Equips de protecció contra llamps

Els equips de protecció contra llamps són a través de l’electricitat i altres tecnologies modernes per evitar que els llamps afectin l’equip. Els equips de protecció contra llamps es poden dividir en protecció contra llamps, endoll de protecció contra alimentació, protecció per alimentador d’antenes, protecció contra senyals, eines de prova de protecció contra llamps, mesurament i sistema de control de protecció contra llamps, protecció contra pals de terra.

Segons la teoria de la protecció contra llamps de subàrees i la protecció contra diversos nivells segons la norma IEC (comitè electrotècnic internacional), la protecció contra llamps de nivell b pertany al dispositiu de protecció contra llamps de primer nivell, que es pot aplicar al gabinet de distribució principal de l'edifici; La classe C pertany al dispositiu de protecció contra llamps de segon nivell, que s’utilitza a l’armari de distribució de subcircuits de l’edifici; La classe D és un descarregador de tercera classe, que s’aplica a l’extrem davanter d’equips importants per a la seva protecció fina.

Descripció general / Equips de protecció contra llamps

En l'era de la informació actual, la xarxa informàtica i els equips de comunicació són cada vegada més sofisticats, el seu entorn de treball és cada vegada més exigent i els trons, els llamps i la sobretensió instantània dels grans equips elèctrics seran cada cop més freqüents per la font d'alimentació, l'antena, senyal de ràdio per enviar i rebre línies d'equips a equips elèctrics interiors i equips de xarxa, danys en equips o components, víctimes, transferència o emmagatzematge de dades d'interferència o pèrdua, o fins i tot fabricació d'equips electrònics per produir un mal funcionament o pausa, paràlisi temporal, transmissió de dades del sistema interrupció, LAN i wan. El seu dany és sorprenent, la pèrdua indirecta és més que la pèrdua econòmica directa en general. Els equips de protecció contra llamps són a través de l’electricitat i altres tecnologies modernes per evitar que els llamps afectin l’equip.

Equips de protecció contra llamps

Quan la gent sap que el tro és un fenomen elèctric, el seu culte i la por al tro desapareixen gradualment i comencen a observar aquest misteriós fenomen natural des d’una perspectiva científica, amb l’esperança d’utilitzar o controlar l’activitat dels llamps en benefici de la humanitat. Franklin va prendre el lideratge en tecnologia fa més de 200 anys va llançar un desafiament al tro, va inventar que el parallamps és probable que sigui el primer dels productes de protecció contra el llamp, de fet, quan Franklin va inventar el parallamps és que la punta del La funció de barres metàl·liques es pot integrar a la càrrega-descàrrega de núvols de trons, redueix el camp elèctric del tro entre el núvol i la terra fins al nivell de la ruptura de l’aire, per evitar l’aparició de llamps, de manera que el parallamps ha d’assenyalar els requisits. Però les investigacions posteriors van demostrar que el parallamps no és capaç d’evitar l’aparició de llamps, el parallamps, pot prevenir els llamps, ja que un imponent canvi del camp elèctric atmosfèric, fa que una gamma de núvols de trons sigui sempre a la descàrrega del llamp, és a dir, el parallamps és més fàcil que altres objectes que l’envolten per respondre al parpelleig, la protecció del parallamps és atropellada pels llamps i altres objectes, és el principi de protecció contra el llamp. Altres estudis han demostrat que l'efecte de contacte del parallamps del parallamps està gairebé relacionat amb la seva alçada, però no relacionat amb el seu aspecte, cosa que significa que el parallamps no està necessàriament apuntat. Ara, en el camp de la tecnologia de protecció contra llamps, aquest tipus de dispositiu de protecció contra llamps s’anomena receptor de llamps.

