Zařízení na ochranu před bleskem

Zařízení na ochranu před bleskem je pomocí moderní elektřiny a dalších technologií zabráněno úderu blesku do zařízení. Zařízení na ochranu před bleskem lze rozdělit na výkonovou ochranu před bleskem, zásuvku na ochranu napájení, ochranu anténního napáječe, ochranu před signálním bleskem, zkušební nástroje pro ochranu před bleskem, ochranu proti blesku v měřicím a řídicím systému, ochranu proti zemnímu pólu.

Podle teorie subplošné ochrany před bleskem a víceúrovňové ochrany podle normy IEC (mezinárodní elektrotechnická komise) patří ochrana před bleskem úrovně b k zařízení ochrany před bleskem první úrovně, které lze použít na hlavní rozvodnou skříň v budova; Třída C patří k zařízení ochrany před bleskem druhé úrovně, které se používá v rozvodné skříni sub-obvodu budovy; Třída D je bleskojistka třetí třídy, která se aplikuje na přední část důležitého zařízení pro jemnou ochranu.

Přehled / Ochrana před bleskem

V dnešní informační době je počítačová síť a komunikační zařízení stále sofistikovanější, její pracovní prostředí je stále náročnější a hromy a blesky a okamžité přepětí velkých elektrických zařízení budou stále častěji napájeny elektrickým proudem, anténou, rádiový signál k odesílání a přijímání vedení zařízení do vnitřních elektrických zařízení a síťových zařízení, poškození zařízení nebo součástí, ztráty, přenos nebo ukládání dat rušení nebo ztráty, nebo dokonce k tomu, aby elektronická zařízení způsobovala nesprávnou funkci nebo pozastavení, dočasnou paralýzu, přenos dat systému přerušení, LAN a ubývání. Jeho poškození je zarážející, nepřímá ztráta je více než přímá ekonomická ztráta obecně. Zařízení na ochranu před bleskem je pomocí moderní elektřiny a dalších technologií zabráněno úderu blesku do zařízení.

Výměna / Ochrana před bleskem

Když lidé vědí, že hrom je elektrický fenomén, jejich uctívání a strach z hromu postupně mizí a začnou tento tajemný přírodní jev pozorovat z vědeckého hlediska v naději, že použijí nebo ovládnou bleskovou činnost ve prospěch lidstva. Franklin se ujal vedení v technologii před více než 200 lety zahájil výzvu k hromu, vynalezl bleskosvod, pravděpodobně bude prvním z produktů na ochranu před bleskem, ve skutečnosti, když Franklin vynalezl bleskosvod, je špičkou funkce kovových prutů může být integrována do výboje bouřkového mraku, snižovat elektrické pole hromu mezi mrakem a zemí na úroveň rozpadu vzduchu, aby nedocházelo k výskytu blesku, proto musí být požadavky na bleskosvod vyznačeny. Ale později výzkum ukázal, že hromosvod není schopen zabránit výskytu blesku, bleskosvod, může zabránit blesku, protože tyčící se změnilo atmosférické elektrické pole, způsobí, že řada bouřkových mraků je vždy k výboji blesku, to znamená, bleskosvod snáze než jiné objekty v jeho okolí odpovídá na blesk, ochrana blesku zasažená bleskem a jinými předměty, to je princip ochrany blesku před bleskosvodem. Další studie ukázaly, že účinek kontaktu blesku s bleskosvodem téměř souvisí s jeho výškou, ale nesouvisí s jeho vzhledem, což znamená, že bleskosvod nemusí být nutně špičatý. Nyní v oblasti technologie ochrany před bleskem se tento druh zařízení na ochranu před bleskem nazývá bleskový receptor.

