Hi ha diversos problemes importants en el present SPD del dispositiu de protecció contra sobretensions

Hi ha diversos problemes importants en el present SPD del dispositiu de protecció contra sobretensions

1. Classificació de les formes d'ona de prova

Per a la prova SPD del dispositiu de protecció contra sobretensions, hi ha un ferotge debat a casa i a l'estranger sobre les categories de proves de classe I (classe B, tipus 1), principalment sobre el mètode de simulació de la descàrrega directa d'un impuls llampec, la disputa entre els comitès IEC i IEEE :

(1) IEC 61643-1, a la prova de corrent de sobretensió de classe I (classe B, tipus 1) del dispositiu de protecció contra sobretensions, la forma d'ona de 10 / 350µs és una forma d'ona de prova.

(2) IEEE C62.45 'Dispositius de protecció contra sobretensions de baixa tensió IEEE - Part 11 Dispositius de protecció contra sobretensions connectats a sistemes d'alimentació de baixa tensió - Requisits i mètodes de prova' defineix la forma d'ona de 8 / 20µs com a forma d'ona de prova.

Els aprovadors de la forma d'ona de 10 / 350µs creuen que, per tal de garantir una protecció del 100% durant els llamps, s'han d'utilitzar els paràmetres de llamp més greus per provar els equips de protecció contra llamps. Utilitzeu una forma d'ona de 10 / 350µs per detectar LPS (Lightning Protection System) per assegurar-vos que no es faci malbé físicament. I els defensors de la forma d'ona de 8 / 20µs creuen que després de més de 50 anys d'ús, la forma d'ona mostra una taxa d'èxit molt alta.

L'octubre del 2006, representants rellevants de l'IEC i IEEE van coordinar i enumerar diversos temes per a la investigació.

La font d'alimentació GB18802.1 SPD té formes d'ona de prova de classificacions de classes I, II i III, vegeu la taula 1.

Taula 1: categories de proves de nivell I, II i III

Els Estats Units han considerat dues situacions en les tres últimes normes següents:
IEEE C62.41. 1 "Guia IEEE sobre l'entorn de sobretensions en circuits de potència de CA de baixa tensió (1000V i menys)", 2002
IEEE C62.41. 2 "IEEE sobre la caracterització pràctica recomanada de sobretensions en circuits de potència de baixa tensió (1000V i menys)", 2002
IEEE C62.41. 2 "IEEE sobre pràctica recomanada en proves de sobretensions per a equips connectats a circuits de potència de CA de baixa tensió (1000V i menys)", 2002

Situació 1: el llamp no colpeja directament l’edifici.
Situació 2: és una cosa poc freqüent: un llamp cau directament en un edifici o el terra al costat d’un edifici és copejat per un llamp.

La taula 2 recomana formes d’ona representatives aplicables i la taula 3 proporciona els valors d’intensitat corresponents a cada categoria.
Taula 2: Ubicació AB C (cas 1) Formes d'ona de prova d'impacte estàndard i addicionals aplicables i resum dels paràmetres del cas 2.

Taula 3: situació SPD a la sortida 2 Contingut de la prova ^{A, B}

Nota:
R. Aquesta prova es limita al SPD instal·lat a la sortida, que és diferent dels estàndards i formes d'ona addicionals esmentades en aquesta recomanació, excepte el SPD.
B. Els valors anteriors s'apliquen a cada prova de fase de SPD multifase.
C. L’experiència d’operació de camp amb èxit de SPD amb C inferior al nivell d’exposició 1 indica que es poden seleccionar paràmetres més baixos.

"No hi ha cap forma d'ona específica que pugui representar tots els entorns de sobretensions, de manera que el món real complex s'ha de simplificar en algunes formes d'ona de prova estàndard fàcils de manejar. Per aconseguir-ho, els entorns de sobretensió es classifiquen per proporcionar tensió i corrent de sobretensió. La forma d'ona i l'amplitud es seleccionen de manera que siguin adequats per avaluar les diferents capacitats de resistència dels equips connectats a la font d'alimentació de CA de baixa tensió i la resistència i cal coordinar adequadament l’entorn de les onades ”.

