防雷器在電源係統中的應用
發布時間:2011-03-09
中心議題:
1 雷電防護基本原理
雷lei電dian及ji其qi它ta強qiang幹gan擾rao對dui電dian子zi信xin息xi係xi統tong的de致zhi損sun及ji由you此ci引yin起qi的de後hou果guo是shi嚴yan重zhong的de,雷lei電dian防fang護hu將jiang成cheng為wei必bi需xu。事shi實shi上shang,雷lei電dian防fang護hu是shi除chu雷lei電dian之zhi外wai,也ye是shi其qi它ta諸zhu如ru開kai關guan操cao作zuo脈mai衝chong、jingdianfangdiandengdianciqiangganraofanghudegongtongyaoqiu。leidianyuleidiandiancimaichongzuoweiyizhonggonglvjudadeqiangganraoyuan,qipohuaizuoyongjiqimingxian,xuzuoweizhuyaodefanghuduixiang。
雷電是一種破壞性極大的強幹擾源,由高能的低頻成分與極具滲透性的高頻成分組成。其主要通過兩種形式:一種是通過金屬管線或地線直接傳導雷電致損設備;一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈衝以電阻性、電容性、電感性及電磁場等耦合方式感應到金屬管線或地線產生浪湧致損設備(絕大部分雷損由這種感應而引起)。這樣,對於電子信息設備而言,危害主要來自由於雷電引起的雷電電磁脈衝的耦合能量,通過以下3個通道所產生的瞬態浪湧:
金屬管線通道:如自來水管、電源線、天饋線、信號線等產生的浪湧;
地線通道:地電位反擊;
空間通道:電磁波的輻射能量。
其(qi)中(zhong)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)通(tong)道(dao)的(de)浪(lang)湧(yong)和(he)地(di)線(xian)通(tong)道(dao)的(de)地(di)電(dian)位(wei)反(fan)擊(ji)是(shi)電(dian)子(zi)信(xin)息(xi)係(xi)統(tong)致(zhi)損(sun)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin),而(er)由(you)電(dian)力(li)線(xian)引(yin)起(qi)的(de)雷(lei)損(sun)是(shi)通(tong)過(guo)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)通(tong)道(dao)中(zhong)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)致(zhi)損(sun)形(xing)式(shi),所(suo)以(yi)對(dui)於(yu)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)需(xu)作(zuo)為(wei)防(fang)護(hu)的(de)重(zhong)點(dian)。
由於雷電無孔不入地侵襲電子信息係統,雷電防護將是一個係統工程。雷電防護的中心內容是泄放和均衡。
泄放是將雷電與雷電電磁脈衝的能量通過大地泄放,並且應符合層次性原則,即盡可能多、盡可能遠地將多餘能量在引入通信係統之前泄放入地;層次性就是按照所設立的防雷保護區分層次對雷電能量進行削弱。防雷保護區又稱電磁兼容分區,是按人、物和信息係統對雷電及雷電電磁脈衝的感受強度不同把環境分成幾個區域:
(1)LPZOA區:本區內的各物體都可能遭到直接雷擊,因此各物體都可能導走全部雷電流,本區內電磁場沒有衰減;
(2)LPZOB區:本區內的各物體不可能遭到直接雷擊,但本區內電磁場沒有衰減;
(3)LPZ1區:本區內的各物體不可能遭到直接雷擊,流往各導體的電流比LPZOB區進一步減少,電磁場衰減的效果取決於整體的屏蔽措施。
(4)後續的防雷區(LPZ2區等):如果需要進一步減少所導引的電流和電磁場,就應引入後續防雷區,按照需要保護的係統所要求的環境區選擇後續防雷區的要求條件。
設she置zhi防fang雷lei保bao護hu區qu是shi為wei了le避bi免mian因yin高gao能neng耦ou合he而er損sun壞huai設she備bei,而er序xu號hao更geng高gao的de防fang雷lei區qu是shi為wei了le防fang止zhi信xin息xi失shi真zhen和he信xin息xi丟diu失shi而er設she置zhi的de。保bao護hu區qu序xu號hao越yue高gao,預yu期qi的de幹gan擾rao能neng量liang和he幹gan擾rao電dian壓ya越yue低di。在zai現xian代dai雷lei電dian防fang護hu技ji術shu中zhong,防fang雷lei區qu的de設she置zhi具ju有you重zhong要yao意yi義yi,它ta可ke以yi指zhi導dao我wo們men進jin行xing屏ping蔽bi、接地、等電位連接等技術措施的實施。
均(jun)衡(heng)就(jiu)是(shi)保(bao)持(chi)係(xi)統(tong)各(ge)部(bu)分(fen)不(bu)產(chan)生(sheng)足(zu)以(yi)致(zhi)損(sun)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),即(ji)係(xi)統(tong)所(suo)在(zai)環(huan)境(jing)及(ji)係(xi)統(tong)本(ben)身(shen)所(suo)有(you)金(jin)屬(shu)導(dao)電(dian)體(ti)的(de)電(dian)位(wei)在(zai)瞬(shun)態(tai)現(xian)象(xiang)時(shi)保(bao)持(chi)基(ji)本(ben)相(xiang)等(deng),其(qi)實(shi)質(zhi)就(jiu)是(shi)均(jun)壓(ya)等(deng)電(dian)位(wei)連(lian)接(jie)的(de)實(shi)施(shi)。由(you)可(ke)靠(kao)的(de)接(jie)地(di)係(xi)統(tong)、等電位連接用的金屬導線和等電位連接器(防雷器)組(zu)成(cheng)一(yi)個(ge)電(dian)位(wei)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong),在(zai)瞬(shun)態(tai)現(xian)象(xiang)存(cun)在(zai)的(de)極(ji)短(duan)時(shi)間(jian)裏(li),這(zhe)個(ge)電(dian)位(wei)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)迅(xun)速(su)地(di)在(zai)被(bei)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)所(suo)處(chu)區(qu)域(yu)內(nei)所(suo)有(you)導(dao)電(dian)部(bu)件(jian)之(zhi)間(jian)建(jian)立(li)起(qi)一(yi)個(ge)等(deng)電(dian)位(wei),這(zhe)些(xie)導(dao)電(dian)部(bu)件(jian)也(ye)包(bao)括(kuo)有(you)源(yuan)導(dao)線(xian)。通(tong)過(guo)這(zhe)個(ge)完(wan)備(bei)的(de)電(dian)位(wei)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong),可(ke)以(yi)在(zai)極(ji)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)等(deng)電(dian)位(wei)區(qu)域(yu),這(zhe)個(ge)區(qu)域(yu)相(xiang)對(dui)於(yu)遠(yuan)處(chu)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)數(shu)十(shi)千(qian)伏(fu)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)。重(zhong)要(yao)的(de)是(shi):在需要保護的係統所處區域內部,所有導電部件之間不存在顯著的電位差。
