防雷器的基本组成及用途

2017-10-02 温州创捷防雷电器有限公司 313
  电源避雷器中的雷电能量吸收,次如果氧化锌压敏电阻驯顺体放电管。
氧化锌压敏电阻是限压型保护器件,没有脉冲电压时泛起高阻状态,一旦响应脉冲电压,立即将电压限定到确定值,其阻抗突变为低阻状态。与气体放电管对照,它最大的益处是当它吸收脉冲电压时因残压高于任务电压,不会形成电源的瞬间短路,也不会产生续流。氧化锌压敏电阻的响应时间比气体放电管快。气体放电管的击穿电压对脉冲电压的回升速率十分敏感,电压回升速率越快,熄灭电压越高,响应时间越快。可能正确决定压敏电阻驯顺体放电管这二类元器件,并利用它们各自的益处举办组合的电源避雷器,其零件性能绝对较好。电源避雷器中要求氧化锌压敏电阻,具备拙劣的能量耐受个性,而能量耐受个性重要用额定雷电袭击电流、最大雷电袭击电流和能量耐量三大目标来描画,这些个性与氧化锌压敏电阻的表面积无关,和元件的散热条件无关。同一种规格的压敏电阻,由于不同厂家的制造工艺、质料配方不同,其能量耐受手段会相差很大。
气体放电管具备很强的经受大能量袭击的手段,但在细心使历时,由于气体放电管在放电时残压极低,相同于短路状态,是以不能单独在电源避雷器中应用,气体放电管的耐流手段与管径无关,管径越大,耐流手段越好。气体放电管的品质题目重要体现为慢性漏气,永劫间应用的稳定性题目(即遭遇多次雷电袭击后,直流击穿电压值产生偏移),光敏效应和云集性较大。虽然最近几年来国产的气体放电管有了较大的改革,品质在逐渐进步,但全体品质题目如故存在,分外是稳定性题目和慢性漏气题目。是以电源避雷器当决定进口名牌气体放电管的产品应作为首选,且气体放电管的管径在Ф8㎜以上为宜。
电源避雷器中的电容器和热熔保险丝的决定也很重要。电源避雷器长久任务在电网中,由于电容器的品质题目形成电源避雷器零件毁坏的事例许多,是以,电容器的耐压决定很重要,分外是耐受脉冲高电压的袭击手段。比拟之下,国外产品好过国际产品,日立公司,OKAYA公司的电容器品质为上好。电源避雷器中的热熔保险丝的作用是当雷电流超过电源避雷器最大经受手段时,由于过流作用,可使保险丝断开,同时由于过截使氧化锌压敏电阻温度回升亦可使保险丝断开,起到过流和温度两重保护作用。由于电源避雷器常态任务条件下,电流无比小,只是在雷电袭击或脉冲电压袭击时,在瞬态条件下起保护作用,是以与常例热熔保险丝的应用条件有所辨别,以是,电源避雷器中的热熔保险丝应有合营性能,即在瞬态条件下的熔断个性。
先进的方案规划
避雷器的方案规划有了杰出的元器件,先进的方案规划是确保电源避雷器品质的必要条件。按照对国内外产品的阐发对照,在方案电源避雷器时应充实思索如下几个方面题目。电源避雷器耐雷电电流袭击等第的公允定位,即电源避雷器额定浪涌电流值和最大浪涌电流值切实其实定。而今市场上有些电源避雷器的厂商,为了广告宣扬和产品竞争等商业举措,随意进步耐雷电电流袭击的等第,这是一种对用户极不担任的态度。雷击灾难对当代电子设备具备极大的破碎摧毁性。某一地区雷电电流的大小,由于地理环境、情形条件和电子设备电源接线形势等诸多不确定因素,很难用一个数字量来确定,是以,厂家对电源避雷器的方案应有较大的余量。一般浪涌电流的方案应是该电源避雷器最大浪涌电流值的一倍,而最大浪涌电流值又应是该电源避雷器额定浪涌电流值的一倍,这样的方案余量才是对用户担任的态度。在厂家方案的细心路线中,应给与多路浪涌电流吸收的冗余式电路布局,即当某一路浪涌电流吸发前程由于某元器件毁坏,自动加上电源避雷器的整电机路,不影响全体电源避雷器的失常任务。由于给与上述的方案余量,即使泛起一路、甚至二路吸发前程加上全体电路,也不影响全体电源避雷器的防雷手段。这类冗余方案规划将大大地进步电源避雷器的稳定性,是多雷区电源路线防雷的首选防护设备。
出产工艺和品质管理体系方面
公允科学的出产工艺是确保电源避雷器品质的担保条件。在电源避雷器的出产工艺上,出产厂家应属意如下几个方面的题目。干冷始终是压敏电阻失效的一个重要启事,其体现出来的景遇是压敏电阻在受长久湿润环境的影响下,其泄露电流分明回升,压敏电压值分明下降。对付全体电源避雷器来讲,由于湿润环境的影响,一旦电网中泛起瞬态过电压或雷电电流的袭击,很也许形成部分短路而毁坏的景遇。由于雷雨季
节通常是一个干冷的情形环境条件,是以电源避雷器的防干冷工艺显得无比重要。通常厂家给与环氧树脂灌封的出产工艺。有些厂家能在环氧树脂灌封的历程及第办真空抽气,则结果更好。是以,在决定电源避雷器时,除傍观厂家的元器件的决定,方案规划和出产工艺外,品质管理方面也很重要。这蕴含元器件洽购、保管、检讨、组装、老化、残压和泄露电流的测试制度、恬适制度等方面。
