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防雷基礎知識及防雷誤區

來源: 發布時間:2010-10-7 16:03:08

 

1、假如已經安裝了避雷針,還需要電涌防護器嗎?
   還需要。避雷針是不能替代電涌防護器的。避雷針把直擊雷產生的大部分有害能量從建筑物外分流入地,從而可以避免建筑物起火或爆炸。但是雷擊可以產生巨大的磁場,并在電源線和數據線上產生強大的過電壓。這就是所謂感應現象。如果這時已經安裝了高質量的電涌防護器,建筑物內的敏感電氣設備就可以受到保護。但是如果安裝了低質量的電涌防護器或沒有安裝,設備仍會被毀壞。這種實例很多,這里不再一一列舉。

2、電源線保護器(SPD)與數據線保護器(DLP)有何區別?僅安裝一種是否可以起到防護作用?
   電涌不僅會通過電源線,還會通過數據線損壞設備。任何與電源連接的電氣設備均會被通過電源線的電涌損壞。與調制解調器或計算機網絡連接的設備,同樣需要數據線電涌防護器來防止電涌的破壞。

3、如何選擇電涌防護器的型號和安裝位置?
   最大的電涌產生在建筑物外,由雷電和電力公司切換負載所致,這種感應電涌可沿電力線傳輸,進入建筑物內。因此,應在建筑物入口處安裝電涌防護器。單一的MCG電涌防護器,安裝在建筑物電力入口處,將保護整個建筑內的電氣設備免受這些來自外部電涌的損壞。MCG的電涌防護器有不同的型號,如何正確的選用電涌防護器的型號,基本有三點,供參考:
1、可根據變壓器的大?。和ǔ?,變壓器的KVA越大,該電力線經受的電涌會越大。如果變壓器的容量在750KVA以上,使用一個chinaspdT較為合適。
2、是否處于高雷區:中國的主要城市,如北京、上海、廣州都被認為處在高雷區。在高雷區中,如果建筑物本身不高并處在低海拔區,則受雷擊的可能性遠低于山頂部的高建筑。中國有記錄的最大雷擊放電超過140kA。因此,高雷區的建筑入口處的配電盤至少應安裝一個160kA的電涌防護器;低海拔區或受直擊雷可能性較小的地區,可安裝125kA或更小的電涌防護器。
3、可根據被保護設備的價值和被保護設備需要連續在線工作的重要性:越是貴重的設備,越需要可靠的保護裝置。在高雷區,即使是一臺設備,倘若它非常關鍵、價值很高,采用一臺防護終端來保護它,也是值得的。美國有統計表明:銀行由于設備網絡故障,每小時的停機就造成幾百萬美元的經濟損失。我國銀行計算機網絡故障停機是經常性的,50%的故障停機可歸結為電涌的干擾。14)如果在建筑物入口處安裝了電涌防護器,在建筑物內部,是否還需要安裝其他的電涌防護器?
在建筑物主配電盤的入口處,一臺型號合適、安裝合理的MCG電涌防護器可安全地保護建筑物內部所有的設備,包括雷電在內的免受建筑物外產生的電涌的干擾。但是,80%的電涌來自建筑物內,如升降機的馬達、空調機、激光打印機、復印機等;為處理這些由內部大型設備造成的這些電涌,建議在給被保護設備供電的分支配電盤或本地配電盤處安裝浪涌保護器。

4、如果在建筑物入口處安裝了電涌防護器,在建筑物內部是否還需要安裝其他的電涌防護器?
   在建筑物主配電盤的入口處,一臺型號合適、安裝合理的電涌防護器可安全地保護建筑物內部所有的設備,包括雷電在內的免受建筑物外產生的電涌的干擾。但是,80%的電涌來自建筑物內,如升降機的馬達、空調機、激光打印機、復印機等;為處理這些由內部大型設備造成的這些電涌,建議在給被保護設備供電的分支配電盤或本地配電盤處安裝CHINASPD80或CHINASPD40。

