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株洲普天華信防雷技術有限公司
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閱讀:1735發(fā)布時間:2008-4-11
(2)在電力線架空引入,并且沒有處在防直擊雷保護裝置保護之下,電力線可能被直擊雷擊中時,電力線上的雷電流將增大。進入建筑物內(nèi)保護區(qū)的雷電流取決于外引線路、防雷器放電支路和用戶側線路的阻抗。如內(nèi)外兩端阻抗一致,則電力線被分配到一半的雷擊電流。在這種情況下必須采用具有防直擊雷功能的防雷器。
(3)影響電力線雷電流分配的其它因素:
變壓器端接地電阻降低將使電力線中分配電流增大;
供電線纜長度的增加將使電力線中分配電流減少,并使幾根導線中有平衡的電流分配;
過短的電纜長度和過低的中性線阻抗將使電流不平衡,從而引起差模干擾;
供電線纜并接多個用戶將降低有效阻抗,導致分配電流增大,在連成網(wǎng)狀的供電狀態(tài)下,雷電流主要流入電力線,這是多數(shù)雷損發(fā)生在電力線處的原因。
(4)后續(xù)的評估模式用于評估LPZ1區(qū)以后防護區(qū)交界處的雷電流分配情況。由于用戶側絕緣阻抗遠遠大于防雷器放電支路與外引線路的阻抗,進入后續(xù)防雷區(qū)的雷電流將減少,在數(shù)值上不需特別估算。一般要求用于后續(xù)防雷區(qū)的電源防雷器的通流能力在20kA(8/20μs)以下,不需采用大通流能力的防雷器。后續(xù)防雷區(qū)防雷器的選擇應考慮各級之間的能量分配和電壓配合,在許多因素難以確定時,采用串并式電源防雷器是個好的選擇。串并式是根據(jù)現(xiàn)代雷電防護中許多應用場合、保護范圍、層次區(qū)分等特點提出的概念(相對于傳統(tǒng)的并式防雷器而言)。其實質(zhì)是經(jīng)能量配合和電壓分配的多級放電器與濾波器技術的有效結合。串并式有如下特點:
應用廣泛:不但可以按常規(guī)進行應用,也適合保護區(qū)難以區(qū)別的場所;
濾波器本身對雷電感應的抑制;
感性退耦器件在瞬態(tài)過電壓下的分壓、延遲作用,以幫助實現(xiàn)能量配合;
減少過電壓、過電流的上升速率,以實現(xiàn)低殘壓與長壽命以及極快的響應時間。
(5)防雷器的其它參數(shù)選擇取決于各個被保護物體所在防雷區(qū)的級別,其工作電壓以安裝在此電路中所有部件的額定電壓為準。串并式防雷器還需注意其額定電流。
4防雷器的安裝
(1)電源線應實現(xiàn)多級防護,多級防護是以各防雷區(qū)為層次,對雷電能量的逐級減弱(能量分配),使各級限制電壓相互配合,zui終使過電壓值限制在設備絕緣強度之內(nèi)(電壓配合)。在下列情況下,多級防護成為必須:
某一級防雷器失效或防雷器某一路失效;
安裝的防雷器的通流能力小于應轉(zhuǎn)移的雷電流;
防雷器的殘壓高于設備的絕緣強度;
線纜在建筑物內(nèi)長度較長時。
(2)幾乎所有情況下的線纜防護,至少應分成兩級以上,同一級防雷器還可能包含多級保護(如串并式防雷器)。為了達到有效的保護,可在各防雷區(qū)界面處設置相應的防雷器,防雷器可針對單個電子設備,或一個裝有多個電子設備的空間,所有穿過通常具有空間屏蔽的防雷區(qū)的導線,在穿過防雷區(qū)界面同時接有防雷器。也就是說,防雷器應安裝在防雷區(qū)的界面處,以符合防護的層次性原則,末級防雷器則應靠近設備安裝,設備外殼實際上也提供了一個防雷保護區(qū)的交界處。另外,防雷器的保護范圍是有限的,一般防雷器與設備線路距離超過10m以上將使防護效果劣化,這是因為防雷器和需要保護的設備之間的電纜上有反射造成的振蕩過電壓,其輻值與線路長度、負載阻抗成正比。
(3)在使用電源防雷器的多級防護中,如果不注意能量分配,則可能引入更多的雷電能量進入保護區(qū)域。這要求用于*級的防雷器根據(jù)前述評估模式估算,其通流能力要求較大,而后續(xù)防雷器的通流能力可逐級減少。
實現(xiàn)能量分配的要點在于利用兩級防雷器之間線纜本身的感抗。線纜本身的感抗有一定的阻礙雷電流作用,使雷電流更多地被分配到前級泄放。
一般要求兩級防雷器之間線纜長度在15m左右,適用于保護地線與其它線纜緊貼敷設或處于同一條電纜之內(nèi)的情況。
線纜上分支線路的長度對線纜要求長度有影響,適用于保護地線與被保護線纜有一定距離(>1m),這時要求線纜長度大于5m即可。
在一些不適合采用線纜本身作退耦措施如兩級防雷區(qū)界面靠近時,可利用專門的退耦器件,這時無距離要求。
(4)電壓配合是通過各級防雷器限制電壓值的逐級控制,zui終將過電壓值限制在設備允許范圍內(nèi)。一般防雷器都有通過雷電流越大,殘壓越高的特點,通過能量分配后末級防雷器流過的雷電流極小,有利于電壓限制。
