Dispositivo de protección contra sobretensiones SPD

El dispositivo de protección contra sobretensiones SPD también se denomina pararrayos. Todos los protectores contra sobretensiones para un propósito específico son en realidad una especie de interruptor rápido, y el protector contra sobretensiones se activa dentro de un cierto rango de voltaje. Después de ser activado, el componente de supresión del protector contra sobretensiones se desconectará del estado de alta impedancia y el polo L se convertirá en un estado de baja resistencia. De esta manera, se puede ventilar la sobrecorriente de energía local en el dispositivo electrónico. Durante todo el proceso de iluminación, el protector contra sobretensiones mantendrá un voltaje relativamente constante a través del poste. Este voltaje asegura que el protector contra sobretensiones esté siempre encendido y pueda descargar de manera segura la sobrecorriente a la tierra. En otras palabras, los protectores contra sobretensiones protegen los equipos electrónicos sensibles de los efectos de los rayos, la actividad de conmutación en la red pública, los procesos de corrección del factor de potencia y otra energía generada por actividades internas y externas a corto plazo.

Aplicación

Los rayos tienen amenazas obvias para la seguridad personal y representan una amenaza potencial para varios dispositivos. El daño de las sobrecargas eléctricas al equipo no se limita a la caída de rayos. Los rayos a corta distancia representan una gran amenaza para los dispositivos electrónicos modernos sensibles; por otro lado, la actividad del rayo en la distancia y la descarga entre nubes de tormenta pueden crear fuertes corrientes de irrupción en la fuente de alimentación y los bucles de señal, por lo que el equipo de flujo normal es normal. Ejecutar y acortar la vida útil del equipo. La corriente del rayo fluye a través de la tierra debido a la presencia de resistencia de tierra, lo que genera un alto voltaje. Este alto voltaje no solo pone en peligro los equipos electrónicos sino que también pone en peligro la vida humana debido al paso de voltaje.

Surge, como sugiere el nombre, es una sobretensión transitoria que excede la tensión de funcionamiento normal. En esencia, un protector contra sobretensiones es un pulso violento que ocurre en solo unas millonésimas de segundo y puede causar sobretensiones: equipos pesados, cortocircuitos, conmutación de energía o motores grandes. Los productos que contienen supresores de sobretensión pueden absorber con eficacia las explosiones repentinas de energía para proteger el equipo conectado de daños.

Un protector contra sobretensiones, también llamado pararrayos, es un dispositivo electrónico que brinda protección de seguridad para varios dispositivos electrónicos, instrumentos y líneas de comunicación. Cuando se genera repentinamente una corriente o voltaje repentino en un circuito eléctrico o una línea de comunicación debido a una interferencia externa, el protector contra sobretensiones puede conducir la derivación en muy poco tiempo, evitando así daños a otros equipos en el circuito por la sobretensión.

Características básicas

El protector contra sobretensiones tiene un gran caudal, un voltaje residual bajo y un tiempo de respuesta rápido;

Utilice la última tecnología de extinción de arco para evitar completamente los incendios;

Circuito de protección de control de temperatura con protección térmica incorporada;

Con una indicación de estado de energía que indica el estado de funcionamiento del protector contra sobretensiones;

La estructura es rigurosa y el trabajo es estable y confiable.

Terminología

1, sistema de terminación de aire

Los protectores contra sobretensiones se utilizan para objetos metálicos y estructuras metálicas que aceptan o resisten directamente los rayos, como pararrayos, cinturones (líneas) de protección contra rayos, redes de protección contra rayos, etc.

2, sistema de conductor de bajada

El protector contra sobretensiones conecta el conductor metálico del receptor de rayos al dispositivo de puesta a tierra.

3, sistema de terminación de tierra

La suma del electrodo de tierra y el conductor de tierra.

4, electrodo de tierra

Un conductor metálico enterrado en el suelo que está en contacto directo con la tierra. También conocido como poste de puesta a tierra. Varios elementos metálicos, instalaciones metálicas, tuberías metálicas, equipos metálicos, etc. que están en contacto directo con la tierra también pueden servir como electrodo de tierra, que se denomina electrodo de tierra natural.

5, conductor de tierra

Conecte los cables o conductores de conexión del dispositivo de conexión a tierra desde el terminal de conexión a tierra del equipo eléctrico a los cables o conductores de conexión del dispositivo de conexión a tierra de los objetos metálicos que necesitan conexión equipotencial, el terminal de conexión a tierra total, el tablero de resumen de conexión a tierra, la conexión a tierra total bar, y la conexión equipotencial.

6, flash relámpago directo

Los rayos directos caen sobre objetos reales como edificios, tierra o dispositivos de protección contra rayos.

7, flashover trasero

La corriente del rayo pasa a través de un punto de conexión a tierra o un sistema de conexión a tierra para provocar un cambio en el potencial de tierra de la región. Los contraataques de potencial a tierra pueden causar cambios en el potencial del sistema de puesta a tierra, lo que puede causar daños a los equipos electrónicos y eléctricos.

8, sistema de protección contra rayos (LPS)

Los protectores contra sobretensiones reducen los daños causados ​​por el rayo en edificios, instalaciones, etc., incluidos los sistemas de protección contra rayos externos e internos.