综上,决定品质拙劣的电源避雷器,不能只逗遛在厂家的广告宣扬上,还应到厂家针对上述几个方面去看一看,分外是关键元器件的决定、方案规划、出产工艺是了解的重点。除此之外,内地的情形条件、年雷暴日数和雷暴形成财富损失的环境也应和决定电源避雷器的防护级别举办综合思索。
编纂本段
方案原理
针对而今市场上泛起了各类百般的防雷器,品质一概不齐,有一些甚至闻所未问(如:不用接地的避雷器,到而今为止,都弄不分明它的任务原理),是以,通过引见避雷器的任务原理及构成,对客户鉴别虚实、优劣,有所赞助。
防雷器元件从响应个性看,有软硬两种。属于硬响应个性的放电元件有火花间隙(基于斩弧技术的角型火花隙和同轴放电火花隙)驯顺体放电管,属于软响应个性的放电元件有金属氧化物压敏电阻和瞬态抑制二极管。这些元件的辨别在于放电手段、响应个性和残压,避雷器等于利用它们不同的优漏洞,扬长避短,组合成各类避雷器,保护电路。
火花间隙(Arc chopping)
一、放电间隙:原理是两个如牛角近况的电极,距离很短,用绝缘材料分隔,当两个电极间的电场强度达到击穿强度时,电极之间构成电疏通路。当雷电波分开的时辰首先在间隙处击穿,使间隙的空气电离,构成短路,雷电疏通过间隙流入大地,而此时间隙两端的电压很低,从而达到保护路线的目的。电场强度低于击穿间隙时,放电间隙型避雷器又回覆绝缘状态。经常使用于高压路线的避雷防护中。在低压体系,经常使用于电源的前级保护。
火花间隙型避雷器产品的优劣,在于制成电极的材料、间隙距离及绝缘材料。
益处:具备很强放电手段、通流量大,10/350μs脉冲波形可能疏导50KA的脉冲电流,用于8/20μs脉冲电流,能够大于100KA,很高的绝缘电阻以及很小的寄生电容,泄电流小。对失常任务的设备不会带来任何有害影响。
漏洞:残压高(2.5~3.5KV),反应时间长(≦100ns),行径电压精度较低,有工频续流,是以在保护电路中应勾串一个熔断器,使得工频续流迅速被割断。
注:由于两只放电管分袂装在一个回路的两根导线上,无意偶尔会不同时放电,使两导线之间泛起电位差,为了使两根导线上的放电管能接近统暂且间放电,缩小两线之间的电位差,又研制了三级放电管。能够看作是由两只二级放电管归并在一路构成的。三级放电管中央的一级作为大众地线,另两级分袂接在回路的两条导线上。
二、气体放电管(Gas discharge tube,GDT):是一种陶瓷或玻璃封装,管内再充以确定压力的惰性气体(如氩气),开关型的保护元件,有二电极和三电极两种布局。当电场强度达到击穿惰性气体强度时,就诱发间隙放电,从而限定极间的电压。8/20μs脉冲电流可能疏导10KA.放电电压不波动,当电压大于12V、电流电压100mA时,会产生后续电流。通经常使用于丈量、掌握、疗养技术电路和电子数据措置传输电路中。
金属氧化物压敏电阻
金属氧化物压敏电阻(Metal oxide varistor,MOV)
以氧化锌为重要因素的金属氧化物半导体非线性电阻,当加在电阻两端的电压小于压敏电压时,压敏电阻呈高阻状态,假若并联在电路上,该阀片呈断路状态;当加在压敏电阻两端的电压大于压敏电压时,压敏电阻就会击穿,泛起低阻值,甚至接近短路状态。压敏电阻这类被击穿状态是能够回覆的,当高于压敏电压的电压被撤消当前,它又回覆高阻状态。当电力线被雷击时,雷电波的高电压使压敏电阻击穿,雷电疏通过压敏电阻流入大地,使电力线上的类电压被胁迫在恬适范畴内。
氧化锌压敏电阻避雷器,而今市场上疏通许多,我国在20世纪80年代末才多量出产,被以为现在最新型、技术最早进,会做专题细心引见。而今我国的输电路线的避雷器,都给与氧化锌避雷器。
益处:开关电压范畴宽:6V~1.5KV,反应速度快(25ns),残压低(能够达到终端设备的恬适任务电压),通流量大(2KA/c㎡),无续流,寿命长。
漏洞:容易老化,行径屡屡后,泄电流会增大,从而招致压敏电阻过热,终极招致老化失效。
电容较大,许多环境下不在高频、超高频体系中应用。该电容又与导线电容构成一个低通。该低通会形成信号的严重衰减。但在频率低于30KHZ时,这类衰减能够忽略。
瞬态抑制式二极管
瞬态抑制式二极管(Transient voltage suppressor,TVS):
一、二极放电管:有两种模式:一是齐纳型(为单向雪崩击穿),二是双向的硅压敏电阻。性能相通开关二极管等。在规定的反向电压作用下,两端电压大于门限电压时,其任务阻抗能立即降至很低的水平以准许大电疏通过,并将两端电压胁迫在很低的水平,从而无效地保护末了电子产品中的周到元件住手毁坏。双向TVS可在正反两个偏向吸收瞬时大脉动功率,并把电压胁迫在预定水平。适用于交流电路。
益处:行径时间极快,达到皮秒级。限定电压低,击穿电压低,运用于各类电子范畴。
漏洞:电流负荷量小,电容至关高,一般在20pF如下,而今的陶瓷放电管可能做到3~5pF.
