转=文==电涌保护器 避雷器 区别

2017-09-19 温州创捷防雷电器有限公司 27
  防雷器 避雷器 辨别
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看看我的文章,愿望对你有所赞助。 避雷器和电涌保护器应用阐明 目次 1、 定义 2、 防雷器与防雷器的对照 3、 路线避雷器应用及其阐明 4、 防雷器方案原理、个性、应用规模 5、 参考根据与文献 1、定义 1.避雷器 避雷器是变电站保护设备免遭雷电袭击波打击的设备。当沿路线传入变电站的雷电袭击波超过避雷器保护水平凡,避雷器首先放电,并将雷电流经过良导体恬适的引入大地,利用接地装配使雷电压幅值限度在被保护设备雷电袭击程度以下,使电气设备遭到保护。 2.防雷器 也叫防雷器,是一种为各类电力设备、仪器仪表、通信路线等供给恬适防护的装配。当电气回路可以通信路线中因为外界的搅扰溘然产生尖峰电流可以电压时,防雷器能在极短的时间内导通分流,从而住手浪涌对回路中其他设备的危害。 ? 从以下资料可以看出,防雷器也是防雷器的一种,可是有很大的辨别。 2、避雷器与电涌保护器的对照 避雷器指建筑物避雷器,与避雷针、接地排等一路构成一个,住手建筑物被毁坏,避雷器的根本原理是把(LEMP)导上天举办消解。可是为甚么在安装避雷器后仍有大量的建筑物及其外面的设备被雷击毁坏呢?   首先,避雷器的导线采用铜铁合金,是以其导线机能是有限的,反应速度仅为200奇妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量达到最大值)为20奇妙(uS),也便是说LEMP的速度快于避雷器,这样避雷器把第一次直击雷导上天后,对付二次雷、三次雷通常反应无非来,直接透露打在设备上。也便是说,避雷器对二次雷、三次雷简直不起作用。   其次,LEMP导上天后,会从地前往构成认为雷。认为雷会从悉数含有金属的导线上透露到设备(网线、电源线、信号线、传输线等)。因为避雷器是单向作用的,是以它对认为雷不起作用,认为雷可以直接打坏设备。更何况,导线部分通常不会安装避雷器。   再次,浪涌只要20%来自雷击等外部环境,80%来自系统外部运转,避雷器对这80%是不起任何作用的。   凭证阐发来振兴电涌保护器(SPD,有的称电涌保护器)和避雷器的辨别:   1、应用规模不同(电压):避雷器规模遍及,有许多电压等第,一般从0.4kV低压到500kV超高压都有(详见楼上阐发),而SPD一般指1kV以下应用的;   2、保护工具不同:避雷器是保护电气设备的,而SPD电涌保护器一般是保护二次信号回路或给电子仪器仪表等末了供电回路。   3、绝缘程度或耐压程度不同:电器设备和电子设备的耐压程度不在一个数量级上,过电压保护装配的残压应与保护工具的耐压程度受室。   4、安装地位不同:避雷器一般安装在一次系统上,住手雷电波的直接侵入,保护架空路线及电器设备;而SPD浪涌保护器多安装于二次系统上,是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后,或避雷器未将雷电波消除清洁时的调解办法;所以避雷器多安装在进线处;SPD多安装于末了出线或信号回路处。   5、通流容量不同:避雷器因为重要作用是住手雷电过电压,所以其绝对通流容量较大;而对付电子设备,其绝缘程度远小于一般意义上的电器设备,故必要SPD对雷电过电压和举办防护,但其通流容量一般不大。(SPD一般在末了,不会直接与架空路线衔接,经过上一级的限流作用,雷电流曾经被限度到较低值,这样通流容量不大的SPD彻底可以起到保护作用,通流值不重要,重要的是残压。)   六、其他绝缘程度、对参数的着眼点等也有较大悬殊。 七、浪涌保护器适用于低压供电系统的紧密保护,根据不同的交直流电源电床可决定各类相应的规格。电源防雷器一紧密因为终端设备离前级浪涌保护器距离较大,从而使得该路线上容易产生振荡过电压或认为到其他过电压。适用于终端设备的紧密电源浪涌保护,与前级浪涌保护器共同应用,则保护结果更好。 八、避雷器主材质多为氧化锌(金属氧化物变阻器中的一种),而浪涌保护器主材质凭证抗浪涌等第、分级防护(IEC61312)的不同是纷歧样的,并且在方案上比巨大防雷器周到得多。 