8.1 Sistema externo de protección contra rayos

Una parte de protección contra rayos del exterior o el cuerpo de un edificio. El protector contra sobretensiones generalmente consta de un receptor de rayos, un conductor de bajada y un dispositivo de conexión a tierra para evitar los rayos directos.

8.2 Sistema interno de protección contra rayos

La parte de protección contra rayos dentro del edificio (estructura), el protector contra sobretensiones generalmente consiste en un sistema de conexión equipotencial, sistema de conexión a tierra común, sistema de blindaje, cableado razonable, protector contra sobretensiones, etc., utilizado principalmente para reducir y prevenir la corriente del rayo El efecto electromagnético generado en el espacio protector.

ECONOMÉTRICOS

Los desastres por rayos son uno de los desastres naturales más graves. Hay innumerables víctimas y pérdidas de propiedad causadas por desastres por rayos cada año en el mundo. Con una gran cantidad de aplicaciones de dispositivos integrados electrónicos y microelectrónicos, el daño de los sistemas y equipos causado por la sobretensión de los rayos y los pulsos electromagnéticos de los rayos está aumentando. Por lo tanto, es muy importante resolver el problema de protección contra desastres por rayos de edificios y sistemas de información electrónica lo antes posible.

La descarga de rayos del protector contra sobretensiones puede ocurrir entre nubes o nubes, o entre nubes y el suelo; Además de la sobretensión interna causada por el uso de muchos equipos eléctricos de gran capacidad, el sistema de suministro de energía (estándar del sistema de suministro de energía de bajo voltaje de China: CA 50Hz 220 / 380V) y el impacto de los equipos eléctricos y la protección contra rayos y sobretensiones. se ha convertido en el foco de atención.

El rayo entre la nube y el suelo del protector contra sobretensiones consta de uno o varios rayos separados, cada uno de los cuales transporta una serie de corrientes muy altas con duraciones muy breves. Una descarga de rayo típica incluirá dos o tres rayos, aproximadamente una vigésima parte de un segundo entre cada rayo. La mayoría de las corrientes de rayo caen entre 10,000 y 100,000 amperios y su duración suele ser inferior a 100 microsegundos.

El uso de equipos de gran capacidad y equipos inversores en el sistema de suministro de energía del protector de sobretensión ha provocado un problema interno de sobretensión cada vez más grave. Lo atribuimos a los efectos de la sobretensión transitoria (TVS). El rango permitido de voltaje de la fuente de alimentación está presente para cualquier dispositivo alimentado. A veces, incluso una descarga de sobrevoltaje muy pequeña puede causar energía o dañar el equipo. Este es el caso del daño por sobretensión transitoria (TVS). Especialmente para algunos dispositivos microelectrónicos sensibles, a veces una pequeña sobretensión puede causar daños fatales.

Con los requisitos cada vez más estrictos para la protección contra rayos de los equipos relacionados, la instalación de un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) para suprimir las sobretensiones y las sobretensiones transitorias en la línea y la sobrecorriente en la línea de purga se ha convertido en una parte importante de la tecnología moderna de protección contra rayos. uno.

1, características del rayo

La protección contra rayos incluye protección contra rayos externa y protección contra rayos interna. La protección externa contra rayos se utiliza principalmente para receptores de rayos (pararrayos, redes de protección contra rayos, cinturones de protección contra rayos, líneas de protección contra rayos), conductores de bajada y dispositivos de puesta a tierra. La función principal del protector contra sobretensiones es garantizar que el cuerpo del edificio esté protegido de los rayos directos. Los rayos que pueden golpear un edificio se descargan a la tierra a través de pararrayos (cinturones, redes, cables), conductores de bajada, etc. La protección interna contra rayos incluye protección contra rayos, sobrecargas de línea, contraataques de potencial a tierra, intrusión de ondas de relámpago y electromagnética y electrostática inducción. El método se basa en la conexión equipotencial, que incluye conexión directa y conexión indirecta a través de SPD, de modo que el cuerpo metálico, la línea del equipo y la tierra forman un cuerpo equipotencial condicional, y las instalaciones internas son derivadas e inducidas por rayos y otras sobretensiones. La corriente del rayo o la sobretensión se descarga a la tierra para proteger la seguridad de las personas y los equipos del edificio.

Los rayos se caracterizan por un aumento de voltaje muy rápido (dentro de 10μs), voltaje pico alto (decenas de miles a millones de voltios), gran corriente (decenas a cientos de miles de amperios) y corta duración (decenas a cientos de microsegundos)), la velocidad de transmisión es rápida (transmitiendo a la velocidad de la luz), la energía es muy grande y es la más destructiva entre las sobretensiones.

2, clasificación de protectores contra sobretensiones

SPD es un dispositivo indispensable para la protección contra rayos de equipos electrónicos. Su función es limitar la sobretensión instantánea de la línea eléctrica y la línea de transmisión de señales al rango de voltaje que el equipo o sistema puede soportar, o descargar una potente corriente de rayo en el suelo. Proteja los equipos o sistemas protegidos de los golpes.

2,1 Clasificación por principio de funcionamiento

Clasificado de acuerdo con su principio de funcionamiento, el SPD se puede dividir en tipo de interruptor de voltaje, tipo de límite de voltaje y tipo de combinación.

(1) Interruptor de voltaje tipo SPD. En ausencia de una sobretensión transitoria, presenta una alta impedancia. Una vez que responde a la sobretensión transitoria del rayo, su impedancia muta a baja impedancia, lo que permite el paso de la corriente del rayo, también conocido como "interruptor de cortocircuito tipo SPD".