5、在惡劣的電源條件下,壓敏電阻能長期保持有效嗎?
  在以往的應用中,跨接在電源線上的壓敏電阻器出現過起火燃燒,危機臨近其它元器件的事故。對此,制造者和使用者共同進行了大量研究和分析工作,采取了相應的對策,極大地降低了這類事故的概率,但尚未杜絕,因此,壓敏電阻的使用安全性仍是個值得重視、需要繼續研究解決的課題。壓敏電阻起火燃燒的表觀現象,大體上可分為老化失效和暫態過電壓破壞兩種類型:
 ?、倮匣?,這是指電阻體的低阻線性化逐步加劇,漏電流惡性增加且集中流入薄弱點,薄弱點材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,電源繼續推動一個較大的電流灌入短路點,形成高熱而起火。這種事故通??梢酝ㄟ^一個與壓敏電阻串聯的熱熔接點來避免。熱熔接點應與電阻體有良好的熱耦合,當最大沖擊電流流過時不會斷開,但當溫度超過電阻體上限工作溫度時即斷開。研究結果表明, 若壓敏電阻存在著制造缺陷,易發生早期失效, 強度不大的電沖擊的多次作用,也會加速老化過程,使老化失效提早出現。
②暫態過電壓破壞,這是指較強的暫態過電壓使電阻體穿孔,導致更大的電流而高熱起火。整個過程在較短時間內發生,以至電阻體上設置的熱熔接點來不及熔斷。在三相電源保護中,N-PE線之間的壓敏電阻器燒壞起火的事故概率較高,多數是屬于這一種情況。相應的對策集中在壓敏電阻損壞后不起火。

6、電涌防護器的反應時間?
  有一種觀點認為,壓敏電阻和其它各種過電壓保護器件的響應時間是個重要的指標,希望越小越好,并以它來判斷器件的優劣,這是一種誤解。
1998年和2000年先后發表的涼粉關于電涌保護器的重要國際技術標準,IEC61643-1和IEC61643-21都沒有提及響應時間。2000年發表的IEEE標準C62.62第7.12條款對此作了明確的說明:"SPD對沖擊電壓波前的響應特性,依賴于侵入波的上升速率、沖擊源阻抗、保護器件內部電抗的作用,以及抑制元件內部導電機理所決定的響應特性。換句話說, 對波前的響應,除了受抑制元件響應速度的影響外,更多地受包括連結線阻抗在內的試驗線路狀態的制約。此外,在規定條件下測得的相應電壓的峰值,對沖擊保護目的而言,才是具有頭等重要意義的特征。因此,對于本標準所述器件的典型應用而言,對波前的響應,被認為是一個可能引起誤導的且沒有必要的技術要求。因此,在沒有特殊要求的情況下,對波前響應不規定技術要求,也不進行試驗、測量、計算或認證?quot;
  美國GE公司實際測量了壓敏電阻抑制沖擊電壓的過程,得出的結論是壓敏電阻在不到1ns的時間內即對沖擊電壓發生抑制作用,其原因是因為壓敏電阻的導電機理與其它半導體器件相類似,所以本質上是很快的,即使在ns范圍內頁看不到明顯的響應滯后。在實用中,引線和連結線的電感,完全抹殺了壓敏電阻的快速響應。
7、MOV技術和火花隙技術的區別
8、如果有了UPS,是否還需要電涌防護器?
   UPS的作用是對供電系統突然停電或電壓不足提供支持,在突然斷電時,UPS
保護電氣和電子系統、處理控制器和數據免受部分或全部的損壞。有些UPS帶有低能的電涌抑制器。這種內置的低能電涌抑制器只能用來保護和UPS
相連的負載免受數量有限的弱電涌的襲擊,因此,不能作為專門的解決電涌問題的方案。更重要的是:有研究表明UPS設備中的敏感電氣控制線路極易受到電涌的破壞。而這些線路經常是監視UPS的狀態以及UPS的交流電源的輸入、輸出狀態的。1884年成立的電氣與電子工程師協會(IEEE),是世界最大的技術專業團體,曾十分關注UPS可能受到破壞,并在IEEE標準1100-1992中專門采用了一章9.11.3:UPS電涌防護。其中指出:雷電和其它產生瞬態電壓的現象,對大部分UPS設備和敏感的電氣負載設備是有害的。因此,建議UPS的整流器輸入系統和輔助的UPS旁路系統(包括人工保養的旁路系統)都應加裝IEEEC62.41-1991標準中規定的有效的電涌防護裝置。