Equips de protecció contra llamps i desenvolupament

L’ús generalitzat de l’electricitat ha promogut el desenvolupament de productes de protecció contra raigs. Quan les xarxes de transmissió d’alta tensió proporcionen energia i il·luminació per a milers de llars, els llamps també posen en perill els equips de transmissió i transformació d’alta tensió. La línia d’alta tensió s’aixeca, la distància és llarga, el terreny és complex i el llamp és fàcil de colpejar. L’abast de protecció del parallamps no és suficient per protegir milers de quilòmetres de línies de transmissió. Per tant, la línia de protecció contra llamps ha emergit com un nou tipus de receptor de llamps per protegir les línies d’alta tensió. Després de protegir la línia d’alta tensió, l’equip d’alimentació i distribució connectat a la línia d’alta tensió continua sent danyat per la sobretensió. Es constata que això es deu al "llamp inducció". (Els llamps inductius són induïts per llamps directes en els conductors metàl·lics propers. Els llamps inductius poden envair el conductor mitjançant dos mètodes de detecció diferents. Primer, la inducció electrostàtica: quan s’acumula la càrrega al núvol, el conductor proper també induirà a la càrrega oposada , quan toca el llamp, la càrrega a la tempesta de núvols s’allibera ràpidament i l’electricitat estàtica del conductor que està lligat pel camp elèctric de la nuvolada també fluirà al llarg del conductor per trobar el canal d’alliberament, que formarà electricitat al pols del circuit El segon és la inducció electromagnètica: quan la tempesta descarrega, el corrent llampec que canvia ràpidament genera un fort camp electromagnètic transitori al seu voltant, que produeix una elevada força electromotriu induïda al conductor proper. Els estudis han demostrat que la pujada causada per la inducció electrostàtica és vegades superior a la pujada causada per la inducció electromagnètica . Thunderbolt indueix un augment de la línia d’alta tensió i es propaga al llarg del cable fins als equips de distribució de cabell i energia que hi estan connectats. Quan el voltatge de resistència d’aquests dispositius sigui baix, el llamp induït el deteriorarà. Per suprimir la pujada del cable, es va inventar un descargador de línies.

Els primers arrestadors de línia eren buits a l’aire lliure. La tensió de ruptura de l'aire és molt alta, aproximadament 500kV / m, i quan es descompon per alta tensió, només té uns pocs volts de baixa tensió. Utilitzant aquesta característica de l’aire, es va dissenyar un desconectador primerenc. Un extrem d’un cable estava connectat a la línia elèctrica, un extrem de l’altre cable estava connectat a terra i l’altre extrem dels dos cables estava separat per una certa distància per formar dos buits d’aire. L’elèctrode i la distància entre espais determinen la tensió de ruptura de l’aparell. La tensió de ruptura ha de ser lleugerament superior a la tensió de treball de la línia elèctrica. Quan el circuit funciona normalment, el buit d’aire equival a un circuit obert i no afectarà el funcionament normal de la línia. Quan s’invaeix la sobretensió, la bretxa d’aire es trenca, la sobretensió es fixa a un nivell molt baix i la sobrecorrent també es descarrega al terra a través de la bretxa d’aire, aconseguint així la protecció del pararrayos. Hi ha massa mancances en la bretxa oberta. Per exemple, la tensió de ruptura es veu molt afectada pel medi ambient; la descàrrega d'aire oxidarà l'elèctrode; després de formar-se l'arc d'aire, es necessiten diversos cicles de corrent altern per extingir-lo, cosa que pot provocar una fallada del pararrayos o una línia. Els tubs de descàrrega de gas, els descarregadors de tubs i els descarregadors magnètics de cop desenvolupats en el futur han superat en gran part aquests problemes, però encara es basen en el principi de descàrrega de gas. Els desavantatges inherents dels descarregadors de descàrrega de gas són el voltatge de ruptura d’impacte elevat; retard llarg de descàrrega (nivell de microsegon); forma d'ona de tensió residual pronunciada (dV / dt és gran). Aquestes deficiències determinen que els descarregadors de descàrrega de gas no siguin molt resistents als equips elèctrics sensibles.

