弱电设备防雷初探

2017-08-30 温州创捷防雷电器有限公司 70

(4)接地保护要求
电子设备在安装时,应做到杰出接地,不然雷电所产生的电涌能量不能无效地对地泄放而击毁器件。接地线在瞬间遭遇电涌以电感形势存在,其典范榜样值为1μH/m,接地线上的压降为U1=L×di/dt。对付1.5 m长的接地线L≈1.5μH,雷电在瞬间(如100μs)产生的几百安培(500 A)电涌脉冲,其di/dt=5×10 A/s,此时接地线上的压降U1=L×di/dt=1.5×10×5×10=7.5 V,设备将经受500 A×7.5 V=3750 W的电涌能量,该能量将也许损伤或损坏大局部电子设备。是以,对电子设备作稳定的接地保护,能使抵达电子设备外壳的电压较小,起到恬适保护的作用。但仅作接地保护是远远不够的,还必须加装电涌保护装配。因外界侵入的电涌能量将首先通过电子设备再对地泄放,这样流经电子设备的电涌电流根本不乱,其能量有也许很大,电子设备仍有也许被毁坏;是以接地保护对付电子设备而言只能是一种辅佐性保护。

2.体系防电涌办法

随着当代电子技术的一向发展,大量周到电子设备的应用及联网,使安装在弱电体系中的设备,经受着电源品质不良(如电源谐波镌汰、开关电磁脉冲)、直击雷、认为雷、工业利用瞬间过电压、零电位飘移等电涌和过电压的侵袭,一再见遭到各类过电压、过电流的危险。因为一些电子设备任务电压仅几伏,传递信息电流也很小,对外界的搅扰极端敏感,而雷电的电压可高达数100万V,瞬间电流可高达数10万A,是以,具备极大的破碎摧毁性。接闪器能住手直接雷击,但不能禁止认为雷击过电压、利用过电压、零电位飘移过电压以及因这些过电压在泄放电流时在其周围所产生的很强的认为电压,而这些过电压却是破碎摧毁大量电子设备的祸首祸首。雷电形成的危险是无孔不入的。特别对打算机网络体系的危险更大。据研讨当磁场强度Bm≥0.07×10-4 T时,无樊篱的打算机缘产生暂时性失效或误行径;当Bm≥2.4×10-4 T时,打算机元件会产生永恒性毁坏。而雷电电流周围显现的瞬变电磁场强度往常超过2.4×10-4 T。是以,无效地住手雷电对弱电体系设备所产生的危险,是担保弱电体系设备恬适、波动运转的重要前提。

1.电子设备防电涌要求

(1)耐压要求
当瞬间电压超过电子设备的绝缘耐压值时,其恬适机能会低落,甚至被毁。于是电子设备的瞬间过电压应当小于其绝缘耐压值,失常的任务电压应小于保护电压。

推行标明,对一根长为1 m截面积为10~16mm的导线,当通以10 kA(8/20μs)的模仿雷电波时,经测试其电感至关于1μH,两端电压约为1200 V。另经测试,一般进入室内的认为雷电流为3 kA左右,当认为雷电流为3 kA左右时,对付市面上贩卖的避雷器来说,其残压值Ur=1100~1200V。假若有一绝缘耐压为1800 V的电子设备,避雷器两端的接地线长度分袂为L1=0.5 m,L2=1 m,则U1≈0.5×1200×3/10=180 V,U2≈1×1200×3/10=360 V,线间压降UL=U1+U2=540 V,那么设备两端的残压为U=Uab=540+1200=1740 V<1800 V(电涌经过避雷器分流对地泄放后,流经设备的涌流无比小,于是抵达电子设备的电涌能量很小,小于其损伤功率,设备将恬适稳定运转)。由U=UL+Ur可见,低落线间压降UL(安装时尽也许压缩接地线长度或决定较大截面的导线)显得十分必要。是以在决定避雷器时不应当仅仅思索避雷器本人的残压,还应当思索安装时产生的体系残压对电子设备的影响。

