Equipos de protección contra raios

Os equipos de protección contra raios son a través da electricidade moderna e outras tecnoloxías para evitar que o equipo sexa alcanzado polos raios. O equipo de protección contra raios pódese dividir en protección contra raios, toma de protección de enerxía, protección de alimentador de antena, protección contra raios de sinal, ferramentas de proba de protección contra raios, protección contra raios do sistema de medición e control, protección do polo de terra.

Segundo a teoría da protección contra raios de subáreas e protección de varios niveis segundo o estándar IEC (comité electrotécnico internacional), a protección contra raios de nivel b pertence ao dispositivo de protección contra raios de primeiro nivel, que se pode aplicar ao armario de distribución principal de o edificio; A clase C pertence ao dispositivo de protección contra raios de segundo nivel, que se usa no armario de distribución de subcircuitos do edificio; A clase D é un para-raios de terceira clase, que se aplica á parte frontal de equipos importantes para a protección fina.

Equipo de protección contra raios

Na era da información hoxe en día, a rede de computadores e os equipos de comunicación son cada vez máis sofisticados, o seu ambiente de traballo é cada vez máis esixente e os tronos e os raios e a sobretensión instantánea dos grandes equipos eléctricos serán cada vez máis frecuentes pola fonte de alimentación, antena, sinal de radio para enviar e recibir liñas de equipos a equipos eléctricos interiores e equipos de rede, danos en equipos ou compoñentes, vítimas, transferir ou almacenar os datos de interferencia ou perdidos, ou incluso facer equipos electrónicos para producir un mal funcionamento ou pausa, parálise temporal, transmisión de datos do sistema interrupción, LAN e wan. O seu dano é sorprendente, a perda indirecta é algo máis que a perda económica directa en xeral. Os equipos de protección contra raios son a través da moderna electricidade e outra tecnoloxía para evitar que o equipo sexa impactado polos raios.

Equipos de protección contra raios

Cando a xente sabe que o trono é un fenómeno eléctrico, o seu culto e medo ao trono desaparecen gradualmente e comezan a observar este misterioso fenómeno natural desde unha perspectiva científica, coa esperanza de usar ou controlar a actividade do raio en beneficio da humanidade. Franklin tomou o liderado na tecnoloxía hai máis de 200 anos lanzou un desafío ao trono, inventou que o pararraios probablemente será o primeiro dos produtos para protección contra raios, de feito, cando Franklin inventou o pararraios é que a punta do A función de barras metálicas pódese integrar na descarga de carga de nubes treboentas, reduce o campo eléctrico do trono entre a nube e a terra ata o nivel de rotura do aire, para evitar a aparición de raios, polo que o pararraios debe ser sinalado. Pero investigacións posteriores demostraron que o pararraios non pode evitar a aparición dun pararraios, pode evitar un raio porque un torneo cambiou o campo eléctrico atmosférico, fai que un rango de nubes de tormenta estea sempre á descarga do raio, é dicir, o pararraios é máis doado que outros obxectos ao seu redor para responder ao raio, a protección contra pararraios é alcanzada por un raio e outros obxectos, é o principio de protección contra raios. Outros estudos demostraron que o efecto lóstrego do pararraios está case relacionado coa súa altura, pero non co seu aspecto, o que significa que o pararraios non está necesariamente apuntado. Agora, no campo da tecnoloxía de protección contra raios, este tipo de dispositivo de protección contra raios chámase receptor de raios.

