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浪涌保護器的作用
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雷電放電可能發生在云層之間或云層內部,或云層對地之間;另外許多大容量電氣設備的使用帶來的內部浪涌,對供電系統(中國低壓供電系統標準:AC 50Hz 220/380V)和用電設備的影響以及防雷和防浪涌的保護,已成為人們關注的焦點。 云層與地之間的雷擊放電,由一次或若干次單獨的閃電組成,每次閃電都攜帶若干幅值很高、持續時間很短的電流。一個典型的雷電放電將包括二次或三次的閃電,每次閃電之間大約相隔二十分之一秒的時間。大多數閃電電流在10,000至100,000安培的范圍之間降落,其持續時間一般小于100微秒。 供電系統內部由于大容量設備和變頻設備等的使用,帶來日益嚴重的內部浪涌問題。我們將其歸結為瞬態過電壓(TVS)的影響。任何用電設備都存在供電電源電壓的允許范圍。有時即便是很窄的過電壓沖擊也會造成設備的電源或全部損壞。瞬態過電壓(TVS)破壞作用就是這樣。特別是對一些敏感的微電子設備,有時很小的浪涌沖擊就可能造成致命的損壞。供電系統浪涌的影響供電系統浪涌的來源分為外部(雷電原因)和內部(電氣設備啟停和故障等)。雷擊對地閃電可能以兩種途徑作用在低壓供電系統上:(1)直接雷擊:雷電放電直接擊中電力系統的部件,注入很大的脈沖電流。發生的概率相對較低。(2)間接雷擊:雷電放電擊中設備附近的大地,在電力線上感應中等程度的電流和電壓。內部浪涌發生的原因同供電系統內部的設備啟停和供電網絡運行的故障有關: 供電系統內部由于大功率設備的啟停、線路故障、投切動作和變頻設備的運行等原因,都會帶來內部浪涌,給用電設備帶來不利影響。特別是計算機、通訊等微電子設備帶來致命的沖擊。即便是沒有造成永久的設備損壞,但系統運行的異常和停頓都會帶來很嚴重的后果。比如核電站、醫療系統、大型工廠自動化系統、證券交易系統、電信局用交換機、網絡樞紐等。 直接雷擊是最嚴重的事件,尤其是如果雷擊擊中靠近用戶進線口架空輸電線。在發生這些事件時,架空輸電線電壓將上升到幾十萬伏特,通常引起絕緣閃絡。雷電電流在電力線上傳輸的距離為一公里或更遠,在雷擊點附近的峰值電流可達100kA或以上。在用戶進線口處低壓線路的電流每相可達到5kA到10kA。在雷電活動頻繁的區域,電力設施每年可能有好幾次遭受雷電直擊事件引起嚴重雷電電流。而對于采用地下電力電纜供電或在雷電活動不頻繁的地區,上述事件是很少發生的。 間接雷擊和內部浪涌發生的概率較高,絕大部分的用電設備損壞與其有關。所以電源防浪涌的重點是對這部分浪涌能量的吸收和抑制。 供電系統的浪涌保護 對于低壓供電系統,浪涌引起的瞬態過電壓(TVS)保護,最好采用分級保護的方式來完成。從供電系統的入口(比如大廈的總配電房)開始逐步進行浪涌能量的吸收,對瞬態過電壓進行分階段抑制。 [第一道防線] 應是連接在用戶供電系統入口進線各相和大地之間的大容量電源防浪涌保護器。一般要求該級電源保護器具備100KA/相以上的最大沖擊容量,要求的限制電壓應小于2800V。我們稱為CLASS I 級電源防浪涌保護器 (簡稱SPD))。 這些電源防浪涌保護器是專為承受雷電和感應雷擊的大電流和高能量浪涌能量吸收而設計的,可將大量的浪涌電流分流到大地。它們僅提供限制電壓(沖擊電流流過SPD時,線路上出現的最大電壓成為限制電壓)為中等級別的保護,因為CLASS I 級的保護器主要是對大浪涌電流的吸收。僅靠它們是不能完全保護供電系統內部的敏感用電設備。 [第二道防線] 應該是安裝在向重要或敏感用電設備供電的分路配電設備處的電源防浪涌保護器。這些SPD對于通過了用戶供電入口浪涌放電器的剩余浪涌能量進行更完善的吸收,對于瞬態過電壓具有極好的抑制作用。該處使用的電源防浪涌保護器要求的最大沖擊容量為40KA/相以上,要求的限制電壓應小于2000V。我們稱為CLASS II 級電源防浪涌保護器。一般的用戶供電系統作到第二級保護就可以達到用電設備運行的要求了。 [最后的防線] 可在用電設備內部電源部分使用一個內置式的電源防浪涌保護器,以達到完全消除微小瞬態的瞬態過電壓的目的。該處使用的電源防浪涌保護器要求的最大沖擊容量為20KA/相或更低一些,要求的限制電壓應小于1800V。對于一些特別重要或特別敏感的電子設備,具備第三級的保護是必要的。同時也可以保護用電設備免受系統內部產生的瞬態過電壓影響。

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