九、从技术上来说,避雷器在响应时间、限压结果、综合防护结果、抗老化个性等方面都达不到浪涌保护器的程度。   希奇点:都能住手雷电过电压   因为上述启事,SPD也就应运而生。   SPD的原理是把LEMP转化为热能举办消解,因为不是导通式,反应速度无比快,可低于纳秒,可以无效住手二次雷和三次雷。SPD分为电源SPD,周到仪器SPD,数字路线SPD,并且也是双向作用的,是以可以无效住手认为雷。是以,IEEE标准规定,在安装避雷器的同时应当加之SPD,以构成防雷的双保险。 此外,SPD对付外部的80%的浪涌也能起到无效抑建造用,这是避雷器所不能做到的。 整体上讲,避雷器是专门针对电气设备免受雷电袭击波所配置的防护设备,而浪涌保护器是比避雷器更先进的防护设备,除开雷电袭击波,还可以极大程度消退电力系统自己所产生的其他破碎摧毁性浪涌袭击。在用电单位高压进线系统(10KV及以上)已装设避雷器的环境下,在低压系统中就应装布防护机能更周到的浪涌保护器。 3、避雷器应用与阐明 1、路线避雷器防雷的根本原理   雷击杆塔时,一部分雷电疏通过避雷线流到相临杆塔,另外一部分雷电流经杆塔流入大地,杆塔接地电阻呈暂态电阻个性,一般用来表征。   雷击杆塔时塔顶电位迅速进步,其电位值为       Ut=iRd L.di/dt    (1) 式中  i——雷电流;     Rd——袭击接地电阻;     L.di/dt——暂态重量。   当塔顶电位Ut与导线上的认为电位U1的差值超过50的放电电压时,将产生由塔顶至导线的。即Ut-U1>U50,若是思索路线工频电压幅值Um的影响,则为Ut-U1 Um>U50。是以,路线的耐雷程度与3个重要因素无关,即路线绝缘子的50放电电压、雷电流强度和塔体的袭击接地电阻。一般来说,路线的50放电电压是确定的,雷电流强度与地理地位和大气条件相关,不加装避雷器时,进步输电路线耐雷程度通常是采用低落塔体的接地电阻,在山区,低落接地电阻是特别很是艰巨的,这也是为甚么输电路线屡遭雷击的启事。   加装避雷器当前,当输电路线遭遇雷击时,雷电流的分流将产生变化,一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔,一部分经塔体上天,当雷电流超过确定值后,避雷器行径列入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线,撒播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时,因为导线间的电磁认为作用,将分袂在导线和避雷线上产生耦合重量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流,这类分流的耦互助用将使导线电位进步,使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压,绝缘子不会产生闪络,是以,路线避雷器具备很好的钳电位作用,这也是路线避雷器举办防雷的分明特性。   以往输电路线防雷重要采用低落塔体接地电阻的要领,在平原地带绝对较容易,对付山区杆塔,则通常在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加,以添加地线与泥土的接触面积低落电阻率,在工频状态下接地电阻会有所升高。但遭遇雷击时,因接地线太长会有较大的附加电感值,雷电过电压的暂态重量L.di/dt会加在塔体电位上,使塔顶电位大大进步,更易形成塔体与绝缘子串的闪络,反而使路线的耐雷程度升高。因为路线避雷器具备钳电位作用,对接地电阻请求不太严峻,对山区路线防雷对照容易完成。 2 路线避雷器应用及行径环境   淄博电业局管辖的110kV龙博1线和35kV南黑线、炭谢线位于丘陵和山地,多年来经常产生雷击跳闸阻拦,据统计110kV龙博1线在1989~1996年共产生5次雷击掉闸,35kV南黑线、炭谢线分袂在1994~1997年各产生6次雷击掉闸,虽然采用了各类办法,结果均不分明。