(3)动静响应时间的要求
电子设备在方案历程中,曾经采用了良多保护器件,如快熔器、压敏电阻、空气开关、继电保护器件等,每种保护器件都有特有的动静响应时间(如空气开关、继电保护器件其动静响应时间约在200 ms左右),而每种电子设备也有其保护响应时间,于是流过电子设备的电涌的瞬态时间应当大于电子设备的动静响应时间,住手保护器件来不及响应而使电涌通过电子设备。

在电力体系中,对付强电设备的防雷办法对照完满,教训也对照丰厚,可是对付弱电设备(如通信设备、自动化设备、打算机及网络设备、弱电电源设备等)的防雷却显得很柔弱虚弱,每一年各类弱电设备因雷击而遭遇破碎摧毁的事例屡见不鲜。随着电力体系当代化、信息化历程的发展,弱电体系在全体电力体系中已盘踞举足轻重的职位,是以若何保护弱电体系免遭危害也越来越诱发了各方面的高度珍重,本文就此作一入手下手的探索。

凭证IEC61312标准,弱电设备应设置多级防雷保护办法,一般为三级设置。因为雷电流次如果由首次雷击电流和后续雷击电流所构成,是以,雷电过电压的保护必须同时思索到若何抑制(或分流)首次雷击电流和后续雷击电流。在采用多级保护办法的同时,还必须思索各级之间的能量共同息争耦办法。弱电体系的防雷可采用两种办法,即外部防雷和外部防雷。外部防雷可将绝大局部雷电流直接引入公开泄散;外部防雷可壅塞沿电源或信号线所引入的雷电波。这两道防地,彼此共同,各尽其职,缺一不可。

2.1外部防雷与接地

外部防雷重要指建筑物的防雷,一般是防护直击雷,它是防雷技术改进的重要构成局部,其技术办法可分接闪器(接闪器、避雷带、避雷网等金属接闪器)、引下线、接地体和法拉第笼等。

接地电阻应切合相关标准,一般为4Ω。对某些设备制造厂商有稀罕接地要求,将直流地与其他6个接地类型分隔以住手电磁搅扰和零地电位下降。但当有雷电对地泄放时,高电压将通过直流地还击设备。是以对付这类征兆宜在防雷地和直流地之间加装地电位均衡器,住手还击征兆。

2.2外部防雷

(5)告警形势的决定
现在能供给的告警形势共有三类,一类是遥信、遥测告警,适用于无人值守的任务场合;另外一类是可视告警,通过机器方案完成告警机能,这类告警形势应在雷雨其时对举措措施举办搜索或活期搜索,适用于悉数的场合,也是现在应用起码的告警形势;还有是声光告警,此告警形势需添加一个告警模块,现在良多专家创议谨慎应用,因为雷击时,有也许是声光告警模块中的电子元器件本人首先被击坏而得到声光告警机能,如此时防雷产品也恰恰被击坏,人们因依赖声光告警而未察觉,当第二次雷击时,雷电将会乘虚而入,击坏后续被保护设备。防雷产品属恬适保护产品,其布局应越重大越好,是以创议采用可视告警形势。

(1)电源防雷体系
电源防雷体系次如果住手雷电波通过电源路线对打算机及相关设备形成危险。为住手高电压经过防雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁电涌保护器后继承损坏后续设备,以及住手线缆遭遇二次认为,遵循无关防雷工程试行草案,应采用分级保护、逐级泄流的原则。一是在大楼电源的总进线处安装放电电流较大的一级电源防雷器,二是在重要楼层或重要设备电源的进线处加装二级或三级电源防雷器。为了确保遭遇雷击时,高电压首先经过一级电源防雷器,尔后再经过二级电源防雷器,一级电源防雷器和二级电源电涌保护器之间的距离要大于10~15 m,假若两者间距不够,可采用带线圈的防雷箱,这样能够住手二级电源电涌保护器首先遭遇雷击而毁坏。

(2)信号防雷体系
因为雷电波在路线上能认为出较高的瞬时袭击能量,是以要求网络通信设备可能经受较高能量的瞬时袭击,现在朝大局部设备因为电子元器件的高度集成化而使耐过电压、耐过电流水平下降,必须在网络通信接口处加装必要的防雷保护装配以确保网络通信体系的恬适运转。

