(yīng)的對策集中在壓敏電阻損壞后不起火。

6、電涌防護器的反應(yīng)時間?
  有一種觀點認(rèn)為,壓敏電阻和其它各種過電壓保護器件的響應(yīng)時間是個重要的指標(biāo),希望越小越好,并以它來判斷器件的優(yōu)劣,這是一種誤解。
  1998年和2000年先后發(fā)表的涼粉關(guān)于電涌保護器的重要國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),IEC61643-1和IEC61643-21都沒有提及響應(yīng)時間。2000年發(fā)表的IEEE標(biāo)準(zhǔn)C62.62第7.12條款對此作了明確的說明:"SPD對沖擊電壓波前的響應(yīng)特性,依賴于侵入波的上升速率、沖擊源阻抗、保護器件內(nèi)部電抗的作用,以及抑制元件內(nèi)部導(dǎo)電機理所決定的響應(yīng)特性。換句話說, 對波前的響應(yīng),除了受抑制元件響應(yīng)速度的影響外,更多地受包括連結(jié)線阻抗在內(nèi)的試驗線路狀態(tài)的制約。此外,在規(guī)定條件下測得的相應(yīng)電壓的峰值,對沖擊保護目的而言,才是具有頭等重要意義的特征。因此,對于本標(biāo)準(zhǔn)所述器件的典型應(yīng)用而言,對波前的響應(yīng),被認(rèn)為是一個可能引起誤導(dǎo)的且沒有必要的技術(shù)要求。因此,在沒有特殊要求的情況下,對波前響應(yīng)不規(guī)定技術(shù)要求,也不進行試驗、測量、計算或認(rèn)證。"
  美國GE公司實際測量了壓敏電阻抑制沖擊電壓的過程,得出的結(jié)論是壓敏電阻在不到1ns的時間內(nèi)即對沖擊電壓發(fā)生抑制作用,其原因是因為壓敏電阻的導(dǎo)電機理與其它半導(dǎo)體器件相類似,所以本質(zhì)上是很快的,即使在ns范圍內(nèi)頁看不到明顯的響應(yīng)滯后。在實用中,引線和連結(jié)線的電感,完全抹殺了壓敏電阻的快速響應(yīng)。
7、MOV技術(shù)和火花隙技術(shù)的區(qū)別
8、如果有了UPS,是否還需要電涌防護器?
  UPS的作用是對供電系統(tǒng)突然停電或電壓不足提供支持,在突然斷電時,UPS保護電氣和電子系統(tǒng)、處理控制器和數(shù)據(jù)免受部分或全部的損壞。有些UPS帶有低能的電涌抑制器。這種內(nèi)置的低能電涌抑制器只能用來保護和UPS相連的負(fù)載免受數(shù)量有限的弱電涌的襲擊,因此,不能作為專門的解決電涌問題的方案。更重要的是:有研究表明UPS設(shè)備中的敏感電氣控制線路極易受到電涌的破壞。而這些線路經(jīng)常是監(jiān)視UPS的狀態(tài)以及UPS的交流電源的輸入、輸出狀態(tài)的。1884年成立的電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE),是世界最大的技術(shù)專業(yè)團體,曾十分關(guān)注UPS可能受到破壞,并在IEEE標(biāo)準(zhǔn)1100-1992中專門采用了一章9.11.3:UPS電涌防護。其中指出:雷電和其它產(chǎn)生瞬態(tài)電壓的現(xiàn)象,對大部分UPS設(shè)備和敏感的電氣負(fù)載設(shè)備是有害的。因此,建議UPS的整流器輸入系統(tǒng)和輔助的UPS旁路系統(tǒng)(包括人工保養(yǎng)的旁路系統(tǒng))都應(yīng)加裝IEEEC62.41-1991標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的有效的電涌防護裝置。