(2) SPD limitador de presión. Cuando no hay sobrevoltaje transitorio, es de alta impedancia, pero a medida que aumentan la sobrecorriente y el voltaje, su impedancia continuará disminuyendo, y sus características de corriente y voltaje son fuertemente no lineales, a veces llamado "SPD de tipo pinzado".

(3) SPD combinado. Es una combinación de un componente de tipo de conmutación de voltaje y un componente de tipo de limitación de voltaje, que se puede mostrar como un tipo de conmutación de voltaje o un tipo de limitación de voltaje o ambos, según las características del voltaje aplicado.

2.2 Clasificación por finalidad

Según su uso, el SPD se puede dividir en SPD de línea eléctrica y SPD de línea de señal.

2.2.1 SPD de línea eléctrica

Dado que la energía de los rayos es muy grande, es necesario descargar gradualmente la energía de los rayos a la tierra por medio de una descarga gradual. Instale un protector contra sobretensiones o un protector contra sobretensiones limitador de voltaje que pase la prueba de clasificación de Clase I en la unión de la zona de protección contra rayos directos (LPZ0A) o la zona de protección contra rayos directos (LPZ0B) y la primera zona de protección (LPZ1). Protección primaria, que descarga la corriente directa del rayo o descarga grandes cantidades de energía conducida cuando la línea de transmisión de energía está sujeta a rayos directos. Se instala un protector contra sobretensiones limitador de voltaje en la unión de cada zona (incluida la zona LPZ1) detrás de la primera zona de protección como segundo, tercer o mayor nivel de protección. El protector de segundo nivel es un dispositivo de protección para la tensión residual del protector de la etapa previa y el rayo inducido en la zona. Cuando la absorción de energía del rayo del escenario frontal es grande, algunas partes siguen siendo bastante grandes para el equipo o el protector de tercer nivel. La energía que se transmite requerirá una mayor absorción por parte del protector de segundo nivel. Al mismo tiempo, la línea de transmisión del pararrayos de la primera etapa también inducirá la radiación de impulsos electromagnéticos del rayo. Cuando la línea es lo suficientemente larga, la energía del rayo inducido se vuelve lo suficientemente grande y se necesita el protector de segundo nivel para sangrar aún más la energía del rayo. El protector de la tercera etapa protege la energía residual del rayo a través del protector de la segunda etapa. Según el nivel de voltaje soportado del equipo protegido, si la protección contra rayos de dos niveles puede alcanzar el límite de voltaje por debajo del nivel de voltaje del equipo, solo se necesitan dos niveles de protección; si el nivel de voltaje soportado del equipo es bajo, puede requerir cuatro niveles o incluso más niveles de protección.

Elija SPD, necesita comprender algunos parámetros y cómo funcionan.

(1) La onda de 10 / 350μs es una forma de onda que simula un rayo directo y la energía de la forma de onda es grande; la onda de 8/20 μs es una forma de onda que simula la inducción y la conducción del rayo.

(2) La corriente de descarga nominal In se refiere a la corriente máxima que fluye a través del SPD y la onda de corriente de 8/20 μs.

(3) La corriente de descarga máxima Imax, también conocida como caudal máximo, se refiere a la corriente de descarga máxima que puede soportar el SPD con una onda de corriente de 8/20 μs.

(4) El voltaje de resistencia continuo máximo Uc (rms) se refiere al voltaje de CA rms máximo o voltaje de CC que se puede aplicar continuamente al SPD.

(5) La tensión residual Ur se refiere al valor de presión residual a la corriente nominal de descarga In.

(6) La tensión de protección Up caracteriza el parámetro característico de tensión entre los terminales de límite SPD, y su valor puede seleccionarse de la lista de valores preferidos, que debe ser mayor que el valor más alto de la tensión límite.

(7) El interruptor de voltaje tipo SPD descarga principalmente una onda de corriente de 10 / 350μs, y el tipo de limitación de voltaje SPD descarga principalmente una onda de corriente de 8 / 20μs.

2.2.2 Línea de señal SPD

La línea de señal SPD es en realidad un pararrayos de señal instalado en la línea de transmisión de señal, generalmente en el extremo frontal del dispositivo, para proteger los dispositivos posteriores y evitar que las ondas del rayo influyan en el dispositivo dañado desde la línea de señal.

1) Selección del nivel de protección de voltaje (arriba)

El valor Up no debe exceder el voltaje nominal del equipo protegido. Up requiere que el SPD esté bien adaptado al aislamiento del equipo que se está protegiendo.

En el sistema de distribución y suministro de energía de bajo voltaje, el equipo debe tener cierta capacidad para resistir sobretensiones, es decir, la capacidad de resistir golpes y sobretensiones. Cuando no se puede obtener el valor de sobretensión de impacto de varios equipos del sistema trifásico 220 / 380V, se puede seleccionar de acuerdo con los indicadores dados de IEC 60664-1.

2) Selección de la corriente de descarga nominal In (capacidad de flujo de impacto)

La corriente máxima que fluye a través del SPD, onda de corriente de 8/20 μs. Se utiliza para la prueba de clasificación de Clase II de SPD y también para el pretratamiento de SPD para pruebas de clasificación de Clase I y Clase II.