Equipos de desenvolvemento / protección contra raios

O uso xeneralizado da electricidade promoveu o desenvolvemento de produtos de protección contra raios. Cando as redes de transmisión de alta tensión proporcionan enerxía e iluminación a miles de fogares, o raio tamén pon en perigo os equipos de transmisión e transformación de alta tensión. A liña de alta tensión érguese alta, a distancia é longa, o terreo é complexo e é fácil de ser alcanzado polos raios. O alcance de protección do pararraios non é suficiente para protexer miles de quilómetros de liñas de transmisión. Polo tanto, a liña de protección contra raios xurdiu como un novo tipo de receptor de raios para protexer as liñas de alta tensión. Despois de protexerse a liña de alta tensión, os equipos de alimentación e distribución conectados á liña de alta tensión aínda están danados pola sobretensión. Descóbrese que isto se debe ao "lóstrego de indución". (Os raios indutivos son inducidos por raios directos nos condutores metálicos próximos. Os raios indutivos poden invadir o condutor a través de dous métodos de detección diferentes. En primeiro lugar, a indución electrostática: cando se acumula a carga na nube de tronos, o condutor próximo tamén inducirá na carga oposta , cando choca o raio, a carga na nube de tronos libérase rapidamente e a electricidade estática no condutor que está unido polo campo eléctrico de nube de trono tamén fluirá ao longo do condutor para atopar a canle de liberación, que formará electricidade no pulso do circuíto A segunda é a indución electromagnética: cando a nube treboada descarga, a corrente de lóstrego que cambia rapidamente xera un forte campo electromagnético transitorio ao seu redor, o que produce unha forza electromotriz inducida no condutor próximo. Os estudos demostraron que a oleada causada pola indución electrostática é varias. veces maior que a oleada causada pola indución electromagnética . Thunderbolt induce unha oleada na liña de alta tensión e propágase ao longo do fío ata o cabelo e os equipos de distribución de enerxía conectados a ela. Cando a tensión de resistencia destes dispositivos sexa baixa, o raio inducido danarase. Para suprimir o aumento do fío, inventouse un descargador de liña.

Os primeiros arrestadores de liña eran lagoas ao aire libre. A tensión de avaría do aire é moi elevada, aproximadamente 500kV / m, e cando se descompón por alta tensión, só ten uns poucos voltios de baixa tensión. Usando esta característica do aire, deseñouse un descargador de liña temperá. Un extremo dun fío estaba conectado á liña eléctrica, un extremo do outro fío estaba conectado a terra e o outro extremo dos dous fíos estaba separado por unha certa distancia para formar dous ocos de aire. O electrodo e a distancia entre brechas determinan a tensión de avaría do descargador. A tensión de avaría debería ser lixeiramente superior á tensión de traballo da liña eléctrica. Cando o circuíto funciona normalmente, a brecha de aire é equivalente a un circuíto aberto e non afectará o funcionamento normal da liña. Cando se invade a sobretensión, a brecha de aire rómpese, a sobretensión fíxase a un nivel moi baixo e a sobrecorriente tamén se descarga ao chan a través da brecha de aire, conseguindo así a protección do pararraios. Hai demasiadas deficiencias na fenda aberta. Por exemplo, a tensión de avaría é moi afectada polo ambiente; a descarga de aire oxidará o electrodo; despois de formarse o arco de aire, leva varios ciclos de corrente alterna para extinguilo, o que pode provocar un fallo do pararraios ou unha liña. Os tubos de descarga de gas, os descargadores de tubos e os descontentos magnéticos desenvolvidos no futuro superaron en boa medida estes problemas, pero aínda están baseados no principio de descarga de gas. Os inconvenientes inherentes dos descargadores de descarga de gas son a alta tensión de avaría por impacto; demora de descarga longa (nivel de microsegundo); forma de onda de tensión residual pronunciada (dV / dt é grande). Estas deficiencias determinan que os descargadores de descarga de gas non sexan moi resistentes aos equipos eléctricos sensibles.

O desenvolvemento da tecnoloxía de semicondutores proporciónanos novos materiais de protección contra raios, como os diodos Zener. As súas características de volt-ampero están en consonancia cos requisitos de protección contra raios da liña, pero a súa capacidade para pasar a corrente de raios é débil polo que os tubos reguladores normais non se poden usar directamente. pararraios. Semicondutores temperáns O descargador é un descargador de válvulas feito de material de carburo de silicio, que ten características de volt-amperio similares ao tubo de Zener, pero ten unha forte capacidade para pasar corrente de raios. Non obstante, o varistor semicondutor de óxido metálico (MOV) descubriuse moi rapidamente e as súas características de volt-amperio son mellores e ten moitas vantaxes como o tempo de resposta rápido e a gran capacidade de corrente. Polo tanto, os descargadores de liña MOV úsanse actualmente.

Co desenvolvemento da comunicación, producíronse moitos pararraios para as liñas de comunicación. Debido ás restricións dos parámetros de transmisión da liña de comunicación, estes descargadores deben considerar os factores que afectan os parámetros de transmisión como a capacitancia e a inductancia. Non obstante, o seu principio de protección contra raios é basicamente o mesmo que o MOV.

