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談防雷和電涌保護(hù)器

閱讀:1215        發(fā)布時(shí)間:2013-9-5

近年來(lái),隨著社會(huì)發(fā)展,建筑物的不斷擴(kuò)建,以及電氣電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用,其沖擊耐壓水平也隨之降低。雷電蘊(yùn)含著巨大的能量,它的靜電感應(yīng)、電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)、力學(xué)效應(yīng)等對(duì)建筑物和電氣設(shè)備均會(huì)造成不同程度的影響,破壞力*,因此,建筑物的防雷尤顯重要。 一、 防雷

整體來(lái)講防雷可分為防直擊雷和防感應(yīng)雷,也可以理解為內(nèi)部防雷和外部防雷。整體的防雷設(shè)計(jì)中主要有以下幾項(xiàng)措施:
(1)避雷針、帶; 
(2)引下線(xiàn);
(3)接地體;
(4)屏蔽;
(5)均壓等電位;
(6)減小接進(jìn)耦合。

過(guò)電壓的保護(hù)也屬防雷范疇,應(yīng)涵蓋在內(nèi)部防雷當(dāng)中去。以上幾項(xiàng)措施的設(shè)計(jì)方案已有較成熟的標(biāo)準(zhǔn),本文不再詳述,只重申幾點(diǎn)應(yīng)特別注意的問(wèn)題。

1、接閃裝置的一般要求
 ①避雷針
 針長(zhǎng)1m以下:圓鋼為Ф≥12mm;鋼管為Ф≥20mm;
針長(zhǎng)1~2m:圓鋼為Ф≥16mm;鋼管為Ф≥25mm;
煙囪上的針:圓鋼為Ф≥20mm;鋼管為Ф≥40mm
 ②避雷網(wǎng)(帶):圓鋼為Ф≥8mm;扁鋼為S≥48mm2、S≥4mm;
 ③架空避雷線(xiàn)宜采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線(xiàn)。
 在布置接閃器時(shí),可單獨(dú)或任意組合采用滾球法避雷網(wǎng)(應(yīng)符合表1規(guī)定)。

2、共用接地
在GB59057-94第六章:在工程的設(shè)計(jì)階段,不知道信息系統(tǒng)的規(guī)模和具體位置的情況下,若預(yù)計(jì)將來(lái)會(huì)有信息系統(tǒng),應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)將建筑物的金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然物件,金屬管道配電的保護(hù)接地系統(tǒng)等與防雷裝置組成一個(gè)共用接地系統(tǒng),并在一些合適的地方預(yù)埋等電位聯(lián)結(jié)板。
在GB59052-94中第6.3.3條:
(1)每幢建筑物本身應(yīng)采用共用接地系統(tǒng);
(2)當(dāng)互相鄰近的建筑物之間有電力和通信電纜連接時(shí),宜將其接地裝置互相連接。
某些教程中也要求單獨(dú)接地如信號(hào)地、邏輯地,它們實(shí)質(zhì)指的是高頻信號(hào)接地,在IEC標(biāo)準(zhǔn)和ITV相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均不提倡單獨(dú)接地。
共用接地的優(yōu)點(diǎn):
(1)在發(fā)生電位上升時(shí),各處的地電位同時(shí)上升,基本不存在電位差;
(2)電磁兼容性好。
 由于強(qiáng)電、弱電、高頻和低頻都等電位,且采用了分別屏蔽和分支接地線(xiàn)等方法,提高了電磁兼容的性能。

3、等電位聯(lián)結(jié)
在等電位聯(lián)結(jié)中,對(duì)不能直接參加等電位連接的帶電體和導(dǎo)體,如電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、陰極保護(hù)輸油管、燃?xì)夤艿龋褂秒娪勘Wo(hù)器,進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)。

4、屏蔽
 屏蔽是提高電磁兼容性的一項(xiàng)重要措施,在這里主要是利用法拉第籠,衰減對(duì)設(shè)備的電磁干擾,衰減的程度取決于網(wǎng)孔的密度,屏蔽層的厚度和選用的屏蔽材料有關(guān),在設(shè)計(jì)屏蔽層的厚度時(shí),其厚度接近電磁波的波長(zhǎng),網(wǎng)孔的密度越大可靠性就越高,低頻時(shí)宜選用高導(dǎo)磁材料,高頻時(shí)優(yōu)先選用銅材。據(jù)資料記載,當(dāng)磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度BM=0.07GS時(shí),無(wú)屏蔽計(jì)算機(jī)發(fā)生誤動(dòng)作;當(dāng)BM=2.4GS時(shí),計(jì)算機(jī)發(fā)生*性損壞。隨著電子技術(shù)日益向高頻率、高速度、寬頻帶、高精度、高可靠性、高靈敏度、高密度、大功率、小信號(hào)、運(yùn)用和復(fù)雜化發(fā)展,因而電磁兼容性研究日益重要。

