Plusieurs problèmes chauds dans le présent dispositif de protection contre les surtensions SPD

Plusieurs problèmes chauds dans le présent dispositif de protection contre les surtensions SPD

1. Classification des formes d'onde de test

Pour le test SPD du dispositif de protection contre les surtensions, il y a un débat féroce dans le pays et à l'étranger sur les catégories de test de la classe I (classe B, type 1), principalement sur la méthode de simulation de décharge d'impulsion de foudre directe, le différend entre les comités CEI et IEEE :

(1) CEI 61643-1, dans le test de courant de surtension de classe I (classe B, type 1) du dispositif de protection contre les surtensions, la forme d'onde 10 / 350µs est une forme d'onde de test.

(2) IEEE C62.45 «Dispositifs de protection contre les surtensions basse tension IEEE - Partie 11 Dispositifs de protection contre les surtensions connectés aux systèmes d'alimentation basse tension - Exigences et méthodes d'essai» définit la forme d'onde 8/20 µs comme la forme d'onde de test.

Les approbateurs de la forme d'onde 10 / 350µs estiment que pour assurer une protection à 100% pendant les coups de foudre, les paramètres de foudre les plus sévères doivent être utilisés pour tester les équipements de protection contre la foudre. Utilisez une forme d'onde 10 / 350µs pour détecter le LPS (Lightning Protection System) afin de vous assurer qu'il n'est pas physiquement endommagé par la foudre. Et les partisans de la forme d'onde 8 / 20µs pensent qu'après plus de 50 ans d'utilisation, la forme d'onde montre un taux de réussite très élevé.

En octobre 2006, les représentants concernés de la CEI et de l'IEEE ont coordonné et énuméré plusieurs thèmes de recherche.

Le SPD du bloc d'alimentation GB18802.1 a des formes d'onde de test de classifications de classe I, II et III, voir le tableau 1.

Tableau 1: Catégories de tests de niveaux I, II et III

Les États-Unis ont examiné deux situations dans les trois dernières normes suivantes:
IEEE C62.41. 1 'IEEE Guide on the Surges Environment in Low-Voltage (1000V and Less) AC Power Circuits', 2002
IEEE C62.41. 2 'IEEE sur la caractérisation des pratiques recommandées des surtensions dans les circuits d'alimentation CA basse tension (1000 V et moins)', 2002
IEEE C62.41. 2 `` IEEE sur la pratique recommandée sur les tests de surtension pour les équipements connectés à des circuits d'alimentation CA basse tension (1000 V et moins) '', 2002

Situation 1: la foudre ne frappe pas directement le bâtiment.
Situation 2: C'est un événement rare: la foudre frappe directement un bâtiment ou le sol à côté d'un bâtiment est frappé par la foudre.

Le tableau 2 recommande les formes d'onde représentatives applicables et le tableau 3 donne les valeurs d'intensité correspondant à chaque catégorie.
Tableau 2: Emplacement AB C (cas 1) Formes d'onde d'essai d'impact standard et supplémentaires applicables et résumé des paramètres du cas 2.

Tableau 3: Situation du SPD à la sortie 2 Contenu du test ^{A, B}

Remarque:
A. Ce test est limité au SPD installé à la sortie, qui est différent des standards et des formes d'onde supplémentaires mentionnés dans cette recommandation, à l'exception du SPD.
B. Les valeurs ci-dessus s'appliquent à chaque test de phase du SPD multiphase.
C. L'expérience réussie de l'opération sur le terrain du SPD avec un C inférieur au niveau d'exposition 1 indique que des paramètres inférieurs peuvent être sélectionnés.