Tipo / Equipos de protección contra raios

Os equipos de protección contra raios pódense dividir aproximadamente en tipos: dispositivo de protección contra raios de alimentación, toma de protección de enerxía e protectores de liña de antena, pararraios, ferramentas de proba de protección contra raios, dispositivos de protección contra raios para sistemas de medida e control e protectores de terra.

O descargador de subministración de enerxía divídese en tres niveis: B, C e D. Segundo o estándar IEC (International Electrotechnical Commission) para a teoría da protección contra raios de zona e protección de varios niveis, a protección contra raios de clase B pertence á primeira. dispositivo de protección contra raios de nivel e pódese aplicar ao armario principal de distribución de enerxía do edificio; O dispositivo lóstrego aplícase ao armario de distribución de sucursais do edificio; a clase D é un dispositivo de protección contra raios de terceiro nivel, que se aplica na parte frontal de equipos importantes para protexer finamente o equipo.

O pararraios de sinal de liña de comunicación divídese en niveis B, C e F segundo os requisitos da IEC 61644. Nivel de protección básica de protección base (nivel de protección áspero), nivel C (protección combinada) nivel de protección integral, clase F (medio e fino) protección) nivel de protección medio e fino.

Dispositivos de medida e control / equipos de protección contra raios

Os dispositivos de medida e control teñen unha ampla gama de aplicacións, como plantas de produción, xestión de edificios, sistemas de calefacción, dispositivo de aviso, etc. As sobretensións causadas por raios ou outras causas non só causan danos no sistema de control, senón que tamén danan os custosos convertidores. e sensores. A falla do sistema de control adoita provocar a perda do produto e o impacto na produción. As unidades de medida e control adoitan ser máis sensibles que as reaccións do sistema de enerxía a sobretensións. Ao seleccionar e instalar un pararraios nun sistema de medida e control, débense ter en conta os seguintes factores:

1, a tensión máxima de funcionamento do sistema

2, a corrente máxima de traballo

3, a frecuencia máxima de transmisión de datos

4, se se permite que o valor da resistencia aumente

5, se o fío se importa desde o exterior do edificio e se o edificio ten un dispositivo de protección contra raios externo.

Descargador de baixa tensión / Equipos de protección contra raios

A análise do antigo departamento de correos e telecomunicacións mostra que o 80% dos accidentes de raios da estación de comunicación son causados ​​pola intrusión da onda lóstrego na liña eléctrica. Polo tanto, os descargadores de corrente alterna de baixa tensión desenvólvense moi rápido, mentres que os descargadores principais con materiais MOV ocupan unha posición dominante no mercado. Hai moitos fabricantes de descargadores MOV, e as diferenzas dos seus produtos móstranse principalmente en:

Capacidade de caudal

A capacidade de fluxo é a corrente máxima de raio (8 / 20μs) que pode soportar o descargador. A Norma Técnica para a Protección contra Raios do Sistema de Enxeñaría de Comunicacións da Norma Técnica do Ministerio de Información estipula a capacidade de fluxo do pararraios para a alimentación. O descargador de primeiro nivel é superior a 20KA. Non obstante, a capacidade de aumento actual do arresto no mercado é cada vez maior. O gran descargador que leva corrente non é facilmente danado polos raios. Aumenta o número de veces que se tolera a pequena corrente de lóstrego e tamén se reduce lixeiramente a tensión residual. Adoptase a tecnoloxía paralela redundante. O descargador tamén mellora a protección da capacidade. Non obstante, os danos do arrestador non sempre son causados ​​por raios.

Na actualidade, propúxose que se empregue unha onda de corrente de 10/350 μs para detectar un pararraios. A razón é que as normas IEC1024 e IEC1312 utilizan unha onda de 10/350 μs cando describen unha onda de lóstrego. Esta afirmación non é completa, porque a onda de corrente de 8 / 20μs aínda se usa no cálculo coincidente do descargador en IEC1312 e a onda de 8 / 20μs tamén se usa en IEC1643 "SPD" - Principio de selección "Úsase como corrente principal forma de onda para detectar o descargador (SPD). Polo tanto, non se pode dicir que a capacidade de fluxo do descargador coa onda 8/20 μs estea desactualizada e tampouco se poida dicir que a capacidade de fluxo do descargador coa onda 8/20 μs non cumpre coas normas internacionais.