9、壓敏電阻如何串聯和配對?
  壓敏電阻可以很簡單地串聯使用。將兩只電阻體直徑相同(通流量相同)的壓敏電阻串聯后,漆壓敏電壓、持續工作電壓和限制電壓相加,而通流量指標不變。例如在高壓電力避雷器中,要求持續工作電壓高達數千伏,數萬伏,就是將多個ZnO壓敏電阻閥片迭和起來(串聯)而得到的。
壓敏電阻可以并聯,目的是獲得更大的通流量,或者在沖擊電流峰值一定的條件下減小電阻體中的電流密度,以降低限制電壓。
  當要求獲得極大的通流量[ 例如8/20,(50~200)KA ],且壓敏電壓又比較低(例如低于200V)時,電阻體的直徑 / 厚度比太大,在制造技術上有困難,且隨著電阻體直徑的加大,電阻體的微觀均勻性變差,因此通流量不可能隨電阻體面積成比例地增大。這是用較小直徑的電阻片并聯可能是個更合理的方法。
由于高非線性,壓敏電阻片的并聯需要特別小心謹慎,只有經過仔細配對,參數相同的電阻片相并聯,才能保證電流在各電阻片之間均勻分配。針對這種需求,本公司專門為用戶提供配對的電阻片。
此外,縱向連結的幾個壓敏電阻器,使用經過配對的參數一致的壓敏電阻器后,當沖擊侵入時,出現在橫向的電壓差可以很小。在這種情況下,配對也是有意義的。

10、壓敏電阻如何與氣體放電器件的串聯和并聯?
  壓敏電阻可以與氣體放電管、空氣隙、微放電間隙等氣體放電器件相串聯(圖10.5a),這個串聯組合的正常工作要滿足兩個基本條件:①、系統電壓上限值應低于氣體放電器件G的直流擊穿電壓;②、G點火后在系統電壓上限值下,壓敏電阻MY中的電流應小于G的電弧維持電流,以保證G的熄弧。
這種串聯組合具有電容量小,工作頻率高;漏電流極小安全性好;以及不存在壓敏電阻MY在系統電壓下老化的問題,因而可靠性高等優點,但同時也有氣體放電器件相應慢所引起的"讓通電壓"問題。
壓敏電阻也可與氣體放電管并聯,以降低氣體放電管的沖擊點火電壓。

11、壓敏電阻如何再線檢測?
  安裝在重要場合的壓敏電阻器,一般每年檢測一次,對于防雷保護用器件,安排在雷雨季節前進行檢測,發現劣化的器件及時更換。這樣做的目的有兩個,一是保證重要系統的正常工作,二是為研究和提高壓敏電阻的可靠性提供信息。更好的做法是在壓敏電阻的使用現場安裝專用紀錄儀,記錄運行過程中壓敏電阻實際承受的沖擊電流。

13、設備一定需要"三級"保護嗎?
   假如你只是采用過時的技術,你就一定需要"三級"保護;要是采用MCG的防護技術,就不一定需要。所有的敏感電氣設備的運行都是在嚴格的電壓范圍內進行的。超過1kV的高速過電壓,對電氣設備都非常危險。任何雷電防護措施的目的,都是要把過電壓限制在1kV以下。單用一個MCG電涌防護器,就可做到這點。而一些較老舊的技術必須使用三級才能把過電壓限制到1kV以下。在主張三級系統的一個主要制造商的一份手冊中,用下面這樣一個表說明他的系統是如何工作的:
第一級 第二級 第三級
把 6kV限制到 4kV 把 4kV限制到 2.5kV 把 2.5kV限制到 1.5kV
換句話講,"三級"系統中所使用的這種技術,不能在單級中的將過電壓鉗制到安全的范圍內。即使是使用了三級,他們也只能將過電壓鉗制到1.5kV。一個正確安裝的單一的MCG電涌防護器,可以負荷 6kV的過電壓并將通過電壓降低到1kV以下,不需其他附加級。

14、市場上的組合技術電涌防護器(或稱作雙保險設計)是指什么?
組合技術產品是指通過將幾種技術方法結合在一起使用,從而達到一種通過單一技術所不能取得的效果。目前在電涌防護器市場上常見的兩種組合技術產品分別是:
a) 硒光電池加壓敏電阻
采用這種組合技術的廠商宣稱硒光電池可以進一步降低鉗制電壓,但這僅僅是一種市場宣傳手段,因為所有超過1000安的電涌基本上是通過壓敏電阻分流掉的。有些廠家宣稱硒光電池可使MOV 停止退降,試驗沒有證實這種說法
b) 壓敏電阻加雪崩二極管
和硒光電池一樣,雪崩二極管處理電涌的能力十分有限。當電涌很大時,只有壓敏電阻才真正起到作用。10,000只雪崩二級管處理電涌的能力僅相當于一只40mm壓敏電阻的處理能力。由于這些組合技術所能起到的保護作用微乎其微,所以MCG的電源線電涌防護器從來不采用它。

 

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