"El propòsit d'especificar les formes d'ona de prova de classificació és proporcionar als dissenyadors i usuaris d'equips formes d'ona de prova de sobretensió estàndard i addicionals i els nivells d'entorn de sobretensions corresponents. Els valors recomanats per a les formes d’ona estàndard són resultats simplificats obtinguts de l’anàlisi d’una gran quantitat de dades de mesura. La simplificació permetrà una especificació repetible i eficaç de la resistència a la sobretensió dels equips connectats a fonts d'alimentació de CA de baixa tensió. "

Les ones de tensió i corrent utilitzades per a la prova de tensió límit d’impulsos SPD de xarxes de telecomunicacions i senyals es mostren a la taula 4.

Taula 4: Prova de tensió i ona d'impacte actual (Taula 3 de GB18802-1)

Nota: L'impacte s'aplica entre la terminal de línia i la terminal comuna. Si la prova entre terminals de línia es determina segons la idoneïtat. El SPD per a la font d'alimentació i el SPD per a les xarxes de telecomunicacions i senyals haurien de formular una forma d'ona de prova estàndard unificada que es pugui fer coincidir amb la tensió de resistència de l'equip.

2. Tipus d’interruptor de tensió i límit de tensió

A la història a llarg termini, el tipus de commutació de tensió i el tipus de limitació de tensió són el desenvolupament, la competència, la complementació, la innovació i la reurbanització. El tipus d’espai d’aire del tipus d’interruptor de tensió s’ha utilitzat àmpliament en les darreres dècades, però també exposa diversos defectes. Ells són:

(1) El primer nivell (nivell B) que utilitzava un SPD de 10 / 350µs de tipus gap gap va provocar un gran nombre de registres d'equips de comunicacions de l'estació base de danys per raigs massius.

(2) A causa del llarg temps de resposta de la bretxa SPD al llamp, quan l'estació base només té bretxa SPD, i no s'utilitza cap altre SPD per a la protecció de segon nivell (nivell C), el corrent de llamp pot causar sensibilitat als llamps danys dels dispositius del dispositiu.

(3) Quan l'estació base utilitza protecció de dos nivells B i C, el temps de resposta lent del SDP a l'espurna pot provocar que tots els corrents de llamp passin pel protector de limitació de voltatge de nivell C, cosa que provoca que el protector de nivell C danyat per un llamp.

(4) Pot haver-hi un punt cec de descàrrega d’espurna entre la cooperació energètica entre el tipus de bretxa i el tipus de limitació de pressió (el punt cec significa que no hi ha una descàrrega d’espurna a la bretxa de descàrrega), donant lloc al tipus de bretxa d’espurna SPD no actua i el protector de segon nivell (nivell C) ha de suportar més. El corrent de llamp va provocar que el protector de nivell C es danyés per un llamp (limitat per l'àrea de l'estació base, la distància de desacoblament entre els dos pols SPD requereix uns 15 metres). Per tant, és impossible que el primer nivell adopti un SPD de tipus gap per cooperar eficaçment amb el SPD de nivell C.

(5) La inductància es connecta en sèrie entre els dos nivells de protecció per formar un dispositiu de desacoblament per resoldre el problema de la distància de protecció entre els dos nivells de SPD. Pot haver-hi un punt cec o un problema de reflexió entre tots dos. Segons la introducció: “La inductància s’utilitza com a component d’esgotament i forma d’ona. La forma té una estreta relació. Per a les formes d’ona llargues de mig valor (com ara 10 / 350µs), l’efecte de desacoblament de l’inductor no és molt eficaç (el tipus de bretxa més l’inductor no poden complir els requisits de protecció de diferents espectres de llamps quan cauen els llamps). Quan es consumeixen components, s’ha de tenir en compte el temps de pujada i el valor màxim de la tensió de sobretensió ”. A més, fins i tot si s’afegeix la inductància, no es pot resoldre el problema de la tensió SPD de tipus gap fins a uns 4 kV, i l’operació de camp demostra que després que el SPD tipus gap i la combinació de tipus SPD es connectin en sèrie, el C- el mòdul de nivell 40kA instal·lat dins de la font d’alimentació de commutació perd el SPD Hi ha nombrosos registres d’haver estat destruït pels llamps.