El desenvolupament de la tecnologia de semiconductors ens proporciona nous materials de protecció contra llamps, com ara els díodes Zener. Les seves característiques de volt-amperi estan en línia amb els requisits de protecció contra llamps de la línia, però la seva capacitat per passar el corrent del llamp és feble, de manera que els tubs reguladors normals no es poden utilitzar directament. pararrayos. Semiconductor primerenc El paraparres és un paraparres de material de carbur de silici, que té característiques similars de volt-amperi al tub de Zener, però que té una forta capacitat per passar corrent de llamp. No obstant això, el varistor de semiconductor d'òxid de metall (MOV) s'ha descobert molt ràpidament, i les seves característiques de volt-amperes són millors i té molts avantatges, com ara un temps de resposta ràpid i una gran capacitat de corrent. Per tant, els descarregadors de línia MOV s’utilitzen actualment àmpliament.

Amb el desenvolupament de la comunicació, s'han produït molts descàrregues per a línies de comunicació. A causa de les limitacions dels paràmetres de transmissió de la línia de comunicació, aquests paradors haurien de tenir en compte els factors que afecten els paràmetres de transmissió, com ara la capacitat i la inductància. No obstant això, el seu principi de protecció contra raigs és bàsicament el mateix que MOV.

Tipus / Equips de protecció contra llamps

Els equips de protecció contra llamps es poden dividir aproximadament en tipus: dispositiu de protecció contra llamps d’alimentació, endoll de protecció elèctrica i protectors de línies d’alimentació d’antenes, descarregadors de senyal, eines de prova de protecció contra llamps, dispositius de protecció contra llamps per a sistemes de mesura i control i protectors de terra.

El parallamps de subministrament elèctric es divideix en tres nivells: B, C i D. Segons l'estàndard IEC (Comissió Electrotècnica Internacional) per a la teoria de la protecció contra llamps de zones i la protecció de diversos nivells, la protecció contra llamps de classe B pertany al primer dispositiu de protecció contra llamps de nivell i es pot aplicar a l'armari principal de distribució d'energia de l'edifici; El llamp s’aplica a l’armari de distribució de sucursals de l’edifici; la classe D és un dispositiu de protecció contra llamps de tercer nivell, que s’aplica a la part frontal d’equips importants per protegir finament l’equip.

El descàrrega de senyals de la línia de comunicació es divideix en nivells B, C i F segons els requisits de la IEC 61644. Nivell de protecció bàsica de protecció base (nivell de protecció aspre), nivell C (protecció combinada) nivell de protecció integral, classe F (mitjà i fi) protecció) nivell de protecció mitjà i fi.

Dispositius de mesura i control / Equips de protecció contra llamps

Els dispositius de mesura i control tenen una àmplia gamma d'aplicacions, com ara plantes de producció, gestió d'edificis, sistemes de calefacció, dispositiu d'alerta, etc. Les sobretensions causades per llamps o altres causes no només causen danys al sistema de control, sinó que també causen danys a costosos convertidors. i sensors. El fracàs del sistema de control sovint provoca pèrdues de productes i impacte en la producció. Les unitats de mesura i control solen ser més sensibles que les reaccions del sistema de potència a sobretensions. A l’hora de seleccionar i instal·lar un pararrayos en un sistema de mesura i control, cal tenir en compte els següents factors:

1, la tensió màxima de funcionament del sistema

2, el corrent de treball màxim

3, la freqüència màxima de transmissió de dades

4, si es permet que augmenti el valor de la resistència

5, si el cable s’importa des de l’exterior de l’edifici i si l’edifici té un dispositiu de protecció contra llamps extern.

Descarregador de baixa tensió / equips de protecció contra llamps

L’anàlisi de l’antic departament de correus i telecomunicacions mostra que el 80% dels accidents de llamp de l’estació de comunicació són causats per la intrusió de l’ona llampec a la línia elèctrica. Per tant, els descarregadors de corrent altern de baixa tensió es desenvolupen molt ràpidament, mentre que els descarregadors principals amb materials MOV ocupen una posició dominant al mercat. Hi ha molts fabricants d’aparelladors MOV, i les diferències dels seus productes es mostren principalment a:

Capacitat de flux

La capacitat de flux és el corrent de llamp màxim (8 / 20μs) que pot suportar l’aparell. La Norma tècnica per a la protecció contra llamps del sistema d’enginyeria de comunicacions de la Indústria de la Informació del Ministeri d’Informació estipula la capacitat de cabal del pararrayos per al subministrament d’energia. El descarregador de primer nivell és superior a 20KA. Tanmateix, la capacitat de pujada actual de l’aparellador al mercat és cada vegada més gran. El descarregador gran que transporta corrent no es fa malbé fàcilment amb els llamps. S'incrementa el nombre de vegades que es tolera el petit corrent de llamp i la tensió residual també es redueix lleugerament. S’adopta la tecnologia paral·lela redundant. L'aparell també millora la protecció de l'habilitat. No obstant això, els danys de l’arrestador no sempre són causats per llamps.

En l'actualitat, s'ha proposat que s'utilitzi una ona de corrent de 10/350 μs per detectar un pararrayos. El motiu és que les normes IEC1024 i IEC1312 utilitzen una ona de 10/350 μs quan descriuen una ona de llamp. Aquesta afirmació no és exhaustiva, perquè l’ona de corrent de 8 / 20μs encara s’utilitza en el càlcul coincident de l’aparell a IEC1312 i l’ona de 8 / 20μs també s’utilitza a la IEC1643 “SPD” - Principi de selecció ”S’utilitza com a corrent principal forma d'ona per a la detecció del descàrrega (SPD). Per tant, no es pot dir que la capacitat de cabal del descarregador amb l’ona de 8/20 μs estigui obsoleta i no es pot dir que la capacitat de cabal de l’aparell amb l’ona de 8/20 μs no compleixi les normes internacionals.

Protegiu el circuit

La fallada de l’aparell MOV és curtcircuitada i oberta. Un corrent de llamp potent pot danyar el descarregador i formar un error en circuit obert. En aquest moment, la forma del mòdul de descàrrega sovint es destrueix. L'aparell també pot disminuir la tensió de funcionament a causa de l'envelliment del material durant molt de temps. Quan la tensió de funcionament baixa per sota de la tensió de treball de la línia, el parapant augmenta el corrent altern i el parapant genera calor, que acabarà destruint les característiques no lineals del dispositiu MOV, cosa que provocarà un curtcircuit parcial del paraparres. cremar. Es pot produir una situació similar a causa d’un augment de la tensió de funcionament causat per una fallada de la línia elèctrica.

El defecte del circuit obert de l’aparell no afecta la font d’alimentació. Per esbrinar-lo, cal comprovar la tensió de funcionament, de manera que s’ha de revisar regularment l’aparell.

La falla de curtcircuit de l’aparell afecta la font d’alimentació. Quan la calor sigui intensa, es cremarà el filferro. Cal protegir el circuit d’alarma per garantir la seguretat de l’alimentació. Antigament, el fusible estava connectat en sèrie al mòdul de descàrrega, però el fusible ha de garantir el corrent de llamp i el corrent de curtcircuit que es volen bufar. És difícil d’aplicar tècnicament. En particular, el mòdul de descàrrega està curtcircuitat en la seva majoria. El corrent que flueix durant el curtcircuit no és gran, però el corrent continu és suficient per provocar un escalfament sever del parallamps que s’utilitza principalment per descarregar el corrent de pols. El dispositiu de desconnexió de temperatura que va aparèixer més tard va solucionar millor aquest problema. Es va detectar el curtcircuit parcial de l’aparell configurant la temperatura de desconnexió del dispositiu. Un cop desconnectat automàticament el dispositiu de calefacció, es van donar els senyals d’alarma lleugers, elèctrics i acústics.

Tensió residual

La Norma tècnica per a la protecció contra llamps del sistema d’enginyeria de comunicacions (YD5078-98) del Ministeri d’Informació de la Indústria de la Informació (YD2.5-3.5) ha establert requisits específics per a la tensió residual dels descarregadors a tots els nivells. Cal dir que els requisits estàndard s’aconsegueixen fàcilment. La tensió residual de l’aparell MOV és de XNUMX-XNUMX vegades. La diferència de tensió residual del descargador monopàsia paral·lel directe no és gran. La mesura per reduir la tensió residual consisteix a reduir la tensió de funcionament i augmentar la capacitat de corrent de l’aparell, però la tensió de funcionament és massa baixa i augmentaran els danys de l’aparell causats per la font d’alimentació inestable. Alguns productes estrangers van entrar al mercat xinès en una etapa inicial, la tensió de funcionament era molt baixa i, posteriorment, va augmentar considerablement la tensió de funcionament.