De hecho, In es el valor pico máximo de la sobrecorriente que puede pasar el número especificado de veces (generalmente 20 veces) y la forma de onda especificada (8/20 μs) sin dañar sustancialmente el SPD.

3) Selección de la corriente de descarga máxima Imax (capacidad de flujo de choque límite)

La corriente máxima que fluye a través del SPD, onda de corriente de 8/20 μs, se utiliza para la prueba de clasificación de Clase II. Imax tiene muchas similitudes con In, que utiliza una corriente máxima de onda de corriente de 8/20 μs para realizar una prueba de clasificación de Clase II en SPD. La diferencia también es obvia. Imax solo realiza una prueba de impacto en el SPD, y el SPD no causa daños sustanciales después de la prueba, e In puede realizar 20 de tales pruebas, y el SPD no puede destruirse sustancialmente después de la prueba. Por lo tanto, Imax es el límite de corriente del impacto, por lo que la corriente de descarga máxima también se denomina capacidad máxima de flujo de impulso. Obviamente, Imax> In.

principio de funcionamiento

El dispositivo de protección contra sobretensiones es un dispositivo indispensable para la protección contra rayos de equipos electrónicos. Solía ​​llamarse "descargador" o "protector de sobretensión". El inglés se abrevia como SPD. La función del protector contra sobretensiones es: La sobretensión transitoria en la línea eléctrica y la línea de transmisión de señal se limita al rango de voltaje que el equipo o sistema puede soportar, o la poderosa corriente del rayo se descarga al suelo para proteger el equipo protegido o sistema de impacto y daño.

El tipo y la estructura del protector contra sobretensiones varían de una aplicación a otra, pero debe contener al menos un componente limitador de voltaje no lineal. Los componentes básicos utilizados en los protectores contra sobretensiones son el espacio de descarga, el tubo de descarga lleno de gas, el varistor, el diodo de supresión y la bobina de choque.

Componente básico

1. Brecha de descarga (también conocida como brecha de protección):

Generalmente está compuesto por dos varillas metálicas separadas por un cierto espacio expuesto al aire, una de las cuales está conectada a la línea de fase de alimentación L o la línea neutra (N) del dispositivo de protección requerido, y la otra varilla metálica y el La línea de tierra (PE) está conectada. Cuando ocurre la sobretensión transitoria, el espacio se rompe y una parte de la carga de sobretensión se introduce en la tierra, lo que evita el aumento de tensión en el dispositivo protegido. La distancia entre las dos varillas metálicas del espacio de descarga se puede ajustar según sea necesario, y la estructura es relativamente simple, y la desventaja es que el rendimiento de extinción del arco es deficiente. El espacio de descarga mejorado es un espacio angular, y su función de extinción de arco es mejor que la del primero. Es provocada por la acción de la energía eléctrica F del circuito y el aumento del flujo de aire caliente para extinguir el arco.

2. Tubo de descarga de gas:

Consiste en un par de placas negativas frías que están separadas entre sí y encerradas en un tubo de vidrio o tubo de cerámica lleno de un cierto gas inerte (Ar). Para aumentar la probabilidad de activación del tubo de descarga, también se proporciona un agente de activación en el tubo de descarga. Este tipo de tubo de descarga lleno de gas tiene un tipo de dos polos y uno de tres polos.

Los parámetros técnicos del tubo de descarga de gas son: tensión de descarga CC Udc; tensión de descarga de choque Up (generalmente, Up≈ (2 ~ 3) Udc; corriente soportada a frecuencia industrial In; corriente soportada al impulso Ip; resistencia de aislamiento R (> 109Ω)); capacitancia entre electrodos (1-5PF)

El tubo de descarga de gas se puede utilizar en condiciones de CC y CA. El voltaje de descarga de CC seleccionado Udc es el siguiente: Uso en condiciones de CC: Udc≥1.8U0 (U0 es el voltaje de CC para que la línea funcione normalmente)

Uso en condiciones de CA: U dc ≥ 1.44Un (Un es el valor rms del voltaje de CA para el funcionamiento normal de la línea)

3.varistor:

Es un varistor semiconductor de óxido metálico con ZnO como componente principal. Cuando el voltaje aplicado a ambos extremos alcanza un cierto valor, la resistencia es muy sensible al voltaje. Su principio de funcionamiento es equivalente a la conexión en serie y en paralelo de múltiples semiconductores PN. El varistor se caracteriza por buenas características no lineales (I = CUα, α es un coeficiente no lineal), gran capacidad de flujo (~ 2KA / cm2), baja corriente de fuga normal (10-7 ~ 10-6A), voltaje residual bajo (dependiendo encendido En el voltaje de funcionamiento del varistor y la capacidad de flujo), el tiempo de respuesta a la sobretensión transitoria es rápido (~ 10-8 s), sin marcha libre.

Los parámetros técnicos del varistor son voltaje del varistor (es decir, voltaje de conmutación) UN, voltaje de referencia Ulma; Ures de voltaje residual; relación de voltaje residual K (K = Ures / UN); capacidad máxima de flujo Imax; corriente de fuga; tiempo de respuesta.