Vývoj / Ochrana před bleskem

Široké používání elektřiny podpořilo vývoj přípravků na ochranu před bleskem. Když vysokonapěťové přenosové sítě poskytují energii a osvětlení pro tisíce domácností, blesk také výrazně ohrožuje vysokonapěťové přenosové a transformační zařízení. Vedení vysokého napětí je postaveno vysoko, vzdálenost je dlouhá, terén je složitý a snadno jej zasáhne blesk. Rozsah ochrany bleskosvodu nestačí k ochraně tisíců kilometrů přenosových vedení. Proto se vedení ochrany před bleskem ukázalo jako nový typ bleskového receptoru pro ochranu vedení vysokého napětí. Poté, co je vedení vysokého napětí chráněno, je napájecí a distribuční zařízení připojené k vedení vysokého napětí stále poškozeno přepětím. Je zjištěno, že je to způsobeno „indukčním bleskem“. (Indukční blesk je indukován přímými údery blesku do blízkých kovových vodičů. Induktivní blesk může napadnout vodič dvěma různými způsoby snímání. Za prvé, elektrostatická indukce: když se hromadí náboj v bouřkovém mraku, blízký vodič bude také indukovat Na opačném náboji , když blesk udeří, náboj v bouřkovém mraku se rychle uvolní a statická elektřina ve vodiči, který je vázán elektrickým polem bouřkového mraku, bude také proudit po vodiči, aby našel uvolňovací kanál, který vytvoří elektřinu v obvodovém impulsu . Druhým je elektromagnetická indukce: když se bouřkový mrak vybije, rychle se měnící bleskový proud vytváří kolem něj silné přechodné elektromagnetické pole, které produkuje vysokou indukovanou elektromotorickou sílu v blízkém vodiči. Studie ukázaly, že ráz způsobený elektrostatickou indukcí je několik krát větší než nárůst způsobený elektromagnetickou indukcí . Thunderbolt indukuje přepětí na vysokonapěťovém vedení a šíří se po drátu do připojeného vlasového a distribučního zařízení. Pokud je výdržné napětí těchto zařízení nízké, dojde k poškození indukovaným bleskem. Aby se potlačil nárůst drátu, byl vynalezen jistič vedení A.

Předčasné zachycovače vedení byly mezery pod širým nebem. Průrazné napětí vzduchu je velmi vysoké, přibližně 500 kV / m, a když je rozděleno vysokým napětím, má pouze několik voltů nízkého napětí. Pomocí této charakteristiky vzduchu byl navržen předčasný svodič vedení. Jeden konec jednoho drátu byl připojen k elektrickému vedení, jeden konec druhého drátu byl uzemněn a druhý konec dvou drátů byl oddělen určitou vzdáleností, aby se vytvořily dvě vzduchové mezery. Elektroda a vzdálenost mezery určují průrazné napětí svodiče. Průrazné napětí by mělo být o něco vyšší než pracovní napětí elektrického vedení. Pokud obvod funguje normálně, je vzduchová mezera ekvivalentní otevřenému obvodu a neovlivní normální provoz vedení. Když dojde k napadení přepětí, dojde k přerušení vzduchové mezery, přepětí je upnuto na velmi nízkou úroveň a nadproud je také odváděn do země vzduchovou mezerou, čímž je zajištěna ochrana bleskojistky. V otevřené mezeře je příliš mnoho nedostatků. Například průrazné napětí je výrazně ovlivněno prostředím; vzduchový výboj oxiduje elektrodu; poté, co se vytvoří oblouk vzduchu, hašení oblouku trvá několik cyklů střídavého proudu, což může způsobit poruchu bleskojistky nebo poruchu vedení. V budoucnosti vyvinuté plynové výbojky, lapače trubek a magnetické lapače úderů tyto problémy do značné míry překonaly, ale stále jsou založeny na principu výboje plynu. Inherentní nevýhody lapačů výbojů plynu jsou vysoké nárazové průrazné napětí; dlouhé zpoždění vybíjení (úroveň mikrosekund); strmý průběh zbytkového napětí (dV / dt je velký). Tyto nedostatky určují, že omezovače výbojů nejsou příliš odolné vůči citlivým elektrickým zařízením.