在一條線纜上的過電壓通過電壓配合一級級降低,這要求防雷器的殘壓逐級減少。
在流過同樣雷電流的情況下,防雷器的殘壓與其響應電壓有關,注意在這種情況下,不考慮電壓配合而僅僅選擇低響應電壓的防雷器作末級保護是危險的。比如末級防雷器響應電壓過低導致其響應提早,從而引入的雷電流增大,響應殘壓會過高。
實現(xiàn)電壓分配的要點在于利用線纜本身的分壓作用,對其長度要求與能量分配一致。
在一些不適合采用線纜本身作退耦措施如線纜長度較短時,可利用專門的退耦器件,這時無距離要求。
(5)退耦器件是實現(xiàn)能量分配與電壓配合的重要措施,以下幾種材料可作為退耦器件:線纜、電感、電阻。
串并式電源防雷器就是一種考慮了能量分配與電壓配合,利用濾波器作為退耦器件的防雷器組合形式,適合于各種場合的應用。
(6)在某些情況下,裝上防雷器反而會增加設備損壞的可能,必須杜絕這類情況發(fā)生。
防雷器保護幾條線,其中一條線上的防雷器失效或響應速度過慢。比如當雷電來臨時,L、N兩條線與地之間的電位被抬高。當有一條線的防雷器失效或響應速度過慢,如L相防雷器失效,則N相電位被拉下,而L相還處于高電位,使共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾而損壞設備。這要求必須實施多級保護及注意防雷器的維護。
不考慮防雷保護區(qū)、能量配合、電壓分配而隨便安裝防雷器,比如僅僅在設備前端裝設一只防雷器,由于沒有前級保護,強大的雷電流將被吸引到設備前端,致使防雷器殘壓超過設備絕緣強度。這要求防雷器必須按層次性原則安裝。
(7)在另外一些情況下,錯誤的安裝將使設備得不到有效保護。
過長的防雷器連接線。根據(jù)雷電流在連接線上產(chǎn)生電壓的式子U=L·di/dt,假如接地線長達到5m,20kA8/20μs雷電流通過防雷器時,防雷器兩端電壓被限制在1kV,而連接線上由感抗引起的電壓卻達到了3.8kV,使得總的殘壓達到了4.8kV。這時,防雷器是工作了,但加在設備上的仍是危險電壓,這個問題在未級防雷器的應用中更加明顯。
解決這個問題的方法是采用短的連接線,一般電源防雷器連線長度要求在25cm之內(nèi)。當連接線長度超過該值時,可以采用兩根以上分開的連接線以分擔磁場強度,減少壓降,單純加粗連接線是沒有什么效果的。
必要時可通過改變被保護線的布線,使其靠近等電位連接排(接地點)以減少連接線長度。
防雷器輸出線和輸入線、接地線靠近、并排敷設。這種情況對串并式防雷器的影響比較嚴重。當串并式電源防雷器的輸出線(已保護的線)和輸入線(未保護線)、地線靠近敷設,會使輸出線內(nèi)感應出瞬態(tài)浪涌,雖然其強度較原來為小,但仍可能是危險的。
解決這個問題的方法是輸入線、地線與輸出線分開敷設或垂直敷設,盡量減少并行敷設的長度,拉開敷設的距離。
防雷器接地線沒有與被保護設備的保護地相連,即采取單獨的防雷接地。假設防雷器泄放20kA雷電流,不計防雷器限制電壓,防雷接地電阻即使是1Ω,在設備保護地與進線之間仍會產(chǎn)生20kV的危險電壓。
解決這個問題的方法是防雷器的接地應與設備保護地相連。
(8)防雷器安裝的其它要求
前級防雷器一般安裝在進線處保險裝置后,末級防雷器應安裝在漏電保護裝置前端。
對于有防直擊雷功能的大通流能力的防雷器,應在每條放電支路上加裝保險裝置,容量為前置保險絲的0.6倍,以防燒毀線纜,并有利于維護。串并式電源防雷器應在前端加裝與載流量相符的保險裝置。
防雷器除可以保護設備,也可以用于對干擾源的限制。比如在可能產(chǎn)生操作過電壓的設備前端裝設防雷器,可限制操作過電壓進入電網(wǎng)。
防雷器的連接線應采用多股銅絞線,不應采用單股銅芯線,以便于雷電流泄放。其線徑應按等電位連接導體的方法估算。
(9)配電形式對電源防雷器保護模式的影響。
在TN-C,TN-S,TN-C-S系統(tǒng)里,雷電的干擾是共模干擾,故對電力線的保護模式應該是相-地、中-地。
在TN系統(tǒng)里,負載不平衡、線纜長度短、中性阻抗低的,和TT系統(tǒng)以及一點接地的直流供電系統(tǒng)里,雷電的干擾很容易轉(zhuǎn)化為差模干擾,故對電力線的保護模式應該是相-中、中-地。
5其它說明
(1)這里僅僅簡單地探討了防雷器在電源系統(tǒng)中應用的一些問題,在實際的防護工作中,對電源系統(tǒng)的線纜還應該按照相關防雷規(guī)范做好屏蔽埋地引入、中性點接地和合理布線等基本措施。
(2)防雷器的防護效果取決于防雷器的選用和安裝技巧,所以應向?qū)I(yè)防雷機構或企業(yè)進行咨詢。
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