雷電流的沖擊可達(dá)幾十至上百千安從兩方面衡量防雷器性能。
電源防雷器的性能決定了其作用,通流量、鉗位電壓、響應(yīng)時(shí)間是電源防雷器的三項(xiàng)主要性能指標(biāo)。防雷器的主要工作原理,是通過將瞬間雷電波鉗位于安全 電壓來達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備免遭雷擊,這里面涉及一個(gè)雷電能量大小的問題,國際標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)一般是10礎(chǔ)、8/20Us的雷電沖擊波。而在實(shí)際應(yīng)用中,雷電流 的沖擊可達(dá)幾十至上百千安,這時(shí)要從兩方面來衡量防雷器的性能。
電源防雷器的主要作用,是在雷電波的沖擊到來時(shí)瞬間足夠快地將其導(dǎo)入接地體,并且使防雷器之后線路或設(shè)備上的殘壓降低到被保護(hù)設(shè)備能夠承受的安全水平內(nèi)。
電源防雷器的性能決定了其作用,通流量、鉗位電壓、響應(yīng)時(shí)間是電源防雷器的三項(xiàng)主要性能指標(biāo)。防雷器的主要工作原理,是通過將瞬間雷電波鉗位于安全電壓 來達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備免遭雷擊,這里面涉及一個(gè)雷電能量大小的問題,國際標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)一般是10礎(chǔ)、8/20Us的雷電沖擊波。而在實(shí)際應(yīng)用中,雷電流的沖 擊可達(dá)幾十至上百千安,這時(shí)要從兩方面來衡量防雷器的性能。
一方面防雷器的最大耐沖擊電流能否滿足要求,如果防雷器的最大耐沖擊電流小于實(shí)際進(jìn)入線路的雷電的沖擊電流,則防雷器本身將會被損壞。
另一方面國際上較先進(jìn)的防雷器鉗位電壓的能力與雷電波的轉(zhuǎn)換比是1:3,雖然在標(biāo)準(zhǔn)測試電流10kA、8/20μs的沖擊下,防雷器的殘壓可能滿足安全 要求,但是實(shí)際雷電波往往大于這個(gè)測試指標(biāo),比如在雷電流達(dá)到20kA、50KA礎(chǔ)的情況下,防雷器的殘壓就可能會大于設(shè)備的安全保護(hù)電壓。為此分級保護(hù) 無疑是一個(gè)最好的解決方案,當(dāng)雷電波是50KA"8/20μs時(shí),可以肯定所有的同類防雷器(假設(shè)防雷器的最大耐沖擊電流大于50礎(chǔ))殘壓會在1500V 以上(通信設(shè)備輸入電壓模塊一般承受瞬間沖擊電壓可達(dá)1000V),就會導(dǎo)致受保護(hù)設(shè)備的損壞。這時(shí)就應(yīng)再加裝第二級防雷器將第一級的殘壓再次鉗位至安全 電壓范圍內(nèi)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)電子設(shè)備所受雷害的80%是由雷電波侵入電源部分引起的,因此電源防雷器選型相當(dāng)重要。目前,國內(nèi)市場上 380V低壓電源防雷器(包括進(jìn)口和國產(chǎn)的)有幾十種,防雷器的標(biāo)準(zhǔn)在ANSI/IEEE、UL、IEC、CCI叮、FCC、CSA、DIN、NEC等國 際標(biāo)準(zhǔn)中分別都有相應(yīng)的規(guī)定。國內(nèi)權(quán)威的低壓防雷器測試機(jī)構(gòu)分別是:原郵電部電信總局通信防護(hù)技術(shù)維護(hù)支援中心;原郵電部通信產(chǎn)品防護(hù)性能監(jiān)督檢驗(yàn)測試中 怔中國鐵路通信信號總公司沈陽雷電防護(hù)試驗(yàn)站;電子工業(yè)安全與電磁兼容檢測中心;電力部電力科學(xué)院等。這些測試機(jī)構(gòu)尤其是郵電部測試機(jī)構(gòu)提供的檢測報(bào)吉可 為電源防雷器主要性能指標(biāo)提供可靠的、值得信賴的依據(jù)。
只要電源系統(tǒng)嚴(yán)格規(guī)范實(shí)施,加上性能優(yōu)越的電源防雷器,可以將來自電源的瞬態(tài)過壓(雷電、電網(wǎng)設(shè)備切換等形成的,對低壓系統(tǒng)造成的危害降低到接近于零。
2.電源避雷器的分類與結(jié)構(gòu)
隨著防雷行業(yè)的不斷發(fā)展,各種品牌的避雷器也不斷地涌現(xiàn)出來,F(xiàn)在市場上常見的避雷器品牌有40多個(gè),加上進(jìn)口的品牌總共有80多個(gè),但是無論有多少個(gè) 品牌,避雷器的原理也是不會改變的,現(xiàn)在的常見避雷器按結(jié)構(gòu)分類可以分為空氣間隙、氧化鋅、碳化硅、放電管和氧化鋅組合這4種類別。
(1)空氣間隙避雷器