电子信息体系所需的浪涌保护体系一般给与两级或三级构成。给与气体放电管、压敏电阻和抑制二极管,并利用各类浪涌抑制器的特性,完成稳定保护。气体放电管一般放在路线输入端作为一级防雷器件,经受大的浪涌电流,属于泄流型器件。二级保护器件给与压敏电阻,可在极短期内(ns)将浪涌电压限定在较低的水平。对付高度天真的电子电路,可给与抑制二极管作为三级保护。在更短的时间内将浪涌电压限定在末了电子设备的绝缘水平以内。如图,当雷电等浪涌到来时,抑制二极管首先导通,把瞬间过电压切确地掌握在确定的水平,假若浪涌电流较大,则压敏电阻启动并泄放确定的浪涌电流,这时候压敏电阻两端的电压会有所下降,直至鞭策前级气体放电管放电,把大电流泄放到地。当三种器件在路线中的距离较远时,导流利序会从气体放电管开端,按次导通。
避雷器的任务,是从反应时间最快、设备的最末了开端的,尔后逐级往前端启动的。
纯挚用气体放电管保护后端的设备会泛起以下题目:导通时间太长,残压过大,有也许超事后端设备的耐压水平。放电后,会产生工频续流。为住手上述题目,给与其它一种电路(图三)。为了处置产生工频续流的题目,同时也住手压敏电阻因泄电流过大而发热自爆或老化,咱们在气体放电管上勾串一个压敏电阻,这样便可住手产生工频续流,又能够住手压敏电阻因泄电流而自爆、老化。但新的题目又产生了,这样避雷器的行径时间为气体放电管的导通时间和压敏电阻导通时间的总和。假若气体放电管的导通时间为100ns,压敏电阻的导通时间为25ns,则它们总的反应时间为125ns.为了减小反应时间,在电路中并入一个压敏电阻,这样可使总的反应时间为25ns.
:当过电压泛起时,抑制二极管作为行径最快的元件首后行径,路线方案为,在抑制二极管也许损坏以前,放电电流即随着幅值的回升转换到前置的放电路子上,即充气式放电路上。
Us+△u≥Ug
Us:抑制二极管上的电压
△u:去耦认为线圈上的电压
Ug:气体放电管的行径电压
假若放电电流小于该值,则充气放电管不行径。给与这类路线不仅能够在低保护水平的条件下利用放电器行径迅速的益处,同时还能够达到很高的放电电容。这样便能够消除抑制二极管过载一级熔断器在泛起电源续流时频繁割断电路的漏洞。
频率较高的路线也能够给与欧姆式电阻作为去耦元件,与低电容桥接路线合营应用。
二、三极放电管:在两根的导线上,安装两个二极放电管,会泛起电位差,是以就有三极放电管,多了一极做大众接地,能够缩小时间差(0.15~0.2μs),及由此产生的横向雷电压幅值。
市场上巨大电源避雷器器件一般给与压敏电阻,用于一级、二级和三级电源。这类组合形势在距离大于5米时,导通时间从第一级开端逐级向后导通。
若第一级给与气体放电管,二级和三级给与压敏电阻,则必须惬心第一级与第二级惬心大于十米的距离,第二级与第三级惬心大于5米的距离,这样才气担保前一级后行径。不然也许招致第一级不行径的景遇,而二级和三级避雷器又没有那么大的通流量,招致避雷器没法着实保护设备。这点在工程方案中确定要诱发属意。
防雷器的作用是用来保护电力体系中各类电器设备免受雷电过电压、利用过电压、工频暂态过电压袭击而毁坏的一种电器。防雷器的类型重要有保护间隙、阀型防雷器和氧化锌防雷器。保护间隙重要用于限定大气过电压,一般用于配电体系、路线和变电所进线段保护。阀型防雷器与氧化锌防雷器用于变电所和发电厂的保护,在500KV及如下体系重要用于限定大气过电压,在超高压体系中还将用来限定内过电压或作内过电压的后备保护。
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