雷電防護係統由3部分組成,各部分各施其責,不存在替代性。
外部防護:由接閃器、引下線、接地體組成,可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放。
過渡防護:由合理的屏蔽、接地、布線組成,可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應。
內部防護:由均壓等電位連接、過電壓保護組成,可均衡係統電位,限製過電壓幅值。
2 防雷器
防雷器又稱等電位連接器、過電壓保護器、浪湧抑製器、突波吸收器、防雷保安器等,用於電源線防護的防雷器稱為電源防雷器。鑒於目前的雷電致損特點,基於防雷器的防護方案是最簡單、經濟、可(ke)靠(kao)的(de)雷(lei)電(dian)防(fang)護(hu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)是(shi)瞬(shun)態(tai)現(xian)象(xiang)時(shi)將(jiang)其(qi)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)位(wei)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)或(huo)限(xian)製(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)範(fan)圍(wei)內(nei),轉(zhuan)移(yi)有(you)源(yuan)導(dao)體(ti)上(shang)多(duo)餘(yu)能(neng)量(liang)。防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)是(shi)實(shi)現(xian)均(jun)壓(ya)等(deng)電(dian)位(wei)連(lian)接(jie)的(de)重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)。防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)一(yi)些(xie)主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)參(can)數(shu):
額定工作電壓:指允許長期加在防雷器上的電壓;
額定工作電流:特指串並式電源防雷器的載流量;
通流能力:防雷器轉移雷電流的能力,以kA為單位,與波形形式有關。
防雷器在功能上分為防直擊雷的防雷器和防感應雷的防雷器。
防直擊雷的防雷器通常用於可能被直擊雷擊中的線路保護,如LPZOA區與LPZ1區交界處的保護。用10/350μs電流波形測試,表示其通流能力。防感應雷的防雷器通常用於不可能被直擊雷擊中的線路保護,如LPZOB區與LPZ1區、LPZ1區與LPZ2區交界處的保護。用8/20μs電流波形測試,表示其通流能力。
10/350μs電流波形與8/20μs電流波形在計算上能量比例為200:1,但實際上比例約為5:1左右,即通流能力為20kA(8/20μs)的防雷器可以承受4kA(10/350μs)的直擊雷電流。所以通流能力必須考慮雷電性質和形式,在很多應用中可以通用。
響應時間:防雷器對瞬態現象起控製作用所需的時間,與波形性質有關。響應時間是防雷器的一個重要參數。
殘壓(限製電壓):fangleiqiduishuntaixianxiangdedianyaxianzhinengli,yuleidianliufuzhijiboxingxingzhiyouguan。yibantongguoleidianliuyuexiao,canyajiuyuedi。zaimojibaohuli,canyabixudiyushebeijueyuanqiangdu。[page]
3 防雷器的選用
為了使防雷器的防護能力取得理想的效果,應注重“在合適的地方合理地裝設合適的防雷器”,防雷器的選擇十分重要。
(1)進入建築物的各種設施之間的雷電流分配情況如下:約有50%的雷電流經外部防雷裝置泄放入地,另有50%的雷電流將在整個係統的金屬物質內進行分配。整個過程中絕大部分能量在LPZOA區、LPZOB區和LPZ1區交界處轉移。這個評估模式用於估算在LPZOA區、LPZOB區和LPZ1區交界處作等電位連接的等電位連接器、防雷器的通流能力和金屬導線的規格。該處的雷電流為10/350μs電流波形。在各金屬物質中雷電流的分配情況如下:各部分雷電流幅值取決於各分配通道的阻抗與感抗,分配通道是指可能被分配到雷電流的金屬物質,如電力線、信號線、自來水管、金(jin)屬(shu)構(gou)架(jia)等(deng)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)及(ji)其(qi)它(ta)接(jie)地(di),一(yi)般(ban)僅(jin)以(yi)各(ge)自(zi)的(de)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)值(zhi)就(jiu)可(ke)以(yi)大(da)致(zhi)估(gu)算(suan)。在(zai)不(bu)能(neng)確(que)定(ding)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)相(xiang)等(deng),即(ji)各(ge)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)平(ping)均(jun)分(fen)配(pei)電(dian)流(liu)。
(2)zaidianlixianjiakongyinru,bingqiemeiyouchuzaifangzhijileibaohuzhuangzhibaohuzhixia,dianlixiankenengbeizhijileijizhongshi,dianlixianshangdeleidianliujiangzengda。jinrujianzhuwuneibaohuqudeleidianliuqujueyuwaiyinxianlu、fangleiqifangdianzhiluheyonghucexianludezukang。runeiwailiangduanzukangyizhi,zedianlixianbeifenpeidaoyibandeleijidianliu。zaizhezhongqingkuangxiabixucaiyongjuyoufangzhijileigongnengdefangleiqi。