1997年在易遭雷击的龙博1线62~64号和南黑线8七、8九、90号及炭谢线51号分袂装设了7组共20只路线型氧化锌避雷器,安装形势是在龙博1线和南黑线各悬挂3组9只,在炭谢线51号上相和下相各悬挂1只(该杆不久前遭雷击),经过2个雷旱气节的磨折,路线未产生阻拦及掉闸事务。 3 避雷器的选型及安装维护   路线避雷器有2种类型,即带勾串间隙和无勾串间隙2种,因运转形势不同和电站避雷器比拟在布局方案上也有所辨别。   路线避雷器安装时应属意:(1)决定多雷区且易遭雷击的输电路线杆塔,最幸好双侧相临杆塔上同时安装;(2)垂直排列的路线可只装上下2相;(3)安装时只管不使避雷器受力,并属意摒弃完善的恬适距离;(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线,其截面不小于25mm2,只管减小接地电阻的影响。   投运后举行必要的维护:(1)连络停电活期丈量绝缘电阻,历年景就不应分明变化;(2)搜索并记录计数器的行径环境;(3)对其紧固件举办拧紧,住手松动;(4)5a拆回,举办1次直流1mA及75参考电压下透露电流丈量。 4、 浪涌保护器方案原理、个性、应用规模 ? 方案原理 在最常见的浪涌保护器中,都有一个称为金属氧化物变阻器(Metal Oxide Varistor,MOV)的元件,用来转移多余的电压。以下图所示,MOV将火线和地线衔接在一路。 MOV由三部分构成:中央是一根金属氧化物材料,由两个半导体衔接着电源和地线。 这些半导体具备随着电压变化而篡改的可变电阻。当电压低于某个特定值时,半导体中的电子流动将产生极高的电阻。反之,当电压超过该特定值时,电子流动会产生变化,半导体电阻会大幅低落。若是电压失常,MOV会闲在一旁。而当电压太高时,MOV可以传导大量电流,消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线,火线电压会回覆失常,从而招致MOV的电阻再次迅速增大。凭证这类形势,MOV仅转移电涌电流,同时准许标准电流继承为与浪涌保护器衔接的设备供电。打个比喻说,MOV的作用就相通一个压敏阀门,只要在压力太高时才会翻开。 另外一种常见的浪涌保护装配是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV类似 ——它们将多余的电流从火线转移到地线,通过在两根电线之间应用惰性气体作为导体完成此机能。当电压处于某一特定规模时,该气体的构成决定了它是不良导体。若是电压泛起浪涌并超过这一规模,电流的强度将足以使气体电离,从而使气体放电管成为无比杰出的导体。它会将电撒播导至地线,直到电压回覆失常程度,随后它又会酿成不良导体。 这两种要领都是采用并联电路方案——多余的电压从标准电路流入另外一个电路。有几种浪涌保护器产品应用勾串电路方案抑制电涌——它们不是将多余的电流分流到另外一条路线,而是通太低落流过头线的电量。根本上说,这些抑制器在检测到高电压时会储存电能,随后再慢慢释放它们。制造这类保护器的公司诠释说该要领可以供给更好的保护,因为它反应速度更快,并且不会向地线分流,但另外一方面,这类分流可以会搅扰建筑物的电力系统。 抑制二极管:抑制二极管具备箝位限压机能,它是任务在反向击穿区,因为它具备箝位电压低和行径响应快的益处,分外安妥用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安个性可用下式示意:I=CUα,上式中α为非线性系数,对付齐纳二极管α=7~9,在雪崩二极管α=5~7. ? 抑制二极管的技术参数重要有 : (1)额定击穿电压,它是指在指定反向击穿电流(常为lma)下的击穿电压,这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V~4.7V规模内,而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V~200V规模内。 (2)最大箝位电压:它是指管子在通过规定波形的大电流时,其两端泛起的最高电压。 (3)脉冲功率:它是指在规定的电流波形(如10/1000μs)下,管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。 (4)反向变位电压:它是指管子在反向透露区,其两端所能施加的最大电压,在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应分明高于被保护电子系统的最高运转电压峰值,也即不能在系统失常运转时处于弱导通状态。 (5)最大透露电流:它是指在反向变位电压作用下,管子中流过的最大反向电流。 (6)响应时间:10-11us 作为辅佐元件,有些浪涌保护器还配有内置保险丝。保险丝是一种电阻器,当电流低于某个标定时,它的导电机能无比好。反之,当电流超过了可经受的标准,电阻产生的热量会烧断保险丝,从而割断电路。若是MOV不能抑制电涌,太高的电流将烧断保险丝,保护衔接的设备。该保险丝只能应用一次,一旦烧断就必要调换。 ? SPD前端熔断器应凭证避雷器厂家的参数安装。 如厂家没有规定,一般选用原则: 凭证(浪涌保护器的最大保险丝强度A)和(所接入配电路线最大供电电流B)来确定(开关或熔断器的断路电流C)。 确定要领: 当:B>A时 C小于便是A 当:B=A时 C小于A或不安装C 当:B<A时 C小于B或不安装C 有些浪涌保护器具备路线疗养系统,用于滤除“路线噪声”,减小电流摆荡。这类根本浪涌保护器的系统布局无比重大。火线通过环形扼流线圈接到电源板插座上。扼流线圈只是一个用磁性子料做成的环,外面环绕纠缠着导线——根本的电磁铁。火线中所流经电流的上下摆荡会给电磁铁充电,使其发出电磁能量,从而消除电流的轻细摆荡。这类“经过疗养”的电流加倍波动,可使打算机(或其他电子设备)的供电电流加倍高峻陡峭。 在电子方案中,浪涌重要指的是电源(只是重要指电源)刚开明的那一霎时产生的强力脉冲,因为电路本人的非线性有可以有高于电源本人的脉冲;可以因为电源或电路中其他部分遭到本人或外来尖脉冲搅扰叫做浪涌。它很可使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等。 而浪涌保护便是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感方案的保护电路,重大而经常使用的是并联大小电容和勾串电感。 ? 浪涌保护器(SPD)的分类 按任务原理分: (1)开关型:其任务原理是当没有瞬时过电压时泛起为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻抗就突变为低值,准许雷电疏通过。用作此类装配时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。 (2)限压型:其任务原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的添加其阻抗会一向减小,其电流电压个性为凶猛非线性。用作此类装配的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。 (3)分流型或扼流型 分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲泛起为低阻抗,而对失常任务频率泛起为高阻抗。 扼流型:与被保护的设备勾串,对雷电脉冲泛起为高阻抗,而对失常的任务频率泛起为低阻抗。 用作此类装配的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波是非路器等。 按用惩罚: (1)电源保护器:交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。 (2)信号保护器:低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。 ? 