(6) Els valors di / dt i du / dt de SPD de tipus gap són molt grans. Es nota especialment l’impacte sobre els components de semiconductors de l’equip protegit darrere del SPD de primer nivell.

(7) SPD gap d'espurna sense funció d'indicació de deteriorament

(8) El SPD tipus spark gap no pot realitzar les funcions d'alarma de danys i senyalització remota d'errors (actualment només es pot realitzar mitjançant LED per indicar l'estat de funcionament del seu circuit auxiliar i no reflecteix el deteriorament i el dany de la sobretensió del llamp protector), de manera que ho és per a les estacions base sense vigilància, el SPD intermitent no es pot aplicar eficaçment.

En resum: des de la perspectiva de paràmetres, indicadors i factors funcionals com la pressió residual, la distància de desacoblament, el gas espurna, el temps de resposta, sense alarma de danys i la senyalització remota sense falla, l’ús de SPD gap d’espurna a l’estació base amenaça Problemes del funcionament segur del sistema de comunicació.

No obstant això, amb el desenvolupament continu de la tecnologia, el SPD de tipus spark gap continua superant les seves pròpies deficiències, l'ús d'aquest tipus de SPD també posa de manifest els majors avantatges. En els darrers 15 anys, s’ha dut a terme molta investigació i desenvolupament sobre el tipus de bretxa aèria (vegeu la taula 5):

En termes de rendiment, la nova generació de productes té els avantatges d’un baix voltatge residual, una gran capacitat de cabal i una mida petita. Mitjançant l’aplicació de la tecnologia de desencadenament de micro-gap, pot realitzar la coincidència de la distància “0” amb el SPD limitador de pressió i la combinació del SPD limitador de pressió. També compensa la manca de capacitat de resposta i optimitza enormement l’establiment de sistemes de protecció contra raigs. En termes de funció, la nova generació de productes pot garantir el funcionament segur de tot el producte mitjançant el control del funcionament del circuit de disparador. S'instal·la un dispositiu de desconnexió tèrmica a l'interior del producte per evitar la crema de la carcassa exterior; s'adopta una tecnologia de gran distància d'obertura al conjunt d'elèctrodes per evitar el flux continu després de zero creuaments. Al mateix temps, també pot proporcionar una funció d'alarma de senyal remota per seleccionar la mida equivalent dels impulsos de llamps i perllongar la vida útil.

Taula 5: desenvolupament típic de la bretxa

S / N	Anys	Característiques principals	Comentaris
1	1993	Establir un buit en forma de "V" que canviï de petit a gran i establir un aïllant de descàrrega fina al llarg de l'extrem de la vall com a aïllament per ajudar a obtenir una baixa tensió de funcionament i descàrrega fins a la bretxa, mitjançant l'elèctrodes i l'estructura de l'espai i les propietats del material el 1993 Conduir l'arc cap a l'exterior, formant una condició intermitent i apagant l'arc. Els descarregadors de tipus gap inicial tenien un alt voltatge de ruptura i una gran dispersió.
2	1998	L’ús d’un circuit d’activació electrònic, especialment l’ús d’un transformador, realitza la funció d’activació auxiliar. Pertany a la bretxa de descàrrega activada activada, que és una actualització de la bretxa de descàrrega activada passiva. Redueix efectivament la tensió de ruptura. Pertany al disparador de pols i no és prou estable.
3	1999	La descàrrega de la bretxa s’estimula mitjançant una peça espurna (activada activament per un transformador), l’estructura es dissenya com una estructura semitancada i la bretxa circular o arc en forma de trompa es canvia de petita a gran i la guia d’aire hi ha una ranura lateral per facilitar el dibuix i l’allargament. L’arc elèctric s’extingeix i l’estructura tancada es pot omplir amb gas d’extinció de l’arc. És el desenvolupament de l’elèctrode d’espai de descàrrega primerenca. En comparació amb la bretxa de descàrrega tancada tradicional, el solc en forma d'arc o circular optimitza l'espai i l'elèctrode, cosa que condueix a un volum més petit. La bretxa dels elèctrodes és petita, la capacitat intermitent és insuficient,
4	2004	Cooperar amb la tecnologia d’activació de micro-gap, adoptar la configuració d’elèctrodes a gran distància i la tecnologia d’extinció per arc de refrigeració del canal en espiral, Millorar molt la tecnologia d’activació i la capacitat intermitent, l’ús de la tecnologia d’activació d’energia és més estable i fiable.
5	2004	Optimitzeu el dispositiu de protecció contra llamps per formar un dispositiu de protecció contra sobretensions compost que compleixi els requisits de protecció de classe B i classe C. Els mòduls fets amb buits de descàrrega, els mòduls fets amb elements limitants de tensió, bases i dispositius de deteriorament es combinen de diverses maneres per formar dispositius de protecció contra sobretensió