(3)影響電力線雷電流分配的其它因素:
變壓器端接地電阻降低將使電力線中分配電流增大;
供電線纜長度的增加將使電力線中分配電流減少,並使幾根導線中有平衡的電流分配;
過短的電纜長度和過低的中性線阻抗將使電流不平衡,從而引起差模幹擾;
gongdianxianlanbingjieduogeyonghujiangjiangdiyouxiaozukang,daozhifenpeidianliuzengda,zailianchengwangzhuangdegongdianzhuangtaixia,leidianliuzhuyaoliurudianlixian,zheshiduoshuleisunfashengzaidianlixianchudeyuanyin。
(4)後續的評估模式用於評估LPZ1區(qu)以(yi)後(hou)防(fang)護(hu)區(qu)交(jiao)界(jie)處(chu)的(de)雷(lei)電(dian)流(liu)分(fen)配(pei)情(qing)況(kuang)。由(you)於(yu)用(yong)戶(hu)側(ce)絕(jue)緣(yuan)阻(zu)抗(kang)遠(yuan)遠(yuan)大(da)於(yu)防(fang)雷(lei)器(qi)放(fang)電(dian)支(zhi)路(lu)與(yu)外(wai)引(yin)線(xian)路(lu)的(de)阻(zu)抗(kang),進(jin)入(ru)後(hou)續(xu)防(fang)雷(lei)區(qu)的(de)雷(lei)電(dian)流(liu)將(jiang)減(jian)少(shao),在(zai)數(shu)值(zhi)上(shang)不(bu)需(xu)特(te)別(bie)估(gu)算(suan)。一(yi)般(ban)要(yao)求(qiu)用(yong)於(yu)後(hou)續(xu)防(fang)雷(lei)區(qu)的(de)電(dian)源(yuan)防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)通(tong)流(liu)能(neng)力(li)在(zai)20kA(8/20μs)以yi下xia,不bu需xu采cai用yong大da通tong流liu能neng力li的de防fang雷lei器qi。後hou續xu防fang雷lei區qu防fang雷lei器qi的de選xuan擇ze應ying考kao慮lv各ge級ji之zhi間jian的de能neng量liang分fen配pei和he電dian壓ya配pei合he,在zai許xu多duo因yin素su難nan以yi確que定ding時shi,采cai用yong串chuan並bing式shi電dian源yuan防fang雷lei器qi是shi個ge好hao的de選xuan擇ze。串chuan並bing式shi是shi根gen據ju現xian代dai雷lei電dian防fang護hu中zhong許xu多duo應ying用yong場chang合he、保護範圍、層次區分等特點提出的概念(相對於傳統的並式防雷器而言)。其實質是經能量配合和電壓分配的多級放電器與濾波器技術的有效結合。串並式有如下特點:
應用廣泛:不但可以按常規進行應用,也適合保護區難以區別的場所;
濾波器本身對雷電感應的抑製;
感性退耦器件在瞬態過電壓下的分壓、延遲作用,以幫助實現能量配合;
減少過電壓、過電流的上升速率,以實現低殘壓與長壽命以及極快的響應時間。
(5)防fang雷lei器qi的de其qi它ta參can數shu選xuan擇ze取qu決jue於yu各ge個ge被bei保bao護hu物wu體ti所suo在zai防fang雷lei區qu的de級ji別bie,其qi工gong作zuo電dian壓ya以yi安an裝zhuang在zai此ci電dian路lu中zhong所suo有you部bu件jian的de額e定ding電dian壓ya為wei準zhun。串chuan並bing式shi防fang雷lei器qi還hai需xu注zhu意yi其qi額e定ding電dian流liu。
4 防雷器的安裝
(1)電源線應實現多級防護,多級防護是以各防雷區為層次,對雷電能量的逐級減弱(能量分配),使各級限製電壓相互配合,最終使過電壓值限製在設備絕緣強度之內(電壓配合)。在下列情況下,多級防護成為必須:
某一級防雷器失效或防雷器某一路失效;
安裝的防雷器的通流能力小於應轉移的雷電流;
防雷器的殘壓高於設備的絕緣強度;
線纜在建築物內長度較長時。
(2)幾乎所有情況下的線纜防護,至少應分成兩級以上,同一級防雷器還可能包含多級保護(如串並式防雷器)。weiledadaoyouxiaodebaohu,kezaigefangleiqujiemianchushezhixiangyingdefangleiqi,fangleiqikezhenduidangedianzishebei,huoyigezhuangyouduogedianzishebeidekongjian,suoyouchuanguotongchangjuyoukongjianpingbidefangleiqudedaoxian,zaichuanguofangleiqujiemiantongshijieyoufangleiqi。yejiushishuo,fangleiqiyinganzhuangzaifangleiqudejiemianchu,yifuhefanghudecengcixingyuanze,mojifangleiqizeyingkaojinshebeianzhuang,shebeiwaikeshijishangyetigongleyigefangleibaohuqudejiaojiechu。lingwai,fangleiqidebaohufanweishiyouxiande,yibanfangleiqiyushebeixianlujulichaoguo10m以上將使防護效果劣化,這是因為防雷器和需要保護的設備之間的電纜上有反射造成的振蕩過電壓,其輻值與線路長度、負載阻抗成正比。
(3)在zai使shi用yong電dian源yuan防fang雷lei器qi的de多duo級ji防fang護hu中zhong,如ru果guo不bu注zhu意yi能neng量liang分fen配pei,則ze可ke能neng引yin入ru更geng多duo的de雷lei電dian能neng量liang進jin入ru保bao護hu區qu域yu。這zhe要yao求qiu用yong於yu第di一yi級ji的de防fang雷lei器qi根gen據ju前qian述shu評ping估gu模mo式shi估gu算suan,其qi通tong流liu能neng力li要yao求qiu較jiao大da,而er後hou續xu防fang雷lei器qi的de通tong流liu能neng力li可ke逐zhu級ji減jian少shao。
shixiannengliangfenpeideyaodianzaiyuliyongliangjifangleiqizhijianxianlanbenshendegankang。xianlanbenshendegankangyouyidingdezuaileidianliuzuoyong,shileidianliugengduodibeifenpeidaoqianjixiefang。
一般要求兩級防雷器之間線纜長度在15m左右,適用於保護地線與其它線纜緊貼敷設或處於同一條電纜之內的情況。
線纜上分支線路的長度對線纜要求長度有影響,適用於保護地線與被保護線纜有一定距離(>1m),這時要求線纜長度大於5m即可。
在一些不適合采用線纜本身作退耦措施如兩級防雷區界麵靠近時,可利用專門的退耦器件,這時無距離要求。