9、壓敏電阻如何串聯(lián)和配對?
  壓敏電阻可以很簡單地串聯(lián)使用。將兩只電阻體直徑相同(通流量相同)的壓敏電阻串聯(lián)后,漆壓敏電壓、持續(xù)工作電壓和限制電壓相加,而通流量指標(biāo)不變。例如在高壓電力避雷器中,要求持續(xù)工作電壓高達數(shù)千伏,數(shù)萬伏,就是將多個ZnO壓敏電阻閥片迭和起來(串聯(lián))而得到的。
壓敏電阻可以并聯(lián),目的是獲得更大的通流量,或者在沖擊電流峰值一定的條件下減小電阻體中的電流密度,以降低限制電壓。
  當(dāng)要求獲得極大的通流量[ 例如8/20,(50~200)KA ],且壓敏電壓又比較低(例如低于200V)時,電阻體的直徑 / 厚度比太大,在制造技術(shù)上有困難,且隨著電阻體直徑的加大,電阻體的微觀均勻性變差,因此通流量不可能隨電阻體面積成比例地增大。這是用較小直徑的電阻片并聯(lián)可能是個更合理的方法。
由于高非線性,壓敏電阻片的并聯(lián)需要特別小心謹(jǐn)慎,只有經(jīng)過仔細(xì)配對,參數(shù)相同的電阻片相并聯(lián),才能保證電流在各電阻片之間均勻分配。針對這種需求,本公司專門為用戶提供配對的電阻片。
此外,縱向連結(jié)的幾個壓敏電阻器,使用經(jīng)過配對的參數(shù)一致的壓敏電阻器后,當(dāng)沖擊侵入時,出現(xiàn)在橫向的電壓差可以很小。在這種情況下,配對也是有意義的。

10、壓敏電阻如何與氣體放電器件的串聯(lián)和并聯(lián)?
  壓敏電阻可以與氣體放電管、空氣隙、微放電間隙等氣體放電器件相串聯(lián)(圖10.5a),這個串聯(lián)組合的正常工作要滿足兩個基本條件:①、系統(tǒng)電壓上限值應(yīng)低于氣體放電器件G的直流擊穿電壓;②、G點火后在系統(tǒng)電壓上限值下,壓敏電阻MY中的電流應(yīng)小于G的電弧維持電流,以保證G的熄弧。
這種串聯(lián)組合具有電容量小,工作頻率高;漏電流極小安全性好;以及不存在壓敏電阻MY在系統(tǒng)電壓下老化的問題,因而可靠性高等優(yōu)點,但同時也有氣體放電器件相應(yīng)慢所引起的"讓通電壓"問題。
壓敏電阻也可與氣體放電管并聯(lián),以降低氣體放電管的沖擊點火電壓。

11、壓敏電阻如何再線檢測?
  安裝在重要場合的壓敏電阻器,一般每年檢測一次,對于防雷保護用器件,安排在雷雨季節(jié)前進行檢測,發(fā)現(xiàn)劣化的器件及時更換。這樣做的目的有兩個,一是保證重要系統(tǒng)的正常工作,二是為研究和提高壓敏電阻的可靠性提供信息。更好的做法是在壓敏電阻的使用現(xiàn)場安裝專用紀(jì)錄儀,記錄運行過程中壓敏電阻實際承受的沖擊電流。

13、設(shè)備一定需要"三級"保護嗎?
  假如你只是采用過時的技術(shù),你就一定需要"三級"保護;要是采用MCG的防護技術(shù),就不一定需要。所有的敏感電氣設(shè)備的運行都是在嚴(yán)格的電壓范圍內(nèi)進行的。超過1kV的高速過電壓,對電氣設(shè)備都非常危險。任何雷電防護措施的目的,都是要把過電壓限制在1kV以下。單用一個MCG電涌防護器,就可做到這點。而一些較老舊的技術(shù)必須使用三級才能把過電壓限制到1kV以下。

 

1作者:中國電力通信網(wǎng) 來源:中國電力通信網(wǎng) 編輯:顧北

 

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