«Il n'y a pas de forme d'onde spécifique qui puisse représenter tous les environnements de surtension, donc le monde réel complexe doit être simplifié en quelques formes d'onde de test standard faciles à manipuler. Pour ce faire, les environnements de surtension sont classés pour fournir une tension et un courant de surtension.La forme d'onde et l'amplitude sont sélectionnées de manière à convenir pour évaluer les différentes capacités d'endurance de l'équipement connecté à l'alimentation CA basse tension, et l'endurance et l'environnement de surtension doit être correctement coordonné. »

«Le but de la spécification des formes d'onde de test de classification est de fournir aux concepteurs d'équipement et aux utilisateurs des formes d'onde de test de surtension standard et supplémentaires et les niveaux d'environnement de surtension correspondants. Les valeurs recommandées pour les formes d'onde standard sont des résultats simplifiés obtenus à partir de l'analyse d'une grande quantité de données de mesure. La simplification permettra une spécification reproductible et efficace de la résistance aux surtensions des équipements connectés à des alimentations CA basse tension. »

Les ondes de tension et de courant utilisées pour le test de tension limite d'impulsion SPD des réseaux de télécommunications et de signaux sont indiquées dans le tableau 4.

Tableau 4: Tension et onde actuelle du test d'impact (Tableau 3 du GB18802-1)

Remarque: L'impact est appliqué entre la borne de ligne et la borne commune. Le test entre les bornes de ligne est déterminé en fonction de la pertinence. Le SPD pour l'alimentation électrique et le SPD pour les télécommunications et les réseaux de signaux doivent formuler une forme d'onde de test standard unifiée qui peut être adaptée à la tension de tenue de l'équipement.

2. type de commutateur de tension et type de limite de tension

Dans l'histoire à long terme, le type de commutation de tension et le type de limitation de tension sont le développement, la concurrence, la complémentation, l'innovation et le réaménagement. Le type à entrefer du type à interrupteur de tension a été largement utilisé au cours des dernières décennies, mais il expose également plusieurs défauts. Elles sont:

(1) Le premier niveau (niveau B) utilisant un SPD de type à éclateur 10 / 350µs a provoqué un grand nombre d'enregistrements d'équipement de communication de la station de base faisant état de dégâts de foudre massifs.

(2) En raison du long temps de réponse du SPD de l'éclateur à la foudre, lorsque la station de base n'a que le SPD de l'éclateur et qu'aucun autre SPD n'est utilisé pour la protection de deuxième niveau (niveau C), le courant de foudre peut causer la foudre sensible appareils endommagés dans l'appareil.

(3) Lorsque la station de base utilise une protection à deux niveaux B et C, le temps de réponse lent de l'éclateur SDP à la foudre peut faire passer tous les courants de foudre à travers le protecteur de limitation de tension de niveau C, entraînant le endommagé par la foudre.

(4) Il peut y avoir un point mort de décharge d'étincelle entre la coopération énergétique entre le type à fente et le type à limitation de pression (le point aveugle signifie qu'il n'y a pas de décharge d'étincelle dans l'éclateur à décharge), ce qui entraîne le type d'éclateur SPD n'agit pas, et le protecteur de deuxième niveau (niveau C) doit résister plus haut. Le courant de foudre a causé l'endommagement du protecteur de niveau C par la foudre (limité par la surface de la station de base, la distance de découplage entre les deux pôles SPD nécessite environ 15 mètres). Par conséquent, il est impossible que le premier niveau adopte un SPD de type écart pour coopérer efficacement avec le SPD de niveau C.

(5) L'inductance est connectée en série entre les deux niveaux de protection pour former un dispositif de découplage pour résoudre le problème de la distance de protection entre les deux niveaux de SPD. Il peut y avoir un problème d'angle mort ou de réflexion entre les deux. Selon l'introduction: «L'inductance est utilisée comme composant d'appauvrissement et forme d'onde. La forme a une relation étroite. Pour les formes d'onde longues à demi-valeur (telles que 10/350 µs), l'effet de découplage de l'inducteur n'est pas très efficace (le type d'éclateur plus l'inducteur ne peut pas répondre aux exigences de protection des différents spectres de foudre en cas de foudre). Lors de la consommation de composants, le temps de montée et la valeur de crête de la surtension doivent être pris en compte. » De plus, même si l'inductance est ajoutée, le problème de la tension SPD de type intervalle jusqu'à environ 4 kV ne peut pas être résolu, et l'opération sur le terrain montre qu'après que le type d'espace SPD et le type de combinaison d'espacement SPD sont connectés en série, le C- le module de niveau 40kA installé à l'intérieur de l'alimentation à découpage perd le SPD Il existe de nombreux cas de destruction par la foudre.