Vývoj polovodičové technologie nám poskytuje nové materiály na ochranu před bleskem, jako jsou Zenerovy diody. Jeho voltampérové ​​charakteristiky jsou v souladu s požadavky na ochranu před bleskem vedení, ale jeho schopnost přenášet bleskový proud je slabá, takže běžné trubice regulátoru nelze přímo použít. bleskojistka. Brzký polovodič Svodič je svodič ventilů vyrobený z karbidu křemíku, který má podobné voltampérové ​​vlastnosti jako Zenerova trubice, ale má silnou schopnost přenášet bleskový proud. Avšak polovodičový varistor (MOV) z oxidu kovu byl objeven velmi rychle a jeho voltampérové ​​charakteristiky jsou lepší a má mnoho výhod, jako je rychlá doba odezvy a velká proudová kapacita. Proto jsou v současné době široce používány svodiče vedení MOV.

S rozvojem komunikace bylo vyrobeno mnoho svodičů blesku pro komunikační linky. Vzhledem k omezením parametrů přenosu po komunikační lince by takové svodiče měly brát v úvahu faktory ovlivňující parametry přenosu, jako je kapacita a indukčnost. Jeho princip ochrany před bleskem je však v zásadě stejný jako MOV.

Typ / Ochrana před bleskem

Zařízení na ochranu před bleskem lze zhruba rozdělit na typy: zařízení pro ochranu před bleskem, zásuvka pro ochranu napájení a chrániče napájecího vedení antény, bleskojistky, zkušební nástroje pro ochranu před bleskem, zařízení pro ochranu před bleskem pro měřicí a řídicí systémy a zemní chrániče.

Svodič blesku je rozdělen do tří úrovní: B, C a D. Podle normy IEC (International Electrotechnical Commission) pro teorii zónové bleskové ochrany a víceúrovňové ochrany patří blesková ochrana třídy B k první úroveň ochrany před bleskem a lze ji použít na hlavní rozvodnou skříň v budově; Blesk se aplikuje na odbočnou rozvodnou skříň budovy; třída D je zařízení ochrany před bleskem třetí úrovně, které se aplikuje na přední část důležitého zařízení pro jemnou ochranu zařízení.

Svodič bleskových signálů komunikační linky je rozdělen na úrovně B, C a F podle požadavků IEC 61644. Základní ochrana základní úroveň ochrany (úroveň hrubé ochrany), úroveň C (kombinovaná ochrana) komplexní úroveň ochrany, třída F (střední a jemná střední a jemná úroveň ochrany.

Měřicí a kontrolní zařízení / zařízení na ochranu před bleskem

Měřicí a regulační zařízení mají širokou škálu aplikací, jako jsou výrobní závody, správa budov, topné systémy, výstražná zařízení atd. Přepětí způsobená bleskem nebo jinými příčinami způsobí nejen poškození řídicího systému, ale také poškození drahých převodníků a senzory. Selhání řídicího systému má často za následek ztrátu produktu a dopad na výrobu. Měřicí a řídicí jednotky jsou obvykle citlivější než reakce napájecího systému na přepětí. Při výběru a instalaci bleskojistky do měřicího a řídicího systému je třeba vzít v úvahu následující faktory:

1, maximální provozní napětí systému

2, maximální pracovní proud

3, maximální frekvence přenosu dat

4, zda umožnit zvýšení hodnoty odporu

5, Zda se vodič dováží z vnějšku budovy a zda má budova externí zařízení na ochranu před bleskem.