(4)電dian壓ya配pei合he是shi通tong過guo各ge級ji防fang雷lei器qi限xian製zhi電dian壓ya值zhi的de逐zhu級ji控kong製zhi,最zui終zhong將jiang過guo電dian壓ya值zhi限xian製zhi在zai設she備bei允yun許xu範fan圍wei內nei。一yi般ban防fang雷lei器qi都dou有you通tong過guo雷lei電dian流liu越yue大da,殘can壓ya越yue高gao的de特te點dian,通tong過guo能neng量liang分fen配pei後hou末mo級ji防fang雷lei器qi流liu過guo的de雷lei電dian流liu極ji小xiao,有you利li於yu電dian壓ya限xian製zhi。
在一條線纜上的過電壓通過電壓配合一級級降低,這要求防雷器的殘壓逐級減少。
在(zai)流(liu)過(guo)同(tong)樣(yang)雷(lei)電(dian)流(liu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)殘(can)壓(ya)與(yu)其(qi)響(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)有(you)關(guan),注(zhu)意(yi)在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),不(bu)考(kao)慮(lv)電(dian)壓(ya)配(pei)合(he)而(er)僅(jin)僅(jin)選(xuan)擇(ze)低(di)響(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)的(de)防(fang)雷(lei)器(qi)作(zuo)末(mo)級(ji)保(bao)護(hu)是(shi)危(wei)險(xian)的(de)。比(bi)如(ru)末(mo)級(ji)防(fang)雷(lei)器(qi)響(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)過(guo)低(di)導(dao)致(zhi)其(qi)響(xiang)應(ying)提(ti)早(zao),從(cong)而(er)引(yin)入(ru)的(de)雷(lei)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da),響(xiang)應(ying)殘(can)壓(ya)會(hui)過(guo)高(gao)。
實現電壓分配的要點在於利用線纜本身的分壓作用,對其長度要求與能量分配一致。
在一些不適合采用線纜本身作退耦措施如線纜長度較短時,可利用專門的退耦器件,這時無距離要求。
(5)退耦器件是實現能量分配與電壓配合的重要措施,以下幾種材料可作為退耦器件:線纜、電感、電阻。
串並式電源防雷器就是一種考慮了能量分配與電壓配合,利用濾波器作為退耦器件的防雷器組合形式,適合於各種場合的應用。
(6)在某些極端情況下,裝上防雷器反而會增加設備損壞的可能,必須杜絕這類情況發生。
防雷器保護幾條線,其中一條線上的防雷器失效或響應速度過慢。比如當雷電來臨時,L、N兩條線與地之間的電位被抬高。當有一條線的防雷器失效或響應速度過慢,如L相防雷器失效,則N相電位被拉下,而L相還處於高電位,使共模幹擾轉化為差模幹擾而損壞設備。這要求必須實施多級保護及注意防雷器的維護。
不考慮防雷保護區、能量配合、dianyafenpeiersuibiananzhuangfangleiqi,birujinjinzaishebeiqianduanzhuangsheyizhifangleiqi,youyumeiyouqianjibaohu,qiangdadeleidianliujiangbeixiyindaoshebeiqianduan,zhishifangleiqicanyachaoguoshebeijueyuanqiangdu。zheyaoqiufangleiqibixuancengcixingyuanzeanzhuang。
(7)在另外一些情況下,錯誤的安裝將使設備得不到有效保護。
過長的防雷器連接線。根據雷電流在連接線上產生電壓的式子U=L•di/dt,假如接地線長達到5m,20kA(8/20μs)雷電流通過防雷器時,防雷器兩端電壓被限製在1kV,而連接線上由感抗引起的電壓卻達到了3.8kV,使得總的殘壓達到了4.8kV。這時,防雷器是工作了,但加在設備上的仍是危險電壓,這個問題在未級防雷器的應用中更加明顯。
解決這個問題的方法是采用短的連接線,一般電源防雷器連線長度要求在25cm之內。當連接線長度超過該值時,可以采用兩根以上分開的連接線以分擔磁場強度,減少壓降,單純加粗連接線是沒有什麼效果的。
必要時可通過改變被保護線的布線,使其靠近等電位連接排(接地點)以減少連接線長度。
防雷器輸出線和輸入線、接地線靠近、並排敷設。這種情況對串並式防雷器的影響比較嚴重。當串並式電源防雷器的輸出線(已保護的線)和輸入線(未保護線)、地線靠近敷設,會使輸出線內感應出瞬態浪湧,雖然其強度較原來為小,但仍可能是危險的。
解決這個問題的方法是輸入線、地線與輸出線分開敷設或垂直敷設,盡量減少並行敷設的長度,拉開敷設的距離。
防雷器接地線沒有與被保護設備的保護地相連,即采取單獨的防雷接地。假設防雷器泄放20kA雷電流,不計防雷器限製電壓,防雷接地電阻即使是1Ω,在設備保護地與進線之間仍會產生20kV的危險電壓。
解決這個問題的方法是防雷器的接地應與設備保護地相連。
(8)防雷器安裝的其它要求
前級防雷器一般安裝在進線處保險裝置後,末級防雷器應安裝在漏電保護裝置前端。
對於有防直擊雷功能的大通流能力的防雷器,應在每條放電支路上加裝保險裝置,容量為前置保險絲的0.6倍,以防燒毀線纜,並有利於維護。串並式電源防雷器應在前端加裝與載流量相符的保險裝置。
防fang雷lei器qi除chu可ke以yi保bao護hu設she備bei,也ye可ke以yi用yong於yu對dui幹gan擾rao源yuan的de限xian製zhi。比bi如ru在zai可ke能neng產chan生sheng操cao作zuo過guo電dian壓ya的de設she備bei前qian端duan裝zhuang設she防fang雷lei器qi,可ke限xian製zhi操cao作zuo過guo電dian壓ya進jin入ru電dian網wang。
防雷器的連接線應采用多股銅絞線,不應采用單股銅芯線,以便於雷電流泄放。其線徑應按等電位連接導體的方法估算。
(9)配電形式對電源防雷器保護模式的影響。
在TN-C,TN-S,TN-C-S係統裏,雷電的幹擾是共模幹擾,故對電力線的保護模式應該是相-地、中-地。
在TN係統裏,負載不平衡、線纜長度短、中性阻抗低的,和TT係統以及一點接地的直流供電係統裏,雷電的幹擾很容易轉化為差模幹擾,故對電力線的保護模式應該是相-中、中-地。
5 其它說明
(1)這zhe裏li僅jin僅jin簡jian單dan地di探tan討tao了le防fang雷lei器qi在zai電dian源yuan係xi統tong中zhong應ying用yong的de一yi些xie問wen題ti,在zai實shi際ji的de防fang護hu工gong作zuo中zhong,對dui電dian源yuan係xi統tong的de線xian纜lan還hai應ying該gai按an照zhao相xiang關guan防fang雷lei規gui範fan做zuo好hao屏ping蔽bi埋mai地di引yin入ru、中性點接地和合理布線等基本措施。
(2)防雷器的防護效果取決於防雷器的選用和安裝技巧,所以應向專業防雷機構或企業進行谘詢。
- 雷電防護基本原理
- 防雷器簡介
- 防雷器的選用