(6) Les valeurs di / dt et du / dt du SPD de type gap sont très grandes. L'impact sur les composants semi-conducteurs à l'intérieur de l'équipement protégé derrière le SPD de premier niveau est particulièrement perceptible.

(7) SPD d'éclateur sans fonction d'indication de détérioration

(8) Le SPD de type à éclateur ne peut pas réaliser les fonctions d'alarme de dommage et de signalisation à distance de défaut (actuellement, il ne peut être réalisé que par LED pour indiquer l'état de fonctionnement de son circuit auxiliaire, et ne reflète pas la détérioration et les dommages de la surtension. protecteur), il en est ainsi Pour les stations de base sans surveillance, le SPD intermittent ne peut pas être appliqué efficacement.

En résumé: du point de vue des paramètres, des indicateurs et des facteurs fonctionnels tels que la pression résiduelle, la distance de découplage, le gaz d'étincelle, le temps de réponse, l'alarme sans dommage et la signalisation à distance sans défaut, l'utilisation du SPD à éclateur dans la station de base menace le fonctionnement sûr du système de communication Problèmes.

Cependant, avec le développement continu de la technologie, le SPD de type éclateur continue de surmonter ses propres lacunes, l'utilisation de ce type de SPD met également en évidence les avantages les plus importants. Au cours des 15 dernières années, de nombreux travaux de recherche et développement ont été réalisés sur le type à entrefer (voir tableau 5):

En termes de performances, la nouvelle génération de produits présente les avantages d'une faible tension résiduelle, d'une grande capacité de débit et d'une petite taille. Grâce à l'application de la technologie de déclenchement à micro-écart, il peut réaliser la distance «0» correspondant au SPD de limitation de pression et à la combinaison du SPD de limitation de pression. Il compense également son manque de réactivité et optimise grandement la mise en place de systèmes de protection contre la foudre. En termes de fonctionnement, la nouvelle génération de produits peut garantir le fonctionnement sûr de l'ensemble du produit en surveillant le fonctionnement du circuit de déclenchement. Un dispositif de désengagement thermique est installé à l'intérieur du produit pour éviter la brûlure de la coque extérieure; une technologie de grande distance d'ouverture est adoptée dans le jeu d'électrodes pour éviter le débit continu après les passages par zéro. Dans le même temps, il peut également fournir une fonction d'alarme de signal à distance pour sélectionner la taille équivalente des impulsions de foudre et prolonger la durée de vie.

Tableau 5: Développement typique de l'éclateur

Ratio S / N	Années	Main features	Remarques
1	1993	Établissez un espace en forme de «V» qui passe de petit à grand, et installez un isolant de décharge mince le long de l'extrémité de la vallée comme isolant pour aider à obtenir une tension de fonctionnement basse et une décharge jusqu'à l'écart, en utilisant des électrodes et la structure spatiale et les propriétés du matériau en 1993 Conduisez l'arc vers l'extérieur, formant une condition intermittente et éteignant l'arc. Les premiers déchargeurs de type gap avaient une tension de claquage élevée et une grande dispersion.
2	1998	L'utilisation d'un circuit de déclenchement électronique, en particulier l'utilisation d'un transformateur, réalise la fonction de déclenchement auxiliaire. Il appartient à l'espace de décharge déclenché actif, qui est une amélioration de l'espace de décharge déclenché passif. Réduit efficacement la tension de claquage. Il appartient au déclencheur d'impulsion et n'est pas assez stable.
3	1999	La décharge de l'espace est stimulée par une pièce d'étincelle (déclenchée activement par un transformateur), la structure est conçue comme une structure semi-fermée et l'espace circulaire ou en forme d'arc en forme de corne passe de petit à grand, et le guide d'air une rainure est prévue sur le côté pour faciliter l'étirage et l'allongement. L'arc électrique est éteint et la structure fermée peut être remplie de gaz d'extinction d'arc. C'est le développement de l'électrode à espace de décharge précoce. Par rapport à l'espace de décharge fermé traditionnel, la rainure en forme d'arc ou circulaire optimise l'espace et l'électrode, ce qui est propice à un plus petit volume. L'espace d'électrode est petit, la capacité intermittente est insuffisante,
4	2004	Coopérez avec la technologie de déclenchement de micro-espace, adoptez le réglage d'électrode à grande distance et la technologie d'extinction d'arc de refroidissement à canal en spirale, Améliore considérablement la technologie de déclenchement et la capacité intermittente, l'utilisation de la technologie de déclenchement d'énergie est plus stable et fiable.
5	2004	Optimiser le dispositif de protection contre la foudre pour former un dispositif de protection contre les surtensions composite qui répond aux exigences de protection de classe B et de classe C. Les modules constitués d'espaces de décharge, les modules constitués d'éléments limiteurs de tension, les bases et les dispositifs de détérioration sont combinés de différentes manières pour former des dispositifs de protection contre les surtensions