Svodič nízkého napětí / zařízení na ochranu před bleskem

Analýza bývalého poštovního a telekomunikačního oddělení ukazuje, že 80% úderů blesku komunikační stanice je způsobeno vniknutím bleskové vlny do elektrického vedení. Proto se nízkonapěťové svodiče střídavého proudu rozvíjejí velmi rychle, zatímco hlavní svodiče blesku s materiály MOV zaujímají dominantní postavení na trhu. Existuje mnoho výrobců svodičů MOV a rozdíly jejich produktů se zobrazují hlavně v:

Průtoková kapacita

Průtoková kapacita je maximální bleskový proud (8/20 μs), který svodič vydrží. Norma Ministerstva informačního průmyslu „Technické předpisy pro ochranu před bleskem komunikační techniky“ stanoví průtokovou kapacitu bleskojistky pro napájení. Svodič první úrovně je větší než 20KA. Současná přepěťová kapacita svodiče na trhu se však stále zvětšuje. Velký svodič proudu se bleskem snadno nepoškodí. Počet případů, kdy je malý bleskový proud tolerován, se zvyšuje a zbytkové napětí se také mírně snižuje. Redundantní paralelní technologie je přijata. Svodič také zlepšuje ochranu schopnosti. Poškození svodiče však není vždy způsobeno úderem blesku.

V současné době se navrhuje, aby se pro detekci bleskojistky použila proudová vlna 10/350 μs. Důvodem je, že standardy IEC1024 a IEC1312 používají při popisu bleskové vlny vlnu 10/350 μs. Toto prohlášení není komplexní, protože při výpočtu shody svodiče v IEC8 se stále používá proudová vlna 20/1312 μs a vlna 8/20 μs se také používá v IEC1643 „SPD“ - Princip výběru “Používá se jako hlavní proud křivka pro detekci svodiče (SPD). Nelze tedy říci, že průtoková kapacita svodiče s vlnou 8/20 μs je zastaralá a nelze říci, že průtoková kapacita svodiče s vlnou 8/20 μs není v souladu s mezinárodními normami.

Chraňte obvod

Výpadek svodiče MOV je zkratován a přerušen. Silný bleskový proud může poškodit svodič a způsobit poruchu naprázdno. V tuto chvíli je tvar svodičového modulu často zničen. Svodič může také snížit provozní napětí v důsledku dlouhodobého stárnutí materiálu. Když provozní napětí poklesne pod pracovní napětí vedení, svodič zvýší střídavý proud a svodič generuje teplo, které nakonec zničí nelineární charakteristiky zařízení MOV, což vede k částečnému zkratu svodiče. hořet. Podobná situace může nastat v důsledku zvýšení provozního napětí způsobeného selháním elektrického vedení.

Porucha přerušeného obvodu svodiče nemá vliv na napájení. Pro zjištění je nutné zkontrolovat provozní napětí, proto je nutné svodič pravidelně kontrolovat.

Zkratová ochrana svodiče ovlivňuje napájení. Pokud je teplo vysoké, drát se spálí. Výstražný obvod musí být chráněn, aby byla zajištěna bezpečnost napájecího zdroje. V minulosti byla pojistka zapojena do série na svodičovém modulu, ale pojistka musí zajišťovat bleskový proud a zkratový proud, který má být vyhozen. Je těžké jej technicky implementovat. Svodičový modul je zejména zkratovaný. Proud protékající během zkratu není velký, ale trvalý proud je dostatečný k tomu, aby svodič blesku, který se používá hlavně k vybíjení pulzního proudu, byl silně zahříván. Zařízení pro odpojení teploty, které se objevilo později, tento problém vyřešilo lépe. Částečný zkrat svodiče byl detekován nastavením odpojovací teploty zařízení. Po automatickém odpojení svodičového topného zařízení byly vydány světelné, elektrické a akustické výstražné signály.

Zbytkové napětí

Norma Ministerstva informačního průmyslu „Technické předpisy pro ochranu před bleskem komunikačního inženýrství“ (YD5078-98) stanovila specifické požadavky na zbytkové napětí bleskojistek na všech úrovních. Je třeba říci, že standardních požadavků lze snadno dosáhnout. Zbytkové napětí svodiče MOV je Jeho provozní napětí 2.5 až 3.5krát. Rozdíl zbytkového napětí přímého paralelního jednostupňového svodiče není velký. Opatření ke snížení zbytkového napětí spočívá ve snížení provozního napětí a zvýšení aktuální kapacity svodiče, ale provozní napětí je příliš nízké a poškození svodiče způsobené nestabilním napájením se zvýší. Některé zahraniční výrobky vstoupily na čínský trh v rané fázi, provozní napětí bylo velmi nízké a později značně zvýšilo provozní napětí.