浪涌保护器及其应用 1、浪涌电压 电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时经常会产生很高的利用过电压,这类瞬时过电压(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流),是一种瞬变搅扰:譬喻直流6V继电器线圈断开时会泛起300V~600V的浪涌电压;接通白炽灯时会泛起8~10倍额定电流的浪涌电流;当接通大型容性负载如弥补电容器组时,常会泛起大的浪涌电流袭击,使得电源电压溘然低落;当割断空载变压器时也会泛起高达额定电压8~10倍的利用过电压。浪涌电压景遇日趋严重地危及自动化设备恬适任务,消除浪涌噪声搅扰、住手浪涌危害始终是相干到自动化设备恬适稳定运转的核心题目。当代电子设备集成化程度在一向进步,可是它们的抗御浪涌电压手段却在升高。在多半环境下,浪涌电压会毁坏电路及其部件,其毁坏程度与元器件的耐压强度亲切相关,并且与电路中可以转换的能量相关。 为了住手浪涌电压击毁敏感的自动化设备,必须使泛起这类浪涌电压的导体在无比短的时间内同电位均衡系统短接(引入大地)。在其放电历程中,放电电流可以高达几千安,与此同时,人们通常守候保护单位在放电电流很大时也能将输出电压限度在尽可以低的数值上。是以,空气火花间隙、充气式过电压放电器、压敏电阻、雪崩二极管、TVS(Transientvoltagesuppressor)、FLASHTRAB、VALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件,是单独或以组合电路模式被应用到被保护电路中,因为每个元器件有其各自不同的个性,并且具备不同的机能:放电手段;响应个性;灭弧机能;限压精度。凭证不同的应用处合以及设备对浪涌电压保护的请求,可凭证各类产品的个性来组合出切合应用请求的过电压保护系统。 2、浪涌电压吸收器 浪涌噪声经常使用浪涌吸收器举办抑制,经常使用的浪涌吸收器有: (1)氧化锌压敏电阻 氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料制成的压敏电阻,其电压非线性系数高,容量大、残压低、泄电流小、无续流、伏安个性对称、电压规模宽、响应速度快、电压温度系数小,且具备工艺重大、本钱昂贵等益处,是现在遍及应用的浪涌电压保护器件。适用于交流电源电压的浪涌吸收、各类线圈、接点间浪涌电压吸收及灭弧,三极管、晶闸管等电力电子器件的浪涌电压保护。 (2)R、C、D组合浪涌吸收器 R、C、D组合浪涌吸收器对照适用于直流电路,可凭证电路的个性对器件举办不同的组合,如图1(a)适用于高电平直流掌握系统,而图1(b)中采用齐纳稳压管或双向二极管,适用于正反向必要保护的电路。 图1R、C、D浪涌保护器 (a)单向保护(b)双向保护 图2TVS电压(电流)时间个性 (3)瞬态电压抑制器(TVS) 当TVS两极遭到反向高能量袭击时,它能以10-12s级的速度,将其两极间的阻抗由高变低,吸收高达数kW的浪涌功率,使两极的电位箝位于预定值,无效地保护自动化设备中的元器件免受浪涌脉冲的危害。TVS具备响应时间快、瞬态功率大、泄电流低、击穿电压错误谬误小、箝位电压容易掌握、体积小等益处,现在被遍及应用于电子设备等畛域。 ①TVS的个性 其正向个性与巨大二极管类似,反向个性为典范榜样的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。在浪涌电压的作用下,TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM回升到击穿电压Vbr而被击穿。随着击穿电流的泛起,流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP,同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也一向升高,着末回覆到初态,这便是TVS抑制可以泛起的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的历程。 ②TVS与压敏电阻的对照 现在,国际不少必要举办浪涌保护的设备上应用压敏电阻较为遍及,TVS与压敏电阻机能对照喻表1所示: 表1TVS与压敏电阻的对照 参数 TVS 压敏电阻 反应速度 10-12s 50×10-9s 能否老化 否 是 最高应用温度 175℃ 115℃ 器件极性 单双极性 单极性 反向泄电流 5μA 200μA 箝位因子VC/Vbr 不大于15 最大7~8 关闭性子 密封 透气 代价 较贵 低廉甜头 3、综合浪涌保护系统组合 3.1三级保护 自动掌握系统所需的浪涌保护应在系统方案及第办综合思索,针对自动掌握装配的个性,应用于该系统的浪涌保护器根本上可以分为三级,对付自动掌握系统的供电设备来说,必要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护器。数据通信和测控技术的接口电路,比各终端的供电系统电路显着要天真得多,所以必须对数据接口电路举办细保护。 自动化妆置的供电设备的第一级保护采用的是雷击电流放电器,它们不是安装在建筑物的进口处,便是在总配电箱里。为担保后续设备不经受太高的残压,必须凭证被保护规模的性子,在上级配电举措措施中安装过电压放电器,作为二级保护办法。第三级保护是为了保护仪器设备,采用的要领是,把过电压放电器直接安装在仪器的前端。自动掌握系统三级保护布置如图3所示。在不整洁第的放电器之间,必须屈从导线的最小长度规定。供电系统中雷击电流放电器与过压放电器之间的距离不得小于10m,过压放电器同仪器设备保护装配之间的导线距离则不应小于5m(即一级SPD与二级SPD衔接路线间距最多10米,二级SPD与三级SPD衔接路线间距最多5米)。 3.2三级保护器件 (1)充有惰性气体的过电压放电器是自动掌握系统中应用较遍及的一级浪涌保护器件。充有惰性气体过电压放电器,一般构造的这类放电器可以排放20kA(8/20μs)可以2.5kA(10/350μs)以内的瞬变电流。气体放电器的响应时间处于ns规模,被遍及地应用于近程通信规模。该器件的一个错误谬误是它的触发个性与时间相关,其回升时间的瞬变量同触发个性曲线在简直与时间轴平行的规模里订交。是以保护电平将同气体放电器额定电压邻近。而分外快的瞬变量将同触发曲线在十倍于气体放电器额定电压的任务点订交,也便是说,若是某个气体放电器的最小额定电压90V,那么路线中的残压可高达900V。它的另外一个错误谬误是可以会产生后续电流。在气体放电器被触发的环境下,特别是在阻抗低、电压超过24V的电路中会泛起以下环境:即正本愿望坚持几个ms的短路状态,会因为该气体放电器继承摒弃下去,由此诱发的后果可所以该放电器在几分之一秒的时间内爆碎。所以在应用气体放电器的过电压保护电路中应当勾串一个熔断器,使得这类电路中的电流很快地被中断。 图3放电器散布图 (2)压敏电阻被遍及作为系统中的二级保护器件,因压敏电阻在ns时间规模内具备更快的响应时间,不会产生后续电流的题目。在测控设备的保护电路中,压敏电阻可用于放电电流为2.5kA~5kA(8/20μs)的中级保护装配。压敏电阻的错误谬误是老化和较高的电容题目,老化是指压敏电阻中二极管的PN部分,在通常过载环境下,PN结会形成短路,其泄电流将是以而增大,其值的大小取决于承载的频繁程度。其应用于天真的丈量电路中将形成丈量失真,并且器件易发热。压敏电阻大电容题目使它在许多场合不能应用于高频信息传输路线,这些电容将同导线的电感一路构成低通环节,从而对信号产生严重的阻尼作用。无非,在30kHz以下的频率规模内,这一阻尼作用是可以忽略的。 (3)抑制二极管一般用于高天真的电子电路,其响应时间可达ps级,而器件的限压值可达额定电压的1.8倍。其重要错误谬误是电流负荷手段很弱、电容绝对较高,器件自己的电容随着器件额定电压变化,即器件额定电压越低,电容则越大,这个电容也会同相连的导线中的电感构成低通环节,而对数据传输产生阻尼作用,阻尼程度与电路中的信号频率相关。 5、 参考根据与文献 1. IEC61643-12:2002 电涌保护器(SPD)第12部分:衔接于低压电力系统的电涌保护器——选型和应用原则。 2. IEC61643-1:1998,IDT :低压配电系统的电涌保护器(SPD)第一部分:机能请求和试验要领 3.建筑物防雷方案规范(GB50057-94)工程建树标准部分勘误书记 第24号 4.中国情形局第3呐喊《防雷减灾管理办法》
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