- 防雷器的安裝
1 雷電防護基本原理
雷lei電dian及ji其qi它ta強qiang幹gan擾rao對dui電dian子zi信xin息xi係xi統tong的de致zhi損sun及ji由you此ci引yin起qi的de後hou果guo是shi嚴yan重zhong的de,雷lei電dian防fang護hu將jiang成cheng為wei必bi需xu。事shi實shi上shang,雷lei電dian防fang護hu是shi除chu雷lei電dian之zhi外wai,也ye是shi其qi它ta諸zhu如ru開kai關guan操cao作zuo脈mai衝chong、jingdianfangdiandengdianciqiangganraofanghudegongtongyaoqiu。leidianyuleidiandiancimaichongzuoweiyizhonggonglvjudadeqiangganraoyuan,qipohuaizuoyongjiqimingxian,xuzuoweizhuyaodefanghuduixiang。
雷電是一種破壞性極大的強幹擾源,由高能的低頻成分與極具滲透性的高頻成分組成。其主要通過兩種形式:一種是通過金屬管線或地線直接傳導雷電致損設備;一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈衝以電阻性、電容性、電感性及電磁場等耦合方式感應到金屬管線或地線產生浪湧致損設備(絕大部分雷損由這種感應而引起)。這樣,對於電子信息設備而言,危害主要來自由於雷電引起的雷電電磁脈衝的耦合能量,通過以下3個通道所產生的瞬態浪湧:
金屬管線通道:如自來水管、電源線、天饋線、信號線等產生的浪湧;
地線通道:地電位反擊;
空間通道:電磁波的輻射能量。
其(qi)中(zhong)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)通(tong)道(dao)的(de)浪(lang)湧(yong)和(he)地(di)線(xian)通(tong)道(dao)的(de)地(di)電(dian)位(wei)反(fan)擊(ji)是(shi)電(dian)子(zi)信(xin)息(xi)係(xi)統(tong)致(zhi)損(sun)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin),而(er)由(you)電(dian)力(li)線(xian)引(yin)起(qi)的(de)雷(lei)損(sun)是(shi)通(tong)過(guo)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)通(tong)道(dao)中(zhong)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)致(zhi)損(sun)形(xing)式(shi),所(suo)以(yi)對(dui)於(yu)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)需(xu)作(zuo)為(wei)防(fang)護(hu)的(de)重(zhong)點(dian)。
由於雷電無孔不入地侵襲電子信息係統,雷電防護將是一個係統工程。雷電防護的中心內容是泄放和均衡。
泄放是將雷電與雷電電磁脈衝的能量通過大地泄放,並且應符合層次性原則,即盡可能多、盡可能遠地將多餘能量在引入通信係統之前泄放入地;層次性就是按照所設立的防雷保護區分層次對雷電能量進行削弱。防雷保護區又稱電磁兼容分區,是按人、物和信息係統對雷電及雷電電磁脈衝的感受強度不同把環境分成幾個區域:
(1)LPZOA區:本區內的各物體都可能遭到直接雷擊,因此各物體都可能導走全部雷電流,本區內電磁場沒有衰減;
(2)LPZOB區:本區內的各物體不可能遭到直接雷擊,但本區內電磁場沒有衰減;
(3)LPZ1區:本區內的各物體不可能遭到直接雷擊,流往各導體的電流比LPZOB區進一步減少,電磁場衰減的效果取決於整體的屏蔽措施。
(4)後續的防雷區(LPZ2區等):如果需要進一步減少所導引的電流和電磁場,就應引入後續防雷區,按照需要保護的係統所要求的環境區選擇後續防雷區的要求條件。
設she置zhi防fang雷lei保bao護hu區qu是shi為wei了le避bi免mian因yin高gao能neng耦ou合he而er損sun壞huai設she備bei,而er序xu號hao更geng高gao的de防fang雷lei區qu是shi為wei了le防fang止zhi信xin息xi失shi真zhen和he信xin息xi丟diu失shi而er設she置zhi的de。保bao護hu區qu序xu號hao越yue高gao,預yu期qi的de幹gan擾rao能neng量liang和he幹gan擾rao電dian壓ya越yue低di。在zai現xian代dai雷lei電dian防fang護hu技ji術shu中zhong,防fang雷lei區qu的de設she置zhi具ju有you重zhong要yao意yi義yi,它ta可ke以yi指zhi導dao我wo們men進jin行xing屏ping蔽bi、接地、等電位連接等技術措施的實施。
均(jun)衡(heng)就(jiu)是(shi)保(bao)持(chi)係(xi)統(tong)各(ge)部(bu)分(fen)不(bu)產(chan)生(sheng)足(zu)以(yi)致(zhi)損(sun)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),即(ji)係(xi)統(tong)所(suo)在(zai)環(huan)境(jing)及(ji)係(xi)統(tong)本(ben)身(shen)所(suo)有(you)金(jin)屬(shu)導(dao)電(dian)體(ti)的(de)電(dian)位(wei)在(zai)瞬(shun)態(tai)現(xian)象(xiang)時(shi)保(bao)持(chi)基(ji)本(ben)相(xiang)等(deng),其(qi)實(shi)質(zhi)就(jiu)是(shi)均(jun)壓(ya)等(deng)電(dian)位(wei)連(lian)接(jie)的(de)實(shi)施(shi)。由(you)可(ke)靠(kao)的(de)接(jie)地(di)係(xi)統(tong)、等電位連接用的金屬導線和等電位連接器(防雷器)組(zu)成(cheng)一(yi)個(ge)電(dian)位(wei)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong),在(zai)瞬(shun)態(tai)現(xian)象(xiang)存(cun)在(zai)的(de)極(ji)短(duan)時(shi)間(jian)裏(li),這(zhe)個(ge)電(dian)位(wei)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)迅(xun)速(su)地(di)在(zai)被(bei)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)所(suo)處(chu)區(qu)域(yu)內(nei)所(suo)有(you)導(dao)電(dian)部(bu)件(jian)之(zhi)間(jian)建(jian)立(li)起(qi)一(yi)個(ge)等(deng)電(dian)位(wei),這(zhe)些(xie)導(dao)電(dian)部(bu)件(jian)也(ye)包(bao)括(kuo)有(you)源(yuan)導(dao)線(xian)。通(tong)過(guo)這(zhe)個(ge)完(wan)備(bei)的(de)電(dian)位(wei)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong),可(ke)以(yi)在(zai)極(ji)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)等(deng)電(dian)位(wei)區(qu)域(yu),這(zhe)個(ge)區(qu)域(yu)相(xiang)對(dui)於(yu)遠(yuan)處(chu)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)數(shu)十(shi)千(qian)伏(fu)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)。重(zhong)要(yao)的(de)是(shi):在需要保護的係統所處區域內部,所有導電部件之間不存在顯著的電位差。