El varistor se utiliza en las siguientes condiciones: tensión del varistor: UN ≥ [(√ 2 × 1.2) / 0.7] U0 (U0 es la tensión nominal de la fuente de alimentación de frecuencia industrial)

Voltaje de referencia mínimo: Ulma ≥ (1.8 ~ 2) Uac (usado en condiciones de CC)

Ulma ≥ (2.2 ~ 2.5) Uac (usado en condiciones de CA, Uac es voltaje de funcionamiento de CA)

La tensión de referencia máxima del varistor debe ser determinada por la tensión soportada del dispositivo electrónico protegido. El voltaje residual del varistor debe ser menor que el nivel de voltaje del dispositivo electrónico protegido, es decir (Ulma) max≤Ub / K. Donde K es la relación de voltaje residual y Ub es el voltaje de daño del dispositivo protegido.

4. Diodo de supresión:

El diodo de supresión tiene una función de sujeción limitada. Opera en la región de descomposición inversa. Debido a su bajo voltaje de sujeción y su rápida respuesta, es especialmente adecuado para su uso como componentes de protección de último nivel en circuitos de protección de varios niveles. La característica voltio-amperio del diodo de supresión en la región de ruptura se puede expresar mediante la siguiente fórmula: I = CUα, donde α es un coeficiente no lineal, para el diodo Zener α = 7 ～ 9, en el diodo de avalancha α = 5 ～ 7.

Parámetros técnicos del diodo de supresión

(1) Voltaje de ruptura, que se refiere a la tensión de ruptura a la corriente de ruptura inversa especificada (a menudo 1ma), que generalmente está dentro del rango de 2.9V a 4.7V para diodos Zener, y la ruptura nominal de diodos de avalancha. El voltaje de uso suele estar en el rango de 5.6 V a 200 V.

(2) Voltaje de pinza máximo: se refiere al voltaje más alto que aparece en ambos extremos de un tubo cuando pasa una gran corriente de una forma de onda prescrita.

(3) Potencia de pulso: se refiere al producto del voltaje de pinza máximo en ambos extremos del tubo y la corriente equivalente en el tubo bajo una forma de onda de corriente especificada (por ejemplo, 10/1000 μs).

(4) Voltaje de desplazamiento inverso: se refiere al voltaje máximo que se puede aplicar a ambos extremos del tubo en la zona de fuga inversa, en el cual el tubo no debe romperse. Este voltaje de desplazamiento inverso debe ser significativamente más alto que el pico de voltaje operativo más alto del sistema electrónico protegido, es decir, no puede estar en un estado de conducción débil durante el funcionamiento normal del sistema.

(5) Corriente de fuga máxima: se refiere a la corriente inversa máxima que fluye a través del tubo bajo el voltaje de desplazamiento inverso.

(6) Tiempo de respuesta: 10-11 s

5. Bobina de estrangulamiento:

La bobina de choque es un dispositivo de supresión de interferencias de modo común con ferrita como núcleo. Se enrolla simétricamente sobre el mismo núcleo toroidal de ferrita mediante dos bobinas del mismo tamaño y el mismo número de vueltas. Para formar un dispositivo de cuatro terminales, es necesario suprimir la gran inductancia de la señal de modo común, y tiene poco efecto sobre la inductancia diferencial de la señal de modo diferencial. La bobina de choque puede suprimir eficazmente la señal de interferencia de modo común (como la interferencia de un rayo) en la línea balanceada, pero no tiene ningún efecto sobre la señal de modo diferencial que la línea transmite normalmente.

La bobina de choque debe cumplir con los siguientes requisitos cuando se produce:

1) Los cables enrollados en el núcleo de la bobina deben aislarse entre sí para garantizar que no se produzca ningún cortocircuito entre las vueltas de la bobina bajo sobretensión transitoria.

2) Cuando la bobina fluye a través de una gran corriente instantánea, el núcleo no parece estar saturado.

3) El núcleo de la bobina debe estar aislado de la bobina para evitar la ruptura entre los dos bajo sobretensión transitoria.

4) La bobina debe enrollarse tanto como sea posible, lo que puede reducir la capacitancia parásita de la bobina y mejorar la capacidad de la bobina ante una sobretensión instantánea.

6. 1/4 de longitud de onda en cortocircuito

La palanca de 1/4 de longitud de onda es un protector de sobretensión de señal de microondas basado en el análisis espectral de las ondas de los rayos y la teoría de ondas estacionarias del alimentador de antena. La longitud de la barra de cortocircuito de metal en este protector se basa en la frecuencia de la señal de funcionamiento (por ejemplo, 900 MHz o 1800 MHz). Se determina el tamaño de 1/4 de longitud de onda. La longitud de la barra de cortocircuito paralela tiene una impedancia infinita para la frecuencia de la señal de trabajo, que es equivalente a un circuito abierto y no afecta la transmisión de la señal. Sin embargo, para las ondas del rayo, dado que la energía del rayo se distribuye principalmente por debajo de n + KHZ, la barra de cortocircuito Para la impedancia de la onda del rayo es pequeña, equivalente a un cortocircuito, el nivel de energía del rayo se descarga en el suelo.

Dado que el diámetro de la barra de cortocircuito de 1/4 de longitud de onda es generalmente de unos pocos milímetros, la resistencia a la corriente de impacto es buena y puede alcanzar 30KA (8/20 μs) o más, y el voltaje residual es pequeño. Este voltaje residual es causado principalmente por la autoinducción de la barra de cortocircuito. El inconveniente es que la banda de potencia es estrecha y el ancho de banda es aproximadamente del 2% al 20%. Otra desventaja es que la polarización de CC no se puede aplicar al alimentador de antena, lo que limita algunas aplicaciones.

