浪涌保護器的選型-電氣設備選型
閱讀次數:1415 發布時間:2020-08-19
浪涌保護器,也叫防雷器,是電子設備雷電防護中不可缺少的一種裝置,是為電子設備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的一種電子裝置。下面找電網就電氣專業知識角度和大家共同了解一下浪涌保護器。
其作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設備或系統所能承受的電壓范圍內,或將強大的雷電流泄流入地,保護被保護的設備或系統不受沖擊。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時,浪涌保護器能在極短的時間內導通分流,從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。
工作原理
按其工作原理分類,浪涌保護器可以分為電壓開關型、限壓型及組合型。
⑴電壓開關型浪涌保護器。在沒有瞬時過電壓時呈現高阻抗,一旦響應雷電瞬時過電壓,其阻抗就突變為低阻抗,允許雷電流通過,也被稱為“短路開關型浪涌保護器”。
⑵限壓型浪涌保護器。當沒有瞬時過電壓時,為高阻抗,但隨電涌電流和電壓的增加,其阻抗會不斷減小,其電流電壓特性為強烈非線性,有時被稱為“鉗壓型浪涌保護器”。
⑶組合型浪涌保護器。由電壓開關型組件和限壓型組件組合而成,可以顯示為電壓開關型或限壓型或兩者兼有的特性,這決定于所加電壓的特性。
浪涌保護器的類型和結構按不同的用途有所不同,但它至少應包含一個非線性電壓限制元件。用于浪涌保護器的基本元器件有:放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。
1、放電間隙(又稱保護間隙):
它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成,其中一根金屬棒與所需保護設備的電源相線L1或零線(N)相連,另一根金屬棒與接地線(PE)相連接,當瞬時過電壓襲來時,間隙被擊穿,把一部分過電壓的電荷引入大地,避免了被保護設備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調整,結構較簡單,其缺點是滅弧性能差。改進型的放電間隙為角型間隙,它的滅弧功能較前者為好,它是靠回路的電動力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。
2、氣體放電管:
它是由相互離開的一對冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體(Ar)的玻璃管或陶瓷管內組成的。為了提高放電管的觸發概率,在放電管內還有助觸發劑。這種充氣放電管有二極型的,也有三極型的,
氣體放電管的技術參數主要有:直流放電電壓Udc;沖擊放電電壓Up(一般情況下Up≈(2~3)Udc;工頻耐受電流In;沖擊耐受電流Ip;絕緣電阻R(>109Ω);極間電容(1-5PF)
氣體放電管可在直流和交流條件下使用,其所選用的直流放電電壓Udc分別如下:在直流條件下使用:Udc≥1.8U0(U0為線路正常工作的直流電壓)
在交流條件下使用:U dc≥1.44Un(Un為線路正常工作的交流電壓有效值)
3、壓敏電阻:
它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻,當作用在其兩端的電壓達到一定數值后,電阻對電壓十分敏感。它的工作原理相當于多個半導體P-N的串并聯。壓敏電阻的特點是非線性特性好(I=CUα中的非線性系數α),通流容量大(~2KA/cm2),常態泄漏電流小(10-7~10-6A),殘壓低(取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量),對瞬時過電壓響應時間快(~10-8s),無續流。
壓敏電阻的技術參數主要有:壓敏電壓(即開關電壓)UN,參考電壓Ulma;殘壓Ures;殘壓比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏電流;響應時間。
壓敏電阻的使用條件有:壓敏電壓:UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0為工頻電源額定電壓)
最小參考電壓:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流條件下使用)
Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流條件下使用,Uac為交流工作電壓)
壓敏電阻的最大參考電壓應由被保護電子設備的耐受電壓來確定,應使壓敏電阻的殘壓低于被保護電子設備的而損電壓水平,即(Ulma)max≤Ub/K,上式中K為殘壓比,Ub為被保護設備的而損電壓。
4、抑制二極管:
抑制二極管具有箝位限壓功能,它是工作在反向擊穿區,由于它具有箝位電壓低和動作響應快的優點,特別適合用作多級保護電路中的最末幾級保護元件。抑制二極管在擊穿區內的伏安特性可用下式表示:I=CUα,上式中α為非線性系數,對于齊納二極管α=7~9,在雪崩二極管α=5~7。
5、扼流線圈:
扼流線圈是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件,它由兩個尺寸相同,匝數相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環形磁芯上,形成一個四端器件,要對于共模信號呈現出大電感具有抑制作用,而對于差模信號呈現出很小的漏電感幾乎不起作用。扼流線圈使用在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號(如雷電干擾),而對線路正常傳輸的差模信號無影響。
浪涌保護器常規安裝要求:
浪涌保護器采用35MM標準導軌安裝,對于固定式浪涌保護器,常規安裝應遵循下述步驟:
1)確定放電電流路徑;
2)標記在設備終端引起的額外電壓降的導線;
3)為避免不必要的感應回路,應標記每一設備的 PE導體;
4)設備與SPD之間建立等電位連接;
5)要進行多級SPD的能量協調。
為了限制安裝后的保護部分和不受保護的設備部分之間感應耦合,需進行一定測量。通過感應源與犧牲電路的分離、回路角度的選擇和閉合回路區域的限制能降低互感,當載流分量導線是閉合回路的一部分時,由于此導線接近電路而使回路和感應電壓而減少。
一般將被保護導線和沒被保護的導線分開比較好,而且,應該與接地線分開。同時,為了避免動力電纜和通信電纜之間的瞬態正交耦合,應該進行必要的測量。