Zbytkové napětí lze snížit dvoustupňovým svodičem.

Když vnikne blesková vlna, svodič 1 se vybije a generované zbytkové napětí je V1; proud protékající svodičem 1 je I1;

Zbytkové napětí svodiče 2 je V2 a proud protékající I2. Toto je: V2 = V1-I2Z

Je zřejmé, že zbytkové napětí svodiče 2 je nižší než zbytkové napětí svodiče 1.

Existují výrobci, kteří poskytují dvouúrovňový svodič blesku pro ochranu před bleskem jednofázového napájecího zdroje, protože výkon jednofázového napájecího zdroje je obecně nižší než 5 KW, síťový proud není velký a impedanční indukčnost se snadno navíjí. Existují také výrobci, kteří poskytují třífázové dvoustupňové svodiče. Protože výkon třífázového napájecího zdroje může být velký, svodič je objemný a nákladný.

Standardně je nutné instalovat bleskojistku na elektrické vedení v několika fázích. Ve skutečnosti lze dosáhnout účinku snížení zbytkového napětí, ale vlastní indukčnost drátu se využívá k vytvoření indukčnosti izolační impedance mezi svodiči na všech úrovních.

Zbytkové napětí svodiče je pouze technickým ukazatelem svodiče. Přepětí aplikované na zařízení je také založeno na zbytkovém napětí. Přidá se dodatečné napětí generované dvěma vodiči bleskojistky připojenými k elektrickému vedení a uzemňovacímu vodiči. Proto je provedena správná instalace. Svodiče blesku jsou také důležitým opatřením ke snížení přepětí zařízení.

Ostatní / Ochrana před bleskem

Svodič může také poskytovat počítadla úderů blesku, monitorovací rozhraní a různé způsoby instalace podle potřeb uživatele.

Svodič komunikační linky

Technické požadavky bleskojistky na komunikační vedení jsou vysoké, protože kromě splnění požadavků technologie ochrany před bleskem je nutné zajistit, aby ukazatele přenosu splňovaly požadavky. Kromě toho má zařízení připojené ke komunikační lince nízké výdržné napětí a zbytkové napětí zařízení na ochranu před bleskem je přísné. Proto je obtížné vybrat zařízení na ochranu před bleskem. Ideální zařízení na ochranu před bleskem komunikační linky by mělo mít malou kapacitu, nízké zbytkové napětí, velký tok proudu a rychlou odezvu. Je zřejmé, že zařízení v tabulce nejsou ideální. Výbojku lze použít téměř pro všechny komunikační frekvence, ale její ochrana před bleskem je slabá. Kondenzátory MOV jsou velké a vhodné pouze pro přenos zvuku. Schopnost TVS odolat bleskovému proudu je slabá. Ochranné účinky. Různá zařízení na ochranu před bleskem mají při působení proudových vln různé průběhy zbytkového napětí. Podle charakteristik křivky reziduálního napětí lze svodič rozdělit na typ spínače a typ mezní hodnoty napětí, nebo lze tyto dva typy kombinovat, aby se zvýšila pevnost a zabránilo se zkratu.

Řešením je použití dvou různých zařízení k vytvoření dvoustupňového svodiče. Schematický diagram je stejný jako dvoustupňový svodič napájení. Pouze první stupeň používá výbojku, mezilehlý izolační odpor používá odpor nebo PTC a druhý stupeň používá TVS, takže lze použít délku každého zařízení. Takový bleskojistek může být až několik desítek MHZ.