Circuito básico

El circuito del protector contra sobretensiones tiene diferentes formas según las diferentes necesidades. Los componentes básicos son los varios tipos mencionados anteriormente. Un investigador de productos de protección contra rayos técnicamente conocido puede diseñar una variedad de circuitos, al igual que se puede usar una caja de bloques. Diferentes patrones estructurales. Es responsabilidad de los trabajadores de protección contra rayos desarrollar productos que sean efectivos y rentables.

Protección graduada

El pararrayos de primera etapa del protector contra sobretensiones puede sangrar por la corriente directa del rayo o sangrar cuando la línea de transmisión de energía está sujeta a un rayo directo. Para lugares donde pueden ocurrir rayos directos, CLASE I se debe realizar. Protección contra rayos. El pararrayos de segunda etapa es un dispositivo de protección para la tensión residual del dispositivo de protección contra rayos frontal y el rayo inducido por rayo en el área. Cuando hay una gran absorción de energía del rayo en el escenario delantero, todavía queda una parte del equipo o el dispositivo de protección contra rayos de tercer nivel. Es una gran cantidad de energía que se transmitirá y requiere un descargador de segunda etapa para una mayor absorción. Al mismo tiempo, la línea de transmisión del pararrayos de primera etapa también inducirá radiación electromagnética de impulso de rayo LEMP. Cuando la línea es lo suficientemente larga, la energía del rayo inducido se vuelve lo suficientemente grande y se necesita el dispositivo de protección contra rayos de segundo nivel para descargar aún más la energía del rayo. El pararrayos de tercera etapa protege el LEMP y la energía residual del rayo a través del pararrayos de segunda etapa.

Protección de primer nivel

El propósito del protector contra sobretensiones es evitar que la sobretensión se conduzca directamente desde el área LPZ0 al área LPZ1, limitando la sobretensión de decenas de miles a cientos de miles de voltios a 2500-3000V.

El protector contra sobretensiones instalado en el lado de bajo voltaje del transformador de potencia es un pararrayos de fuente de alimentación de tipo interruptor de voltaje trifásico. El flujo de rayos no debe ser inferior a 60KA. El pararrayos de suministro de energía de esta clase será un pararrayos de suministro de energía de gran capacidad conectado entre las fases de la entrada del sistema de suministro de energía del usuario y la tierra. Por lo general, se requiere que el protector contra sobretensiones de esta clase tenga una capacidad máxima de impacto de más de 100KA por fase, y el voltaje límite requerido sea menor a 1500 V, lo que se denomina protector contra sobretensiones CLASE I y protector contra sobretensiones. Diseñados para resistir las altas corrientes de los rayos y los rayos inductivos, y para atraer sobretensiones de alta energía, estos descargadores de sobretensiones electromagnéticas derivan grandes cantidades de corriente de entrada al suelo. Solo proporcionan un voltaje límite (el voltaje máximo que aparece en la línea cuando la corriente de irrupción fluye a través del descargador de la fuente de alimentación se llama voltaje límite). El protector de CLASE Clase I se utiliza principalmente para absorber grandes corrientes de irrupción, solo que no pueden proteger completamente los equipos eléctricos sensibles dentro del sistema de suministro de energía.

El protector contra sobretensiones de primer nivel puede proteger contra ondas de rayos de 10 / 350μs y 100KA y cumplir con los más altos estándares de protección estipulados por IEC. La referencia técnica es la siguiente: el flujo del rayo es mayor o igual a 100KA (10 / 350μs); el voltaje residual no es mayor a 2.5KV; el tiempo de respuesta es menor o igual a 100ns.

Protección de segundo nivel

El propósito del protector contra sobretensiones es limitar aún más la sobretensión residual a través del pararrayos de primera etapa a 1500-2000 V y conectar equipotencialmente el LPZ1-LPZ2.

El pararrayos de la fuente de alimentación emitido por la línea del gabinete de distribución será un dispositivo de protección contra rayos de la fuente de alimentación que limita el voltaje como protección de segundo nivel. La capacidad de corriente del rayo no debe ser inferior a 20KA. Se instalará en la fuente de alimentación de equipos eléctricos importantes o sensibles. Estación de distribución vial. Estos supresores de sobretensión proporcionan una mejor absorción de la energía de sobretensión residual a través del supresor de sobretensiones en la entrada de la fuente de alimentación del cliente y tienen una excelente supresión de sobretensiones transitorias. El supresor de sobretensiones utilizado en esta área requiere una capacidad de impacto máxima de 45 kA o más por fase, y el voltaje límite requerido debe ser inferior a 1200 V, lo que se denomina CLASS II pararrayos de la fuente de alimentación. El sistema de suministro de energía del usuario general puede lograr la protección de segundo nivel para cumplir con los requisitos de operación del equipo eléctrico.

El protector de sobretensión de segunda etapa adopta un protector de clase C para protección de modo completo de fase a fase, fase-tierra y tierra media. Los principales parámetros técnicos son: capacidad de flujo del rayo mayor o igual a 40KA (8 / 20μs); voltaje residual El valor pico no es más de 1000V; el tiempo de respuesta no supera los 25ns.

Protección de tercer nivel

El propósito del protector de sobretensión es proteger en última instancia el equipo reduciendo la sobretensión residual a menos de 1000 V para que la energía de sobretensión no dañe el equipo.