空氣間隙避雷器的主要特點(diǎn)是:通流量大,這種避雷產(chǎn)品主要被應(yīng)用在LPZOB區(qū),或者是以變形衍生產(chǎn)品的形式被電力系統(tǒng)應(yīng)用在架空線的防雷保護(hù)士。按照 空氣間隙避雷器產(chǎn)品的應(yīng)用不同,又分為空氣放電管和惰性氣體(如氫氣)放電管,后者主要應(yīng)用于信號傳輸方面的過電壓保護(hù),其通流量一般在10一20kA。 圖7-1中,(a)圖結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品適用于TT系統(tǒng),該系列產(chǎn)品通流量為50KA,適合在最大通流量為1OOkA內(nèi)的防雷系統(tǒng)中使用,但是由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn),安裝 時(shí)應(yīng)注意安裝背板有足夠的火花噴泄空間以免造成火災(zāi),所以在一般建筑物的配電箱里不是非常適合使用該種產(chǎn)品,但是在大型配電室且安裝環(huán)境允許時(shí)該種產(chǎn)品還 是比較合適作為B級防雷保護(hù)的產(chǎn)品;(b)圖的產(chǎn)品適用于各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu),由于也是開放式設(shè)計(jì),所以在安裝的時(shí)候也要注意其配電環(huán)境的防火要求;(c)圖產(chǎn) 品主要應(yīng)用于TT電網(wǎng)的電源防雷,這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是電橋結(jié)構(gòu),會存在電弧的爬弧現(xiàn)象,而不是大電流的火花噴泄,所以更應(yīng)該注意安裝時(shí)的安全距離問題; (d)圖產(chǎn)品是密閉式氣體放電管,根據(jù)放電電極的間距不同可以承受的電流也和前3種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品相當(dāng),這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品最大的優(yōu)點(diǎn)是在安裝時(shí)不需要考慮安全防 火距離,所以適合在一般建筑物和安全等級較高的配電環(huán)境下使用。
從產(chǎn)品的材料上分析,空氣間隙放電器的主要元件是放電電極的材料,目前空氣間隙放電器主要還是依賴進(jìn)口產(chǎn)品,國內(nèi)制作的類似產(chǎn)品主要存在的間感是放電電極在經(jīng)過大電流沖擊后,不能夠保證放電間距保持不變和不產(chǎn)生金屬蒸氣在放電腔內(nèi)造成金屬鍍層,影響避雷器的通流。
(2)氧化鋅避雷器
氧化鋅避雷器是自20世紀(jì)80年代日本發(fā)明以來應(yīng)用率最高的防雷過電壓器件。目前單摹片氧化鋅避雷器和雙基片氧化鋅避雷器主要使用在LPZOB,但是多 基片氧化鋅避雷器也被用在LPZOB區(qū)。氧化鋅避雷器的最大特點(diǎn)就是響應(yīng)時(shí)間快(可在ns級),目前單基片氧化鋅避雷器的最大通流量不會超過 80KA(8/20μs),從這一方面考慮多基片氧化鋅避雷器就彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)。但是要達(dá)到較大的通流量就必須使用多個(gè)基片并聯(lián)使用,這樣獻(xiàn)出現(xiàn)了一個(gè)能 量分配的問題,如果在一個(gè)氧化鋅避雷器里使用3個(gè)或3個(gè)以上的基片,那么其每個(gè)基片的啟動電壓和內(nèi)阻要做到非常近似。因?yàn)樵诟唠妷骸⒋箅娏鳡顟B(tài)下即便是 1Ω的電阻差別也會使氧化鋅基片造成能量分配的不均衡,那么就會有某一片損壞而其他沒有損壞或者很少損壞,但是,即使這樣有一片損壞也會對整個(gè)電源避雷器 造成影響或者使某相對地短路,造成供電事故。氧化鋅避雷器的應(yīng)用范圍最為廣泛,單/雙片氧化鋅避雷器適合用在任何配電系統(tǒng)的C級和D級以后的多級防雷過電 壓保護(hù)中,多基片氧化鋅避雷器在一定情況下也適合使用在電源B級的防雷保護(hù)士。由于氧化鋅避雷器電容比較大,所以會影響其在高頻、超高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用。
(3)碳化硅避雷器
碳化硅避雷器主要應(yīng)用于變電所的高壓電氣設(shè)備防雷,特點(diǎn)是通流量大,但是反應(yīng)時(shí)間比較長,目前也是電力系統(tǒng)最為常見的高壓防雷產(chǎn)品。
(4)組合型避雷器
組合型避雷產(chǎn)品的問世,從根本上解決了由于氣體放電管(間隙)避雷器的殘壓高、反應(yīng)時(shí)間慢和氧化鋅避雷器的通流量小的缺點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的避雷器一般采用圖 7-2所示的結(jié)構(gòu)形式。這樣就便單片氧化鋅避雷器的通流量大大增加,并且使殘壓降到了一個(gè)較低的水平。根據(jù)組合方式的不同,該種結(jié)構(gòu)的避雷器可應(yīng)用于 NPE配電結(jié)構(gòu)和其他配電結(jié)構(gòu)的B/C級防雷保護(hù)中。