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基本参数
- 浪涌保护器
1
- 防雷器
2
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4.1关于吸收和储存大气电场能量《设计原理》第3.3.3节“易敌雷研究的理论基础及原理描述”中这样写道:“当风暴降临时,装置通过底部电极吸收大气电场中能量并储存于其内部的电子线路,当电荷充电到一定程度时,通过其上部电极放电,在其尖端周围形成强的云层电荷相反的离子层。
……易敌雷的这种强的电离放电产生向上的发射的提前先导……。”需要指出,大气静电场的能量密度是很低的。例如,在雷击即将发生前的电场强度40kV/m时,空间大气电场的能量密度仅为4′10-9焦尔/cm3。我们知道,一个金属物体放入静电场中时,将使原有的电场畸变。
并且,由于金属的导电性和表面的等位性,在金属体内的电场强度恒等于零。要想借助“易敌雷”的底部电极,在被动的没有外力做功的条件下,吸收大气静电场的能量并将其储存起来,积累到所需要的数量,并不断地利用这个能量产生火花放电,从原理上说,是不成立的,不可能的。
《设计原理》还说:“当其电子装置中的充电电场梯度,即dv(电场变化量)/dt(时间间隔)达到某一定比率时,电离放电并形成向上先导,……‘引雷’是有条件的,在dv/dt达到某个确定比例才发生,此时的电场强度达到kV/m。
如果我们能设计出一种机械,或一种电子线路,在外力不做功的条件下,吸收静电场能量并将其浓缩和储存起来,用于实际,那无异于制造了一台永动机。致于要借助这个储存的能量,产生向上先导,更是无稽之谈。”在这里,《设计原理》将dv/dt说成是电场梯度,这是概念上的或本质上的错误。
dv/dt不是电场梯度,而是电压随时间的变化率,它不是能量,不能“充电”入某个电子装置。《设计原理》说的引雷时的条件是“电场强度达到400—500kV/m”。试问,是哪里的电场达到这个值。需要指出,空间电场强度远未达到这个数值之前,雷电放电就形成了。
在低压供配电系统装置中,设备均应具有一定的耐受电涌能力,即耐冲击过电压能力。当无法获得220/380V三相系统各种设备的耐冲击过电压值时,可按IEC和GB版)的给定指标选用。2)标称放电电流In的(冲击通流容量)选择流过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SPD做I级和II级分类试验的预处理。事实上,In是SPD不发生实质性破坏而能通过规定次数(一般为20次)、规定波形(8/20μs)的大限度的冲击电流峰值。3)大放电电流Imax(极限冲击通流容量)的选择流过SPD、8/20μs电流波的峰值电流,用于II级分类试验。
Imax与In有许多相同点,他们都是用8/20μs电流波的峰值电流对SPD做II级分类试验。不同之处也很明显,Imax只对SPD做一次冲击试验,试验后SPD不发生实质性破坏;而In可以做20次这样的试验,试验后SPD也不能有实质性破坏。
浪涌保护器(SurgeprotectionDevice)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,过去常称为"避雷器"或"过电压保护器"英文简写为SPD.浪涌保护器的作用是把窜入电力线、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。
因此,Imax是冲击的电流极限值,所以大放电电流也称为极限冲击通流容量。显然,Imax>In。浪涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同,但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于浪涌保护器的基本元器件有:放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等[1]。
但由于工艺要求或其它原因,被保护设备的安装位置不会正好设在界面处而是设在其附近,在这种情况下,当线路能承受所发生的电涌电压时,浪涌保护器可安装在被保护设备处,而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先于界面处做一次等电位连接。
在正常状态下,Ic应不会造成任何人身安全危害(非直接接触)或设备故障(如RCD)。在实际的工作中,一般都将电源浪涌保护器设在总配电房、各楼层的配电箱中及被保护设备前,均取得了较好的防护效果。3.1.1在LPZ0区与LPZ1区交界处,在从室外引来的线路上安装的SPD应选用符合T1级分类试验(即通过SPD的10/350us波形的雷电流幅值)的产品。
通过对建筑物的防雷类别确定雷电流的幅值及雷电流直击在该建筑后在各种管道、线路上的能量分配来确定其通流量的取值。3.1.2在LPZ1区与LPZ2区交界处,分配电盘处或UPS前端宜安装第二级SPD,可选用经T1或T2级分类试验的产品。
其标称放电电流In通常为20KA(8/20us)。3.1.3在重要的终端设备或精密敏感设备处,宜安装第三级SPD,可选用经T1或T2级分类试验的产品,其标称放电电流In通常为10KA(8/20us),同时具有更短的响应时间。
3.2间距与能量匹配问题在安装SPD时要考虑两级之间的能量匹配问题,在一般情况下,当在线路上多处安装SPD且无准确数据时,电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10米,限压型SPD之间的线路长度不宜小于5米。
还应注意以下几点:3.2.1SPD采用低-高配置时,第二级SPD几乎没有用处,而采用高-低配置时,能前后配合分流。3.2.2随着两极间距的缩短,前级分流作用下降,后级通过的电流和能量上升,当距离过近时,前级几乎不起作用。
如下图所示安装方式安装方式由上图可知,在设备两端的残压ULPE=U1+Up,由于连接导线较短,大大减少了电涌在导线上的压降(实验证明:1m导线在20KA、8/20us波形冲击下产生的压降为1KV),也使加在设备两端的电压降低,从而起到保护的作用。
第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。第一级保护目的是防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区,将数万至数十万伏的浪涌电压限制到V。入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器,其雷电通流量不应低于60KA。
该级电源防雷器应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防雷器。一般要求该级电源防雷器具备每相100KA以上的大冲击容量,要求的限制电压小于1500V,称之为CLASSI级电源防雷器。这些电磁防雷器是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸引高能量浪涌而设计的,可将大量的浪涌电流分流到大地。
它们仅提供限制电压(冲击电流流过电源防雷器时,线路上出现的大电压称为限制电压)为中等级别的保护,因为CLASSI级保护器主要是对大浪涌电流进行吸收,仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备的。
第一级电源防雷器可防范10/350μs、100KA的雷电波,达到IEC规定的高防护标准。其技术参考为:雷电通流量大于或等于100KA(10/350μs);残压值不大于2.5KV;响应时间小于或等于100ns。
第二级防护目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到V,对LPZ1-LPZ2实施等电位连接。分配电柜线路输出的电源防雷器作为第二级保护时应为限压型电源防雷器,其雷电流容量不应低于20KA,应安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电处。
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