Cuando el dispositivo de protección contra rayos de la fuente de alimentación instalado en el extremo de entrada de la fuente de alimentación de CA del equipo de información electrónica se utiliza como protección de tercer nivel, debe ser un dispositivo de protección contra rayos de la fuente de alimentación con limitación de voltaje tipo serie, y su La capacidad actual no debe ser inferior a 10KA.

La línea final de protección del protector contra sobretensiones se puede utilizar con un protector contra sobretensiones incorporado en la fuente de alimentación interna del consumidor para lograr una eliminación completa de las pequeñas sobretensiones transitorias. El descargador de sobretensión utilizado aquí requiere una capacidad de impacto máxima de 20KA o menos por fase, y el voltaje límite requerido debe ser menor de 1000V. Es necesario tener un tercer nivel de protección para algunos equipos electrónicos particularmente importantes o particularmente sensibles, así como para proteger el equipo eléctrico de sobretensiones transitorias generadas dentro del sistema.

Para la fuente de alimentación de rectificación utilizada en equipos de comunicación por microondas, equipos de comunicación de estaciones móviles y equipos de radar, es necesario seleccionar el Dispositivo de protección contra rayos con fuente de alimentación CC con la adaptación del voltaje de trabajo como protección de la etapa final de acuerdo con la protección de su voltaje de trabajo.

Nivel 4 y superior

El protector contra sobretensiones de acuerdo con el nivel de voltaje soportado del equipo protegido, si la protección contra rayos de dos niveles puede alcanzar el voltaje límite por debajo del nivel de voltaje soportado del equipo, solo necesita hacer dos niveles de protección, si el equipo soporta voltaje El nivel es bajo, es posible que necesite cuatro o más niveles de protección. La protección de cuarto nivel de su capacidad de flujo de rayos no debe ser inferior a 5KA.

Método de instalación

1, requisitos de instalación de rutina SPD

El protector contra sobretensiones se instala con un riel estándar de 35 mm

Para los SPD fijos, se deben seguir los siguientes pasos para una instalación regular:

1) Determinar la ruta de corriente de descarga

2) Marque el cable para la caída de voltaje adicional causada en el terminal del dispositivo.

3) Para evitar bucles inductivos innecesarios, marque el conductor PE de cada dispositivo.

4) Establezca una conexión equipotencial entre el dispositivo y el SPD.

5) Coordinar la coordinación energética del SPD multinivel.

Para limitar el acoplamiento inductivo entre la parte de protección instalada y la parte desprotegida del dispositivo, se requieren ciertas medidas. La inductancia mutua puede reducirse mediante la separación de la fuente de detección del circuito de sacrificio, la selección del ángulo de bucle y la limitación de la región de bucle cerrado.

Cuando el conductor del componente portador de corriente es parte de un circuito cerrado, el circuito y el voltaje inducido se reducen a medida que el conductor se acerca al circuito.

En general, es mejor separar el cable protegido del cable no protegido y debe estar separado del cable de tierra. Al mismo tiempo, para evitar un acoplamiento transitorio en cuadratura entre el cable de alimentación y el cable de comunicación, se deben tomar las medidas necesarias.

2, selección del diámetro del cable de conexión a tierra SPD

Línea de datos: el requisito es superior a 2.5 mm²; cuando la longitud supera los 0.5 m, se requiere que sea superior a 4 mm².

Línea eléctrica: cuando el área de la sección transversal de la línea de fase es S≤16 mm², la línea de tierra usa S; cuando el área de la sección transversal de la línea de fase es de 16 mm²≤S≤35mm², la línea de tierra usa 16 mm²; cuando el área de la sección transversal de la línea de fase S≥35mm², la línea de tierra requiere S / 2.

Los principales parámetros

1. Tensión nominal Un: La tensión nominal del sistema protegido es constante. En el sistema de tecnología de la información, este parámetro indica el tipo de protector que se debe seleccionar, el cual indica el valor efectivo de la tensión AC o DC.

2. Tensión nominal Uc: se puede aplicar al extremo especificado del protector durante un tiempo prolongado sin provocar un cambio en las características del protector y activando el valor máximo efectivo de voltaje del elemento protector.

3. Corriente de descarga nominal Isn: el pico de corriente de entrada máximo que se tolera el protector cuando se aplica una onda de rayo estándar con una forma de onda de 8/20 μs al protector 10 veces.

4. Corriente de descarga máxima Imax: El pico de corriente de entrada máximo que el protector es tolerado cuando se aplica al protector una onda de rayo estándar con una forma de onda de 8/20 μs.

5. Nivel de protección de voltaje Up: El valor máximo del protector en las siguientes pruebas: el voltaje de descarga disruptiva de la pendiente de 1KV / μs; la tensión residual de la corriente nominal de descarga.

6. Tiempo de respuesta tA: La sensibilidad de acción y el tiempo de avería del componente de protección especial que se refleja principalmente en el protector, y el cambio en un tiempo determinado depende de la pendiente de du / dt o di / dt.

7. Velocidad de transmisión de datos Vs: indica cuántos valores de bits se transmiten en un segundo, la unidad es: bps; es el valor de referencia del dispositivo de protección contra rayos correctamente seleccionado en el sistema de transmisión de datos, y la velocidad de transmisión de datos del dispositivo de protección contra rayos depende del modo de transmisión del sistema.