雷電防護係統由3部分組成,各部分各施其責,不存在替代性。
外部防護:由接閃器、引下線、接地體組成,可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放。
過渡防護:由合理的屏蔽、接地、布線組成,可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應。
內部防護:由均壓等電位連接、過電壓保護組成,可均衡係統電位,限製過電壓幅值。
2 防雷器
防雷器又稱等電位連接器、過電壓保護器、浪湧抑製器、突波吸收器、防雷保安器等,用於電源線防護的防雷器稱為電源防雷器。鑒於目前的雷電致損特點,基於防雷器的防護方案是最簡單、經濟、可(ke)靠(kao)的(de)雷(lei)電(dian)防(fang)護(hu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)是(shi)瞬(shun)態(tai)現(xian)象(xiang)時(shi)將(jiang)其(qi)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)位(wei)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)或(huo)限(xian)製(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)範(fan)圍(wei)內(nei),轉(zhuan)移(yi)有(you)源(yuan)導(dao)體(ti)上(shang)多(duo)餘(yu)能(neng)量(liang)。防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)是(shi)實(shi)現(xian)均(jun)壓(ya)等(deng)電(dian)位(wei)連(lian)接(jie)的(de)重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)。防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)一(yi)些(xie)主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)參(can)數(shu):
額定工作電壓:指允許長期加在防雷器上的電壓;
額定工作電流:特指串並式電源防雷器的載流量;
通流能力:防雷器轉移雷電流的能力,以kA為單位,與波形形式有關。
防雷器在功能上分為防直擊雷的防雷器和防感應雷的防雷器。
防直擊雷的防雷器通常用於可能被直擊雷擊中的線路保護,如LPZOA區與LPZ1區交界處的保護。用10/350μs電流波形測試,表示其通流能力。防感應雷的防雷器通常用於不可能被直擊雷擊中的線路保護,如LPZOB區與LPZ1區、LPZ1區與LPZ2區交界處的保護。用8/20μs電流波形測試,表示其通流能力。
10/350μs電流波形與8/20μs電流波形在計算上能量比例為200:1,但實際上比例約為5:1左右,即通流能力為20kA(8/20μs)的防雷器可以承受4kA(10/350μs)的直擊雷電流。所以通流能力必須考慮雷電性質和形式,在很多應用中可以通用。
響應時間:防雷器對瞬態現象起控製作用所需的時間,與波形性質有關。響應時間是防雷器的一個重要參數。
殘壓(限製電壓):fangleiqiduishuntaixianxiangdedianyaxianzhinengli,yuleidianliufuzhijiboxingxingzhiyouguan。yibantongguoleidianliuyuexiao,canyajiuyuedi。zaimojibaohuli,canyabixudiyushebeijueyuanqiangdu。[page]
3 防雷器的選用
為了使防雷器的防護能力取得理想的效果,應注重“在合適的地方合理地裝設合適的防雷器”,防雷器的選擇十分重要。
(1)進入建築物的各種設施之間的雷電流分配情況如下:約有50%的雷電流經外部防雷裝置泄放入地,另有50%的雷電流將在整個係統的金屬物質內進行分配。整個過程中絕大部分能量在LPZOA區、LPZOB區和LPZ1區交界處轉移。這個評估模式用於估算在LPZOA區、LPZOB區和LPZ1區交界處作等電位連接的等電位連接器、防雷器的通流能力和金屬導線的規格。該處的雷電流為10/350μs電流波形。在各金屬物質中雷電流的分配情況如下:各部分雷電流幅值取決於各分配通道的阻抗與感抗,分配通道是指可能被分配到雷電流的金屬物質,如電力線、信號線、自來水管、金(jin)屬(shu)構(gou)架(jia)等(deng)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)及(ji)其(qi)它(ta)接(jie)地(di),一(yi)般(ban)僅(jin)以(yi)各(ge)自(zi)的(de)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)值(zhi)就(jiu)可(ke)以(yi)大(da)致(zhi)估(gu)算(suan)。在(zai)不(bu)能(neng)確(que)定(ding)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)相(xiang)等(deng),即(ji)各(ge)金(jin)屬(shu)管(guan)線(xian)平(ping)均(jun)分(fen)配(pei)電(dian)流(liu)。
(2)zaidianlixianjiakongyinru,bingqiemeiyouchuzaifangzhijileibaohuzhuangzhibaohuzhixia,dianlixiankenengbeizhijileijizhongshi,dianlixianshangdeleidianliujiangzengda。jinrujianzhuwuneibaohuqudeleidianliuqujueyuwaiyinxianlu、fangleiqifangdianzhiluheyonghucexianludezukang。runeiwailiangduanzukangyizhi,zedianlixianbeifenpeidaoyibandeleijidianliu。zaizhezhongqingkuangxiabixucaiyongjuyoufangzhijileigongnengdefangleiqi。
(3)影響電力線雷電流分配的其它因素:
變壓器端接地電阻降低將使電力線中分配電流增大;