La tensió residual es pot reduir mitjançant un descargador de dues etapes.

Quan l’ona de llamp envaeix, l’aparell 1 es descarrega i la tensió residual generada és V1; el corrent que flueix a través de l’aparell 1 és I1;

La tensió residual de l’aparell 2 és V2 i el corrent que flueix és I2. Això és: V2 = V1-I2Z

És obvi que la tensió residual de l’aparell 2 és inferior a la tensió residual de l’aparell 1.

Hi ha fabricants que proporcionen un parallamps de dos nivells per a la protecció contra llamps d’alimentació monofàsica, perquè la potència de l’alimentació monofàsica és generalment inferior a 5 kW, el corrent de línia no és gran i la inductància d’impedància és fàcil de bobinar. També hi ha fabricants que proporcionen descarregadors trifàsics de dues etapes. Com que la potència de la font d’alimentació trifàsica pot ser gran, el descarregador és voluminós i car.

A la norma, es requereix instal·lar un parallamps en diverses etapes a la línia elèctrica. De fet, es pot aconseguir l’efecte de reduir la tensió residual, però s’utilitza l’autoinductància del cable per fer la inductància d’impedància d’aïllament entre els paravents a tots els nivells.

La tensió residual de l’aparell és només l’indicador tècnic de l’aparell. La sobretensió aplicada a l’equip també es basa en la tensió residual. S’afegeix la tensió addicional generada pels dos conductors del parallamps connectats a la línia elèctrica i al cable de terra. Per tant, es realitza la instal·lació correcta. Els descarregadors també són una mesura important per reduir la sobretensió dels equips.

Altres equips de protecció contra raigs

L'aparell també pot proporcionar comptadors de llamps, interfícies de control i diferents mètodes d'instal·lació segons les necessitats de l'usuari.

Descarregador de línies de comunicació

Els requisits tècnics del parallamps per a les línies de comunicació són elevats, ja que, a més de complir els requisits de la tecnologia de protecció contra llamps, cal garantir que els indicadors de transmissió compleixin els requisits. A més, els equips connectats a la línia de comunicació tenen una tensió de resistència baixa i la tensió residual del dispositiu de protecció contra llamps és estricta. Per tant, és difícil seleccionar el dispositiu de protecció contra llamps. El dispositiu de protecció contra llamps de la línia de comunicació ideal hauria de tenir poca capacitat, baixa tensió residual, gran flux de corrent i resposta ràpida. Obbviament, els dispositius de la taula no són ideals. El tub de descàrrega es pot utilitzar per a gairebé totes les freqüències de comunicació, però la seva capacitat de protecció contra raigs és feble. Els condensadors MOV són grans i només són adequats per a la transmissió d'àudio. La capacitat dels televisors per suportar el corrent de llamps és feble. Efectes protectors. Els diferents dispositius de protecció contra llamps tenen diferents formes d’ona de tensió residual sota l’impacte de les ones de corrent. Segons les característiques de la forma d'ona de tensió residual, el paraparres es pot dividir en un tipus d'interruptor i un tipus límit de tensió, o bé es poden combinar els dos tipus per fer la força i evitar el curt.

La solució és fer servir dos dispositius diferents per formar un descarregador de dues etapes. El diagrama esquemàtic és el mateix que el descargador de dues etapes de la font d'alimentació. Només la primera etapa utilitza un tub de descàrrega, la resistència d’aïllament intermedi utilitza una resistència o PTC i la segona etapa utilitza un TVS, de manera que es pot exercir la longitud de cada dispositiu. Un paracaigudistes com aquest pot arribar fins a unes poques desenes de MHZ.

