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防雷及电涌防护的概念

: 2018-02-09 12:14:26 | : 368

随着社会经济的高速发展,智能化设备得到广泛应用,并随肴科学技术的不断进步,智能化设备集成度越来越高,但其耐冲击能力明显降低。导致因留电产生的留击电磁脉冲对智能设备的损坏呈逐渐上升趋势。另外电气系统的开关操作和静电放电所产生的瞬态浪涌也对智能设备造成极大的危害。

智能设备的开关操作或雷击放电而产生的过电压会对电子智能设备造成损坏,可能导致数据的丢失,从而造成巨大的经济损失。智能化设备集成度越高,其耐受过电压的强度越低,每一个电路都以一个特定的电压工作。电压上升至超过额定电压成为该电路中的过电压。


雷电的产生

雷电是一种极具破坏力的自然现象,其电压可高达数百万伏,瞬间电流更可高达数十万安培 。千百年来,由雷电所造成的破坏不计其数。雷电流沿着大地或金属导体传导,会在半径大约几百米甚至几千米的范围内产生几千伏的电涌电压。


电涌的防护

电涌防护须从评估潜在风险和辨别需要被保护的对象入手,采用全面、系统的电涌防护理念中,关注所有供电、数据、通讯接口的防护。这是对供电系统、数据网络、工厂设备、建筑电气系统等进行全面、有效防护的方法。


电涌的含义

电涌是超出正常工作电压、有陡峭上升沿的脉冲电压或瞬态过电压俗称浪涌,也叫突波。引起电涌的原因有:直击雷电、雷电电磁脉冲、重型设备的启停、短路电源切换由于瞬间低阴抗产生的瞬间过电压或过电流。另外错误配线、供电、设备问题和电源线老化都有可能生产电涌电压。其主要的危害:加速设备损坏及老化、缩短其使用寿命;危害生产安全和稳定;对灵敏电路、通讯设备造成千扰及损坏 。


SPD 的作用 

SPD主耍用于预防和阻止电涌对被保护对像造成的危害。被保护对象除了需要配备良好的避雷针、引下线和接地装置等外部防雷措施外,还需要安装 SPD 。因为外部防雷设施无法防止雷电电磁脉冲沿导线、管道等传导侵入和雷电的二次回击。特别是建筑物内有价值较高故障后影响比较大的智能电子设备和电力电子设备时,由于设备都使用了大规模集成电路芯片,集成度较高,其耐受雷电电涌的能力远远低于传统电气设备,更加需要安装 SPD 对其进行保护。


防雷及电涌防护的概念


雷击放电的途径

任何导体都可能是雷电流的传导途径,如下图所示:

— 电源线

一 数据线

一 接闪器(针、网,带等接地系统)

一 天线

雷击放电的途径


电涌电流的冲击测试波形

根据 IEC61643 标准中 10 / 350μs 、被定义为雷击电流波形.应用于Ⅰ 级分级试验产品的测试波形,即用于 LPZ0A -1,及 LPZ0A -2 的电涌保护器的测试波形。8 / 20μs 定义为开关电磁脉冲的波形,用于 Ⅱ 级分级试验的电涌保护器的测试波形即用于 LPZ0B 到 1 或 LPZ0B 至 2 后续分区的电涌保护器的测试波形。 

10 / 350μs 波形脉冲电流主要参数由放电电流 Iimp,比能 W / R 、能量Q 组成。

 8 / 20μs 波形脉冲电流主耍参救由电流峰值、上升时间 T1 和半峰时间 T2 组成。 

10 / 350μs波形与 8 / 20μs 波形区别如图 3 所示。

雷击放电的途径



防雷分区

为了保护复杂的供电系统和信息系统不受直接雷击及雷击电磁脉冲的影晌, IEC62305 标准对雷电防护进行分区。

LPZ 0A :暴露在直接雷击中,承受全部雷击电流和全部雷击电磁场。 

LPZ 0B :对直接雷击进行防护,承受局部雷击电流和感应电流以及全部的雷击电磁场。 

LPZ 1:对直接雷击进行防护,承受局部雷击电流或感应电流,以及受衰减的雷击电磁场。电涌限制于分界面被分流和有 SPD 保护电磁场已有空间屏蔽衰减。

 LPZ 2...n:和 LPZ1 类似,但对雷击磁场已进一步受衰减。

作为一般的保护原则,受保护设备如盖于 LPZ 区内,其电磁特性符合遭受损害时具有耐受能力以减小损害 (设备损坏及过电压造成的智能电子电气系统的失效等)。

防雷分区

低压配电的接地系统

根据 IEC61643 一 1 和 IEC60364 一 11 的要求,RTEK(阿尔太),提供各种制式的SPD满足不同种类的供电系统。在TN-C-S系统中,1级和2级选3+0和4+0系列进行防护,适合230V/400V供电系统(如:RL260-25W1-30R,RL385-40M2-40R),被保护设备端采用3级SPD进行防护(如:RL230-6M3-21R)。

低压配电的接地系统的防雷


在IT系统中,1级和2级SPD选用3+0系列,适合400V供电系统(如:RL440-25W1-30R,RL440-40M2-30R)和690V工业供电系统(如:RL760-25W1-30R,RL760-25M2-30R)

在IT系统供电系统防雷


在TT系统中,1级和2级SPD选用3+1系列,适合230V/400V供电系统(如:RL260-25W1-31,RL385-40M2-31R),被保护的设备端采用3级SPD防护(如:RL230-6M3-21R)

低压配电的接地系统



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