Carte des pistes de développement

3. Similitudes et différences entre le SPD de télécommunication et le SPD d'alimentation

Tableau 6: Similitudes et différences entre le SPD de télécommunication et le SPD d'alimentation

Tableau 7: Tension de fonctionnement commune du SPD de communication

4. Coopération entre la protection externe contre les surintensités et le SPD

Exigences relatives à la protection contre les surintensités (disjoncteur ou fusible) dans le sectionneur:

(1) Conformez-vous à GB / T18802.12: 2006 «Dispositif de protection contre les surtensions (SPD) Partie 12: Directives de sélection et d'utilisation du système de distribution basse tension», «Lorsque le SPD et le dispositif de protection contre les surintensités coopèrent, le courant nominal sous le courant de décharge En, il est recommandé que le protecteur de surintensité ne fonctionne pas; lorsque le courant est supérieur à In, le protecteur de surintensité peut fonctionner. Pour un protecteur de surintensité réarmable, tel qu'un disjoncteur, il ne doit pas être endommagé par cette surtension. »

(2) La valeur du courant nominal de l'appareil de protection contre les surintensités doit être sélectionnée en fonction du courant de court-circuit maximal qui peut être généré au niveau de l'installation du SPD et de la capacité de tenue au courant de court-circuit du SPD (fournie par le fabricant du SPD ), c'est-à-dire «SPD et la protection contre les surintensités qui y est connectée. Le courant de court-circuit (produit en cas de panne du SPD) de l'appareil est égal ou supérieur au courant de court-circuit maximal attendu au niveau de l'installation. »

(3) La relation sélective doit être satisfaite entre le dispositif de protection contre les surintensités F1 et le sectionneur externe SPD F2 à l'entrée d'alimentation. Le schéma de câblage du test est le suivant:

Les résultats de la recherche sont les suivants:
(a) La tension sur les disjoncteurs et les fusibles
U (disjoncteur) ≥ 1.1U (fusible)
U (protecteur de surintensité SPD +) est la somme vectorielle de U1 (protecteur de surintensité) et U2 (SPD).

(b) La capacité de courant de surtension que le fusible ou le disjoncteur peut supporter

Dans la condition que le protecteur de surintensité ne fonctionne pas, trouvez le courant de surtension maximal que le fusible et le disjoncteur avec des courants nominaux différents peuvent supporter. Le circuit de test est comme indiqué sur la figure ci-dessus. La méthode d'essai est la suivante: le courant d'appel appliqué est I, et le fusible ou le disjoncteur ne fonctionne pas. Lorsque 1.1 fois le courant d'appel I est appliqué, il fonctionne. Grâce à des expériences, nous avons trouvé des valeurs de courant nominal minimum requises pour que les protecteurs de surintensité ne fonctionnent pas sous un courant d'appel (courant d'onde 8/20 µs ou courant d'onde 10/350 µs). Voir le tableau:

Tableau 8: La valeur minimale du fusible et du disjoncteur sous le courant d'appel avec une forme d'onde de 8 / 20µs

Tableau 9: La valeur minimale du fusible et du disjoncteur ne fonctionne pas sous le courant de surtension de 10 / 350µs