供電線纜長度的增加將使電力線中分配電流減少,並使幾根導線中有平衡的電流分配;
過短的電纜長度和過低的中性線阻抗將使電流不平衡,從而引起差模幹擾;
gongdianxianlanbingjieduogeyonghujiangjiangdiyouxiaozukang,daozhifenpeidianliuzengda,zailianchengwangzhuangdegongdianzhuangtaixia,leidianliuzhuyaoliurudianlixian,zheshiduoshuleisunfashengzaidianlixianchudeyuanyin。
(4)後續的評估模式用於評估LPZ1區(qu)以(yi)後(hou)防(fang)護(hu)區(qu)交(jiao)界(jie)處(chu)的(de)雷(lei)電(dian)流(liu)分(fen)配(pei)情(qing)況(kuang)。由(you)於(yu)用(yong)戶(hu)側(ce)絕(jue)緣(yuan)阻(zu)抗(kang)遠(yuan)遠(yuan)大(da)於(yu)防(fang)雷(lei)器(qi)放(fang)電(dian)支(zhi)路(lu)與(yu)外(wai)引(yin)線(xian)路(lu)的(de)阻(zu)抗(kang),進(jin)入(ru)後(hou)續(xu)防(fang)雷(lei)區(qu)的(de)雷(lei)電(dian)流(liu)將(jiang)減(jian)少(shao),在(zai)數(shu)值(zhi)上(shang)不(bu)需(xu)特(te)別(bie)估(gu)算(suan)。一(yi)般(ban)要(yao)求(qiu)用(yong)於(yu)後(hou)續(xu)防(fang)雷(lei)區(qu)的(de)電(dian)源(yuan)防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)通(tong)流(liu)能(neng)力(li)在(zai)20kA(8/20μs)以yi下xia,不bu需xu采cai用yong大da通tong流liu能neng力li的de防fang雷lei器qi。後hou續xu防fang雷lei區qu防fang雷lei器qi的de選xuan擇ze應ying考kao慮lv各ge級ji之zhi間jian的de能neng量liang分fen配pei和he電dian壓ya配pei合he,在zai許xu多duo因yin素su難nan以yi確que定ding時shi,采cai用yong串chuan並bing式shi電dian源yuan防fang雷lei器qi是shi個ge好hao的de選xuan擇ze。串chuan並bing式shi是shi根gen據ju現xian代dai雷lei電dian防fang護hu中zhong許xu多duo應ying用yong場chang合he、保護範圍、層次區分等特點提出的概念(相對於傳統的並式防雷器而言)。其實質是經能量配合和電壓分配的多級放電器與濾波器技術的有效結合。串並式有如下特點:
應用廣泛:不但可以按常規進行應用,也適合保護區難以區別的場所;
濾波器本身對雷電感應的抑製;
感性退耦器件在瞬態過電壓下的分壓、延遲作用,以幫助實現能量配合;
減少過電壓、過電流的上升速率,以實現低殘壓與長壽命以及極快的響應時間。
(5)防fang雷lei器qi的de其qi它ta參can數shu選xuan擇ze取qu決jue於yu各ge個ge被bei保bao護hu物wu體ti所suo在zai防fang雷lei區qu的de級ji別bie,其qi工gong作zuo電dian壓ya以yi安an裝zhuang在zai此ci電dian路lu中zhong所suo有you部bu件jian的de額e定ding電dian壓ya為wei準zhun。串chuan並bing式shi防fang雷lei器qi還hai需xu注zhu意yi其qi額e定ding電dian流liu。
4 防雷器的安裝
(1)電源線應實現多級防護,多級防護是以各防雷區為層次,對雷電能量的逐級減弱(能量分配),使各級限製電壓相互配合,最終使過電壓值限製在設備絕緣強度之內(電壓配合)。在下列情況下,多級防護成為必須:
某一級防雷器失效或防雷器某一路失效;
安裝的防雷器的通流能力小於應轉移的雷電流;
防雷器的殘壓高於設備的絕緣強度;
線纜在建築物內長度較長時。
(2)幾乎所有情況下的線纜防護,至少應分成兩級以上,同一級防雷器還可能包含多級保護(如串並式防雷器)。weiledadaoyouxiaodebaohu,kezaigefangleiqujiemianchushezhixiangyingdefangleiqi,fangleiqikezhenduidangedianzishebei,huoyigezhuangyouduogedianzishebeidekongjian,suoyouchuanguotongchangjuyoukongjianpingbidefangleiqudedaoxian,zaichuanguofangleiqujiemiantongshijieyoufangleiqi。yejiushishuo,fangleiqiyinganzhuangzaifangleiqudejiemianchu,yifuhefanghudecengcixingyuanze,mojifangleiqizeyingkaojinshebeianzhuang,shebeiwaikeshijishangyetigongleyigefangleibaohuqudejiaojiechu。lingwai,fangleiqidebaohufanweishiyouxiande,yibanfangleiqiyushebeixianlujulichaoguo10m以上將使防護效果劣化,這是因為防雷器和需要保護的設備之間的電纜上有反射造成的振蕩過電壓,其輻值與線路長度、負載阻抗成正比。
(3)在zai使shi用yong電dian源yuan防fang雷lei器qi的de多duo級ji防fang護hu中zhong,如ru果guo不bu注zhu意yi能neng量liang分fen配pei,則ze可ke能neng引yin入ru更geng多duo的de雷lei電dian能neng量liang進jin入ru保bao護hu區qu域yu。這zhe要yao求qiu用yong於yu第di一yi級ji的de防fang雷lei器qi根gen據ju前qian述shu評ping估gu模mo式shi估gu算suan,其qi通tong流liu能neng力li要yao求qiu較jiao大da,而er後hou續xu防fang雷lei器qi的de通tong流liu能neng力li可ke逐zhu級ji減jian少shao。
shixiannengliangfenpeideyaodianzaiyuliyongliangjifangleiqizhijianxianlanbenshendegankang。xianlanbenshendegankangyouyidingdezuaileidianliuzuoyong,shileidianliugengduodibeifenpeidaoqianjixiefang。
一般要求兩級防雷器之間線纜長度在15m左右,適用於保護地線與其它線纜緊貼敷設或處於同一條電纜之內的情況。
線纜上分支線路的長度對線纜要求長度有影響,適用於保護地線與被保護線纜有一定距離(>1m),這時要求線纜長度大於5m即可。
在一些不適合采用線纜本身作退耦措施如兩級防雷區界麵靠近時,可利用專門的退耦器件,這時無距離要求。