5、信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖分級(jí)保護(hù)
依據(jù)公式:E=1-Nc/N
其中:
Nc:因直擊雷和雷擊電磁脈沖引起信息系統(tǒng)設(shè)備損壞的可接受zui大年平均雷擊次數(shù);
N:建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/a)N=KNgAe。

總的防雷原則:整體防護(hù)、逐級(jí)保護(hù)、防護(hù)縱深。
(1)將大部分雷電流直接接閃引入地下泄散(外部保護(hù));
(2)將沿電力線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、各種管道等侵入建筑物內(nèi)部的各種形式的瞬態(tài)過(guò)電壓通過(guò)不同的電涌保護(hù)器(過(guò)壓保護(hù)器)導(dǎo)入大地內(nèi)部保護(hù);
(3)限制被保護(hù)設(shè)備上的電涌過(guò)電壓(終端保護(hù))。
此三道防線(xiàn)相互配合,各負(fù)其責(zé),缺一不可,在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮被保護(hù)設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

二、電涌保護(hù)器
電涌保護(hù)器又稱(chēng)SPD。目前國(guó)內(nèi)低壓配電系統(tǒng)中所使用的電涌保護(hù)器大多為金屬氧化物避雷器也稱(chēng)氧化物避雷。金屬氧化物閥片是以氧化鋅為主要成份,加入少量的鉍、鈷、鉻、錳、銻等金屬氧化物作為添加劑,經(jīng)過(guò)混料、適粒、線(xiàn)型,在1000℃以上的高溫下燒制而成,形狀呈圓餅形或環(huán)形,它有著優(yōu)異的非線(xiàn)性物性,非線(xiàn)性系數(shù)α可低達(dá)0.01~0.04。當(dāng)正常工作時(shí)本身只有微安級(jí)的漏電流,它對(duì)過(guò)電壓響應(yīng)時(shí)間非常快,通流能力也很高。
1、電涌保護(hù)器兩個(gè)主要參數(shù)的選擇
 標(biāo)稱(chēng)放電流(通流容量):根據(jù)50057-94第二章和附表六規(guī)定,選擇和后的雷電流,按全部雷電流的50%入地泄散,其余電流平均分配的原則(包括第二級(jí),應(yīng)加支路)進(jìn)行計(jì)算。
電壓保護(hù)水平:電壓保護(hù)水平是一個(gè)表征電涌保護(hù)器限制電壓的性能參數(shù),它是從一系列的推薦值的列表中選取出來(lái)的。針對(duì)每一只產(chǎn)品片面的,就可以理解為殘壓值越低越好。
2、總的設(shè)計(jì)應(yīng)符合的原則
被保護(hù)設(shè)備耐沖擊電壓值>SPD電壓保護(hù)水平值>SPD限制電壓值>SPD1mA直流參考電壓值>SPDzui高持續(xù)電壓值>電源zui大故障過(guò)壓值>電網(wǎng)正常波動(dòng)值。
(1)TN-C-S系統(tǒng);
(2)TN-S系統(tǒng);
(3)TT系統(tǒng)

三、電涌保護(hù)器在安裝布置時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
(1)安裝的電涌保護(hù)器zui后一級(jí)應(yīng)靠近被保護(hù)設(shè)備<10m;
(2)為使能量協(xié)調(diào),多級(jí)使用時(shí),開(kāi)關(guān)型和限壓型之間距離>10m,限壓型和限壓型之間距離>5m連接線(xiàn)應(yīng)盡可能的短和直,連接長(zhǎng)度應(yīng)≤0.5m,若環(huán)境有限制應(yīng)采用凱文式連接電涌保護(hù)器(V型連接)。

四、問(wèn)題探討
電涌保護(hù)器的動(dòng)作順序
當(dāng)單極電涌保護(hù)器不能將入侵的沖擊電流抑制到規(guī)定的保護(hù)電壓以下時(shí),就要采取含兩級(jí)、三級(jí)或更多級(jí)的非線(xiàn)性電涌保護(hù)器。
有人認(rèn)為,當(dāng)入侵的沖擊波Ⅰ加在X-Y端上時(shí),總是Ⅰ先導(dǎo)通,實(shí)際上是Ⅱ先導(dǎo)通。Ⅱ先導(dǎo)通主要是因?yàn)椋豪讚綦娏骺梢哉J(rèn)為是恒流源,是由于行進(jìn)波的原因第二級(jí)先導(dǎo)通。Ⅰ導(dǎo)通的條件為Ⅱ號(hào)電涌保護(hù)器的殘壓UBS加上AB斷線(xiàn)路的壓降UAB加在Ⅰ號(hào)電涌保護(hù)器上,致使Ⅰ號(hào)電涌保護(hù)器導(dǎo)通Ⅰ號(hào)導(dǎo)通電壓要高于Ⅱ號(hào)導(dǎo)通電壓。

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