Vysokofrekvenční svodiče používají hlavně výbojky, jako jsou mobilní podavače a pagingové anténní podavače, jinak je obtížné splnit požadavky na přenos. Existují také produkty, které používají princip horního filtru. Vzhledem k tomu, že energetické spektrum bleskové vlny je koncentrováno mezi několika kiloherty a několika stovkami kiloherty, je frekvence antény velmi nízká a filtr se snadno vyrábí.

Nejjednodušším obvodem je připojení malého jádrového induktoru paralelně s vysokofrekvenčním jádrovým vodičem a vytvoření vysokofrekvenčního filtru. Pro bodovou kmitočtovou komunikační anténu lze pro vytvoření pásmového filtru použít také zkratové vedení o čtvrtvlnové délce a efekt ochrany před bleskem je lepší, ale obě metody zkratují stejnosměrný proud přenášený na vedení antény a rozsah použití je omezený.

Uzemňovací zařízení

Uzemnění je základem ochrany před bleskem. Metoda uzemnění uvedená v normě spočívá v použití vodorovných nebo svislých zemních sloupů s kovovými profily. V oblastech se silnou korozí lze k odolnosti proti korozi použít galvanizaci a plochu průřezu kovových profilů. Lze také použít nekovové materiály. Vodič funguje jako zemnící pól, jako je grafitová zemní elektroda a portlandská cementová zemní elektroda. Rozumnější metodou je použití základního vyztužení moderní architektury jako zemního pólu. Vzhledem k omezením ochrany před bleskem v minulosti je zdůrazněn význam snížení odporu uzemnění. Někteří výrobci představili různé uzemňovací produkty, které tvrdí, že snižují zemní odpor. Jako je redukce odporu, uzemněná elektroda z polymeru, nekovová zemnící elektroda atd.

Ve skutečnosti se z hlediska ochrany před bleskem změnilo chápání odporu uzemnění, požadavky na uspořádání uzemňovací sítě jsou vysoké a požadavky na odpor jsou uvolněné. V GB50057–94 jsou zdůrazněny pouze uzemňovací síťové formy různých budov. Neexistuje žádný požadavek na odpor, protože v teorii ochrany před bleskem ekvipotenciálního principu je pozemní síť pouze celkovým referenčním bodem potenciálu, nikoli absolutním nulovým potenciálním bodem. Tvar zemnící mřížky je vyžadován pro ekvipotenciální potřeby a hodnota odporu není logická. Samozřejmě není nic špatného na získání nízkého odporu uzemnění, pokud to podmínky dovolí. Napájení a komunikace mají navíc požadavky na zemnící odpor, který je nad rámec technologie ochrany před bleskem.

Odpor uzemnění souvisí hlavně s odporem půdy a kontaktním odporem mezi zemí a půdou. Souvisí to také s tvarem a počtem podkladů při formování podkladu. Reduktor odporu a různé uzemňovací elektrody nejsou ničím, co by zlepšilo kontaktní odpor nebo kontakt mezi zemí a půdou. plocha. Rozhodující roli však hraje měrný odpor půdy a ostatní se mění relativně snadno. Pokud je rezistivita půdy příliš vysoká, může být efektivní pouze inženýrská metoda změny půdy nebo zlepšení půdy a jiné metody se obtížně zpracovávají.

Ochrana před bleskem je staré téma, ale stále se vyvíjí. Je třeba říci, že neexistuje žádný produkt, který by bylo možné vyzkoušet. V technologii ochrany před bleskem je ještě třeba prozkoumat mnoho věcí. V současné době je mechanismus výroby bleskové energie stále nejasný. Kvantitativní výzkum indukce blesků je také velmi slabý. Proto se také vyvíjejí přípravky na ochranu před bleskem. Některé nové výrobky nárokované výrobky na ochranu před bleskem, Je třeba je v praxi otestovat s vědeckým přístupem a teoreticky je vyvinout. Vzhledem k tomu, že samotný blesk je malá pravděpodobná událost, vyžaduje mnoho dlouhodobých statistických analýz, aby bylo dosaženo prospěšných výsledků, což vyžaduje spolupráci všech stran.