(4)電dian壓ya配pei合he是shi通tong過guo各ge級ji防fang雷lei器qi限xian製zhi電dian壓ya值zhi的de逐zhu級ji控kong製zhi,最zui終zhong將jiang過guo電dian壓ya值zhi限xian製zhi在zai設she備bei允yun許xu範fan圍wei內nei。一yi般ban防fang雷lei器qi都dou有you通tong過guo雷lei電dian流liu越yue大da,殘can壓ya越yue高gao的de特te點dian,通tong過guo能neng量liang分fen配pei後hou末mo級ji防fang雷lei器qi流liu過guo的de雷lei電dian流liu極ji小xiao,有you利li於yu電dian壓ya限xian製zhi。
在一條線纜上的過電壓通過電壓配合一級級降低,這要求防雷器的殘壓逐級減少。
在(zai)流(liu)過(guo)同(tong)樣(yang)雷(lei)電(dian)流(liu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),防(fang)雷(lei)器(qi)的(de)殘(can)壓(ya)與(yu)其(qi)響(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)有(you)關(guan),注(zhu)意(yi)在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),不(bu)考(kao)慮(lv)電(dian)壓(ya)配(pei)合(he)而(er)僅(jin)僅(jin)選(xuan)擇(ze)低(di)響(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)的(de)防(fang)雷(lei)器(qi)作(zuo)末(mo)級(ji)保(bao)護(hu)是(shi)危(wei)險(xian)的(de)。比(bi)如(ru)末(mo)級(ji)防(fang)雷(lei)器(qi)響(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)過(guo)低(di)導(dao)致(zhi)其(qi)響(xiang)應(ying)提(ti)早(zao),從(cong)而(er)引(yin)入(ru)的(de)雷(lei)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da),響(xiang)應(ying)殘(can)壓(ya)會(hui)過(guo)高(gao)。
實現電壓分配的要點在於利用線纜本身的分壓作用,對其長度要求與能量分配一致。
在一些不適合采用線纜本身作退耦措施如線纜長度較短時,可利用專門的退耦器件,這時無距離要求。
(5)退耦器件是實現能量分配與電壓配合的重要措施,以下幾種材料可作為退耦器件:線纜、電感、電阻。
串並式電源防雷器就是一種考慮了能量分配與電壓配合,利用濾波器作為退耦器件的防雷器組合形式,適合於各種場合的應用。
(6)在某些極端情況下,裝上防雷器反而會增加設備損壞的可能,必須杜絕這類情況發生。
防雷器保護幾條線,其中一條線上的防雷器失效或響應速度過慢。比如當雷電來臨時,L、N兩條線與地之間的電位被抬高。當有一條線的防雷器失效或響應速度過慢,如L相防雷器失效,則N相電位被拉下,而L相還處於高電位,使共模幹擾轉化為差模幹擾而損壞設備。這要求必須實施多級保護及注意防雷器的維護。
不考慮防雷保護區、能量配合、dianyafenpeiersuibiananzhuangfangleiqi,birujinjinzaishebeiqianduanzhuangsheyizhifangleiqi,youyumeiyouqianjibaohu,qiangdadeleidianliujiangbeixiyindaoshebeiqianduan,zhishifangleiqicanyachaoguoshebeijueyuanqiangdu。zheyaoqiufangleiqibixuancengcixingyuanzeanzhuang。
(7)在另外一些情況下,錯誤的安裝將使設備得不到有效保護。
過長的防雷器連接線。根據雷電流在連接線上產生電壓的式子U=L•di/dt,假如接地線長達到5m,20kA(8/20μs)雷電流通過防雷器時,防雷器兩端電壓被限製在1kV,而連接線上由感抗引起的電壓卻達到了3.8kV,使得總的殘壓達到了4.8kV。這時,防雷器是工作了,但加在設備上的仍是危險電壓,這個問題在未級防雷器的應用中更加明顯。
解決這個問題的方法是采用短的連接線,一般電源防雷器連線長度要求在25cm之內。當連接線長度超過該值時,可以采用兩根以上分開的連接線以分擔磁場強度,減少壓降,單純加粗連接線是沒有什麼效果的。
必要時可通過改變被保護線的布線,使其靠近等電位連接排(接地點)以減少連接線長度。
防雷器輸出線和輸入線、接地線靠近、並排敷設。這種情況對串並式防雷器的影響比較嚴重。當串並式電源防雷器的輸出線(已保護的線)和輸入線(未保護線)、地線靠近敷設,會使輸出線內感應出瞬態浪湧,雖然其強度較原來為小,但仍可能是危險的。
解決這個問題的方法是輸入線、地線與輸出線分開敷設或垂直敷設,盡量減少並行敷設的長度,拉開敷設的距離。
防雷器接地線沒有與被保護設備的保護地相連,即采取單獨的防雷接地。假設防雷器泄放20kA雷電流,不計防雷器限製電壓,防雷接地電阻即使是1Ω,在設備保護地與進線之間仍會產生20kV的危險電壓。
解決這個問題的方法是防雷器的接地應與設備保護地相連。
(8)防雷器安裝的其它要求
前級防雷器一般安裝在進線處保險裝置後,末級防雷器應安裝在漏電保護裝置前端。
對於有防直擊雷功能的大通流能力的防雷器,應在每條放電支路上加裝保險裝置,容量為前置保險絲的0.6倍,以防燒毀線纜,並有利於維護。串並式電源防雷器應在前端加裝與載流量相符的保險裝置。
防fang雷lei器qi除chu可ke以yi保bao護hu設she備bei,也ye可ke以yi用yong於yu對dui幹gan擾rao源yuan的de限xian製zhi。比bi如ru在zai可ke能neng產chan生sheng操cao作zuo過guo電dian壓ya的de設she備bei前qian端duan裝zhuang設she防fang雷lei器qi,可ke限xian製zhi操cao作zuo過guo電dian壓ya進jin入ru電dian網wang。
防雷器的連接線應采用多股銅絞線,不應采用單股銅芯線,以便於雷電流泄放。其線徑應按等電位連接導體的方法估算。
(9)配電形式對電源防雷器保護模式的影響。
在TN-C,TN-S,TN-C-S係統裏,雷電的幹擾是共模幹擾,故對電力線的保護模式應該是相-地、中-地。
在TN係統裏,負載不平衡、線纜長度短、中性阻抗低的,和TT係統以及一點接地的直流供電係統裏,雷電的幹擾很容易轉化為差模幹擾,故對電力線的保護模式應該是相-中、中-地。
5 其它說明
(1)這zhe裏li僅jin僅jin簡jian單dan地di探tan討tao了le防fang雷lei器qi在zai電dian源yuan係xi統tong中zhong應ying用yong的de一yi些xie問wen題ti,在zai實shi際ji的de防fang護hu工gong作zuo中zhong,對dui電dian源yuan係xi統tong的de線xian纜lan還hai應ying該gai按an照zhao相xiang關guan防fang雷lei規gui範fan做zuo好hao屏ping蔽bi埋mai地di引yin入ru、中性點接地和合理布線等基本措施。
(2)防雷器的防護效果取決於防雷器的選用和安裝技巧,所以應向專業防雷機構或企業進行谘詢。
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