对通信体系举办防雷保护,拔取适宜保护装配无比重要,应充实思索防雷产品与通信体系受室。对付信息体系,应分为粗保护和紧密保护。粗保护量级凭证所属保护区的级别确定,紧密保护要凭证电子设备的敏感度来举办确定。
3.电涌保护装配选型原则

(1)最大放电电流的决定
凭证建筑物地理地位及年均匀雷暴日,打算Ng(1 km2面积内年均匀雷击数)值,确定电源电涌保护器的最大放电电流。一般可选用100 kA或65 kA,作为该体系电源的一级防雷;2、三级防雷可选用40kA,终端选用插座型避雷器(如Einmax2具备滤波机能,消除99%电磁搅扰、射频搅扰,完成终端能域避雷和频域避雷的相连络)。

(2)最大继续耐压的决定
咱们知道,在压敏电阻的两端施加1 mA的电流时,所测得的电压为压敏电阻的压敏电压,也是电涌保护器的标称导通电压,实践上,厂家或商家颁发的是适宜220 V或380 V电源的电涌保护器的实践最大继续耐压,该数值小于电涌保护器的压敏电压,方案上以为电源浪涌保护器的最大继续耐压是一临界值,超过该值,电涌保护器行径。我国电力体系为了担保供电的稳定性、中缀性和思索我国的实践征兆,准许电网单相接地任务2 h,假若思索电网±15%的摆荡,则有也许电网单相继续电压可达437 V,假若电源防雷产品的最大继续耐压只要385 V,当电网上任务电压按上述形势摆荡时,电源浪涌保护器将频繁启动,从而添加事务几率和浪掷电能。是以决定最大继续耐压为440 V是适宜的,特别在村落地区。

(3)残压的决定
现在,在国际贩卖的防雷产品在额定放电电流下的残压Ur是差未几的,有区别也只是100~200V而已,而电源浪涌保护器安装后的线间压降UL=L×di/dt很大,是以只思索电涌保护器本人的残压Ur是不够的,而应思索全体体系的残压U=Ur+UL。对打算机等电子设备来说,其绝缘耐压可高达1800 V以上,通过公允的施工是可能惬心设备保护要求的。

对设备来说,受影响的其实不单单是Ur,而是体系残压U=Uab=Ur+U1+U2,个中U1+U2=UL=L×di/dt。

(2)过流保护要求
电子设备的过流手段一般方案为额定电流的1.5~2倍,以此为标准决定电子元器件。如额定电流为0.22 A的打算机其最大过流手段约为0.45A,当电流大于该值时,电子设备所选用的电子元器件将会烧坏而没法失常任务,于是应当担保抵达电子设备的瞬间过电流小于其额定电流的1.5~2倍。

(4)泄电流的决定
在75%的标称导通电压下,所测得的流过电涌保护器的电流,称为电源浪涌保护器的泄电流I0,凭证国家标准此参数应小于20μA,泄电流I0越大,电源浪涌保护器将堆集更多能量而使电源浪涌保护器发热的也许性增大,而泄电流又是随着压敏电阻的温度下降而增大的,是以,此时该压敏电阻就处于恶性循环状态,这也标理解泄电流随时间的变化率(添加率)越大,电源浪涌保护器堆集能量将越快,从而使电源浪涌保护器的机能越趋恶化。一般征兆下凡是电源浪涌保护器产生爆炸(自爆)征兆,除电源浪涌保护器的布局方案出弱点外,重要也是因为压敏电阻的压敏电压和泄电流的决定不当,从而使电源浪涌保护器频繁启动和泄电流过大的两重作用下产生毁坏。

外部防雷体系次如果对建筑物内易受过电压破碎摧毁的设备加装过压保护装配,在设备遭到过电压侵袭时,保护装配能快速行径泄放能量,从而保护设备免受毁坏。外部防雷分为电源防雷和信号防雷。

(6)布局化方案
电源浪涌保护器的布局化方案是特别很是重要的,假若压敏电阻是被树脂密封着,散热结果较差,会使压敏电阻因发热而处于恶性循环状态,使电源浪涌保护器的全体机能下降。现在,电源防雷产品有两种布局模式:全体式模块化方案和插拔式模块化方案。插拔式布局在插拔时必然因间隙存在而产生放电搅扰,特别在空气湿度对照大的处所,此征兆将会更严重,使电涌保护器的机能下降。而全体式模块化方案不存在任何间隙,同时因采用导轨式安装,也可完成热(带电)调换。是以决定全体式模块化方案的电源防雷产品越发适宜。
4.一个细心的防雷规划