8. Pérdida de inserción Ae: La relación entre el voltaje antes y después de que se inserte el protector a una frecuencia determinada.

9. Pérdida de retorno Ar: Indica la relación de la onda del borde de ataque reflejada por el dispositivo de protección (punto de reflexión), que es un parámetro que mide directamente si el dispositivo de protección es compatible con la impedancia del sistema.

10. Corriente de descarga longitudinal máxima: se refiere al valor pico de la corriente de irrupción máxima a la que está sometido el protector cuando se aplica la onda estándar del rayo con una forma de onda de 8/20 μs a cada tierra.

11. Corriente de descarga lateral máxima: el pico máximo de corriente de entrada al que está sujeto el protector cuando se aplica la onda de rayo estándar con una forma de onda de 8/20 μs entre la línea y la línea.

12. Impedancia online: se refiere a la suma de la impedancia y la reactancia inductiva del bucle que circula por el protector bajo la tensión nominal Un. A menudo denominado "impedancia del sistema".

13. Corriente de descarga máxima: Hay dos tipos: corriente de descarga nominal Isn y corriente de descarga máxima Imax.

14. Corriente de fuga: se refiere a la corriente continua que fluye a través del protector a una tensión nominal Un de 75 u 80.

Clasificado por principio de funcionamiento

1. Tipo de interruptor: el principio de funcionamiento del protector contra sobretensiones es de alta impedancia cuando no hay sobretensión instantánea, pero una vez que responde a la sobretensión transitoria del rayo, su impedancia cambiará repentinamente a un valor bajo, permitiendo que pase la corriente del rayo. Cuando se usa como un dispositivo de este tipo, el dispositivo tiene: un espacio de descarga, un tubo de descarga de gas, un tiristor y similares.

2. Tipo de limitación de voltaje: el principio de funcionamiento del protector contra sobretensiones es alta impedancia cuando no hay sobretensión transitoria, pero su impedancia disminuirá continuamente con el aumento de la sobrecorriente y la tensión, y sus características de corriente y voltaje son fuertemente no lineales. Los dispositivos usados ​​como tales dispositivos son: óxido de zinc, varistores, diodos de supresión, diodos de avalancha y similares.

3. Dividido o turbulento:

Tipo de derivación: Paralelo al dispositivo protegido, presenta una baja impedancia al pulso del rayo y una alta impedancia a la frecuencia de funcionamiento normal.

Tipo turbulento: en serie con el dispositivo protegido, presenta una alta impedancia al pulso del rayo y una baja impedancia a la frecuencia de funcionamiento normal.

Los dispositivos utilizados como tales dispositivos son: bobinas de choque, filtros de paso alto, filtros de paso bajo, cortocircuitos de cuarto de onda y similares.

Uso del dispositivo de protección contra sobretensiones SPD

(1) Protector de alimentación: protector de alimentación de CA, protector de alimentación de CC, protector de alimentación de conmutación, etc.

El módulo de protección contra rayos de energía de CA es adecuado para la protección de energía de salas de distribución de energía, armarios de distribución de energía, armarios de distribución, paneles de distribución de energía de CA / CC, etc.

Hay cajas de distribución de entrada al aire libre y cajas de distribución de capa de construcción en el edificio;

Para redes eléctricas industriales de baja tensión (220 / 380VAC) y redes eléctricas civiles;

En el sistema de potencia, se utiliza principalmente para la entrada o salida de la potencia trifásica en la pantalla de alimentación de la sala de control principal de la sala de máquinas de automatización o subestación.

Adecuado para una variedad de sistemas de alimentación de CC, como:

Panel de distribución de energía CC;

Equipo de suministro de energía CC;

Caja de distribución DC;

Gabinete del sistema de información electrónico;

La salida de la fuente de alimentación secundaria.

(2) Protector de señal: protector de señal de baja frecuencia, protector de señal de alta frecuencia, protector de alimentador de antena, etc.

Dispositivo de protección contra rayos de señal de red:

Protección inductiva de sobretensión causada por rayos y pulsos electromagnéticos de rayos para equipos de red como SWITCH, HUB, ROUTER de 10 / 100Mbps; · Protección de conmutador de red de sala de red; · Protección del servidor de la sala de red; · Sala de red otra protección de dispositivo de interfaz de red;

La caja de protección contra rayos integrada de 24 puertos se utiliza principalmente para la protección centralizada de múltiples canales de señal en gabinetes de red integrados y gabinetes de sub-interruptores.

Dispositivo de protección contra rayos de señal de video:

El protector contra sobretensiones se utiliza principalmente para la protección punto a punto de equipos de señal de video. Puede proteger varios equipos de transmisión de video del rayo inductivo y la sobretensión de la línea de transmisión de señal. También es aplicable a la transmisión de RF bajo el mismo voltaje de trabajo. La caja de protección contra rayos de video multipuerto integrada se utiliza principalmente para la protección centralizada de dispositivos de control como grabadoras de disco duro y cortadores de video en el gabinete de control integrado.

Marca de protector contra sobretensiones

Los descargadores más comunes en el mercado son: protector de sobretensión LSP de China, protector de sobretensión OBO de Alemania, protector de sobretensión DEHN, protector de sobretensión PHOENIX, protector de sobretensión ECS de EE. UU., Protector de sobrevoltaje PANAMAX de EE. UU. , Protector contra sobretensiones UK ESP Furse, etc.