Mapa de seguiment del desenvolupament

3. Similituds i diferències entre SPD de telecomunicacions i SPD de font d'alimentació

Taula 6: Similituds i diferències entre SPD de telecomunicacions i SPD d’alimentació

Taula 7: Voltatge de treball comú de SPD de comunicació

4. Cooperació entre protecció externa contra corrent i SPD

Requisits de protecció contra sobrecorrent (interruptor o fusible) al seccionador:

(1) Compleix amb GB / T18802.12: 2006 "Dispositiu de protecció contra sobretensions (SPD), part 12: pautes de selecció i ús del sistema de distribució de baixa tensió", "Quan el SPD i el dispositiu de protecció contra sobrecorrent col·laboren, el valor nominal inferior al corrent de descàrrega A, es recomana que el protector de sobreintensitat no funcioni; quan el corrent és superior a In, el protector de sobrecorrent pot funcionar. Per a un protector de sobreintensitat restablible, com un interruptor automàtic, no hauria de ser danyat per aquesta sobretensió. "

(2) El valor de corrent nominal de l’aparell de protecció contra sobrecorrent s’ha de seleccionar segons el corrent màxim de curtcircuit que es pugui generar a la instal·lació de SPD i la capacitat de resistència del corrent de curtcircuit de l’SPD (proporcionada pel fabricant de SPD) ), és a dir, “SPD i la protecció contra sobrecorrent que s’hi connecta. El corrent de curtcircuit (produït quan el SPD falla) del dispositiu és igual o superior al corrent màxim de curtcircuits esperat a la instal·lació. "

(3) S'ha de complir la relació selectiva entre el dispositiu de protecció contra sobrecorrent F1 i el seccionador extern SPD F2 a la presa d'alimentació. El diagrama de cablejat de la prova és el següent:

Els resultats de la investigació són els següents:
(a) La tensió dels interruptors i dels fusibles
U (interruptor automàtic) ≥ 1.1 U (fusible)
U (protector de sobreintensitat SPD +) és la suma vectorial de U1 (protector de sobreintensitat) i U2 (SPD).

(b) La capacitat de corrent de sobretensió que pot suportar el fusible o l’interruptor

Amb la condició que el protector de sobreintensitat no funcioni, busqueu el corrent de sobretensió màxim que puguin suportar el fusible i el disjuntor amb diferents corrents nominals. El circuit de prova és el que es mostra a la figura anterior. El mètode de prova és el següent: el corrent d’entrada d’entrada aplicat és I i el fusible o l’interruptor no funcionen. Quan s'aplica 1.1 vegades el corrent d'entrada I, funciona. Mitjançant experiments, hem trobat alguns valors mínims de corrent nominal necessaris perquè els protectors de sobrecorrent no funcionin sota corrent d'entrada (corrent d'ona de 8 / 20µs o corrent d'ona de 10 / 350µs). Veure taula:

Taula 8: El valor mínim del fusible i del disjonctor sota el corrent d'entrada amb una forma d'ona de 8 / 20µs

Taula 9: El valor mínim del fusible i del disjuntor no funciona sota el corrent de pujada de 10 / 350µs