Els descarregadors de freqüència més alta utilitzen principalment tubs de descàrrega, com ara alimentadors mòbils i alimentadors d’antenes de cerca, en cas contrari és difícil complir els requisits de transmissió. També hi ha productes que utilitzen el principi d’un filtre de pas alt. Com que l’espectre energètic d’una ona llampec es concentra entre diversos quilohertz i diversos centenars de kilohertz, la freqüència de l’antena és molt baixa i el filtre és fàcil de fabricar.

El circuit més senzill consisteix a connectar un petit inductor de nucli en paral·lel amb el cable de nucli d’alta freqüència per formar un desconnexor de filtre de pas alt. Per a l'antena de comunicació de freqüència puntual, també es pot utilitzar una línia de curtcircuit de quart d'onada per formar un filtre de pas de banda i l'efecte de protecció contra llamps és millor, però ambdós mètodes curtcircuitaran la CC transmesa a la línia d'alimentació de l'antena , i l'abast d'aplicacions és limitat.

Dispositiu de posada a terra

La connexió a terra és la base de la protecció contra raigs. El mètode de connexió a terra especificat per la norma és utilitzar pals de terra horitzontals o verticals amb perfils metàl·lics. En zones amb una forta corrosió, es pot utilitzar la galvanització i la secció transversal dels perfils metàl·lics per resistir la corrosió. També es poden utilitzar materials no metàl·lics. El conductor actua com un pol de terra, com ara un elèctrode de terra de grafit i un elèctrode de terra de ciment Portland. Un mètode més raonable és utilitzar el reforç bàsic de l'arquitectura moderna com a pol de terra. A causa de les limitacions de la protecció contra llamps en el passat, es subratlla la importància de reduir la resistència a terra. Alguns fabricants han introduït diversos productes de connexió a terra, afirmant reduir la resistència del sòl. Com ara reductor de resistència, elèctrode de terra de polímer, elèctrode de terra no metàl·lic, etc.

De fet, en termes de protecció contra llamps, la comprensió de la resistència a la terra ha canviat, els requisits per al disseny de la xarxa de connexió a terra són elevats i els requisits de resistència es relaxen. A GB50057-94, només es destaquen les formes de xarxa de connexió a terra de diversos edificis. No hi ha cap requisit de resistència, perquè en la teoria de protecció contra raigs del principi equipotencial, la xarxa de terra és només un punt de referència potencial potencial, no un punt potencial zero absolut. La forma de la xarxa de terra és necessària per a necessitats equipotencials i el valor de resistència no és lògic. Per descomptat, no hi ha res dolent en obtenir una resistència a terra baixa quan les condicions ho permetin. A més, la font d'alimentació i la comunicació tenen requisits per a la resistència a terra, que està més enllà de l'abast de la tecnologia de protecció contra raigs.

La resistència a terra es relaciona principalment amb la resistivitat del sòl i la resistència de contacte entre el sòl i el sòl. També es relaciona amb la forma i el nombre del terreny en formar el terreny. El reductor de resistència i diversos elèctrodes de terra no són res per millorar la resistència de contacte o el contacte entre el terra i el sòl. àrea. No obstant això, la resistivitat del sòl juga un paper decisiu i les altres són relativament fàcils de canviar. Si la resistivitat del sòl és massa alta, només el mètode d’enginyeria per canviar el sòl o millorar-lo pot ser eficaç i és difícil treballar amb altres mètodes.

La protecció contra llamps és un tema antic, però encara evoluciona. Cal dir que no hi ha cap producte per provar. Encara hi ha moltes coses per explorar en la tecnologia de protecció contra raigs. En l’actualitat, el mecanisme de generació d’energia dels llamps encara no està clar. La investigació quantitativa sobre la inducció del llamp també és molt feble. Per tant, també s’estan desenvolupant productes de protecció contra raigs. Alguns productes nous reivindicats pels productes antiparasol, cal provar-los a la pràctica amb actitud científica i desenvolupar-los en teoria. Atès que el llamp en si és un petit esdeveniment de probabilitat, requereix molta anàlisi estadística a llarg termini per obtenir resultats beneficiosos, cosa que requereix la col·laboració de totes les parts.