弱电设备防雷工具重要有:网络设备、通信设备、自动化设备、相关的电源等附属设备及其彼此传输的各类信号。

图为我局通信机房雷电过电压保护设置透露施展阐发图,个中S1为DEHNventil 280/4型电源一、2级复合电涌保护器,S2为DEHNguard T385型电源2级电涌保护器,S3为DEHNrail 48FML型电源3级电涌保护器(直流48 V),A为UGK/N(2.5 G)天馈线电涌保护器,B为YG20-A音频拒却变压器,C为ZH型中和变压器,D为同轴电涌保护器。

浪涌保护器,防雷器,压敏电阻


在布布防雷设备前,对各防雷点应举办相关的测试和搜索,重要有:
(1)避雷带能否中缀稳定,能否与引下线均匀稳定衔接。
(2)确认能否有必要铺设避雷网,安装接闪器。
(3)检测接地电阻能否切合相关标准。

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机房的接地将防雷地、任务交流地、静电地、樊篱地、绝缘地、恬适保护地采用同一的大楼底层的接地体,机房内沿墙左近空中均布截面积为30×3 mm的铜排环网,该接地铜排环型网架离空中高约300~350 mm且与墙绝缘衔接,室内悉数设备的接地采用单点接处所式接到该环形母排上,该环形母排与底层共用接地体,采用90 mm多股绝缘铜芯线通过大楼管道井内已铺设的接地扁钢衔接,作为环形母排的接地线;

机房内专设交流配电箱。该处配电箱供电采用三相四线制供电,严峻完成机房内各设备接地接零分隔;安装电源和信号避雷器,其避雷器接地采用合电涌保护器,S2为DEHNguard T385型电源2级电涌保护器,S3为DEHNrail 48FML型电源3级电涌保护器(直流48 V),A为UGK/N(2.5 G)天馈线电涌保护器,B为YG20-A音频拒却变压器,C为ZH型中和变压器,D为同轴电涌保护器。

在布布防雷设备前,对各防雷点应举办相关的测试和搜索,重要有:
(1)避雷带能否中缀稳定,能否与引下线均匀稳定衔接。
(2)确认能否有必要铺设避雷网,安装接闪器。
(3)检测接地电阻能否切合相关标准。
机房的接地将防雷地、任务交流地、静电地、樊篱地、绝缘地、恬适保护地采用同一的大楼底层的接地体,机房内沿墙左近空中均布截面积为30×3 mm的铜排环网,该接地铜排环型网架离空中高约300~350 mm且与墙绝缘衔接,室内悉数设备的接地采用单点接处所式接到该环形母排上,该环形母排与底层共用接地体,采用90 mm多股绝缘铜芯线通过大楼管道井内已铺设的接地扁钢衔接,作为环形母排的接地线。

机房内专设交流配电箱。该处配电箱供电采用三相四线制供电,严峻完成机房内各设备接地接零分隔;安装电源和信号避雷器,其避雷器接地采用单点接处所式;微波天线的馈线外护套拔取多点作稳定的接地。通过一年多的实践运转磨折,被保护设备没有遭遇过雷击危害。

5.论断

随着通信设备、网络设备、打算机应用体系等的大范围应用,雷电以及利用瞬间过电压形成的危险越来越严重。以往的防护体系已不能惬心通信、网络、打算机等恬适的要求。应从纯挚一维防护(接闪器引雷上天-无源防护)转为三维防护(有源和无源防护),蕴含:防直击雷,防认为雷电波浸入,防雷电电磁认为,防地电位还击以及利用瞬间过电压影响等多方面作体系综合思索。

当代防雷技术夸张全方位防护、综合治理、层层布防,综合应用分流(泄流)、均压(等电位)、樊篱、接地和保护(箝位)等各项技术,形成一个无缺的防护体系。

关键字:弱电设备  防雷  防电涌