Protexa o circuíto

O fallo do descargador MOV está curtocircuitado e aberto. Unha poderosa corrente de raio pode danar o descargador e formar un fallo en circuíto aberto. Neste momento, a forma do módulo descargador adoita destruírse. O descargador tamén pode diminuír a tensión de funcionamento debido ao envellecemento do material durante moito tempo. Cando a tensión de funcionamento baixa por debaixo da tensión de traballo da liña, o descargador aumenta a corrente alterna e o descargador xera calor, o que acabará por destruír as características non lineais do dispositivo MOV, dando lugar a un curtocircuíto parcial do descargador. queimar. Pode producirse unha situación similar debido a un aumento da tensión de funcionamento causado por un fallo na liña eléctrica.

O fallo en circuíto aberto do descargador non afecta á fonte de alimentación. Para saber, é necesario comprobar a tensión de funcionamento, polo que hai que revisar o descargador regularmente.

A falla de curtocircuíto do descargador afecta á fonte de alimentación. Cando a calor é intensa, o arame queimarase. Hai que protexer o circuíto de alarma para garantir a seguridade da fonte de alimentación. No pasado, o fusible estaba conectado en serie no módulo descargador, pero o fusible debe asegurar a corrente de raio e a corrente de curtocircuíto a soprar. É difícil de implementar tecnicamente. En particular, o módulo descargador está principalmente curtocircuitado. A corrente que flúe durante o curtocircuíto non é grande, pero a corrente continua é suficiente para facer que o pararraios usado principalmente para descargar a corrente de pulso se quente severamente. O dispositivo de desconexión de temperatura que apareceu máis tarde resolveu mellor este problema. O cortocircuito parcial do descargador detectouse configurando a temperatura de desconexión do dispositivo. Unha vez desconectado automaticamente o dispositivo de calefacción do descargador, déronse os sinais de alarma luminosa, eléctrica e acústica.

Tensión residual

A Norma Técnica para a Protección contra Raios do Sistema de Enxeñaría de Comunicacións (YD5078-98) do Ministerio de Información da Industria estableceu requisitos específicos para a tensión residual dos pararraios en todos os niveis. Cómpre dicir que os requisitos estándar son facilmente alcanzables. A tensión residual do descargador MOV é de 2.5-3.5 veces. A diferenza de tensión residual do descargador de unha etapa directo-paralelo non é grande. A medida para reducir a tensión residual é reducir a tensión de funcionamento e aumentar a capacidade de corrente do descargador, pero a tensión de funcionamento é demasiado baixa e aumentarán os danos do descargador causados ​​pola fonte de alimentación inestable. Algúns produtos estranxeiros entraron no mercado chinés nunha fase inicial, a tensión de funcionamento era moi baixa e máis tarde aumentou moito a tensión de operación.

A tensión residual pódese reducir cun descargador de dúas etapas.

Cando a onda de lóstrego invade, o descargador 1 descárgase e a tensión residual xerada é V1; a corrente que flúe polo descargador 1 é I1;

A tensión residual do descargador 2 é V2 e a corrente que flúe é I2. Isto é: V2 = V1-I2Z

É obvio que a tensión residual do descargador 2 é inferior á tensión residual do descargador 1.

Hai fabricantes que proporcionan un pararraios de dous niveis para a protección contra raios de subministración de enerxía monofásica, porque a potencia da subministración de enerxía monofásica é xeralmente inferior a 5 KW, a corrente de liña non é grande e a indutancia de impedancia é fácil de enrolar. Tamén hai fabricantes que proporcionan descargadores trifásicos de dúas etapas. Debido a que a potencia da alimentación trifásica pode ser grande, o descargador é voluminoso e caro.

Na norma, é necesario instalar un pararraios en varias etapas na liña eléctrica. De feito, pódese conseguir o efecto de reducir a tensión residual, pero a autoinductancia do fío utilízase para facer a indutancia da impedancia de illamento entre os descargadores a todos os niveis.

A tensión residual do descargador é só o indicador técnico do descargador. A sobretensión aplicada ao equipo tamén está baseada na tensión residual. Engádese a tensión adicional xerada polos dous condutores do pararraios conectados á liña eléctrica e ao fío de terra. Polo tanto, realízase a instalación correcta. Os pararraios tamén son unha medida importante para reducir a sobretensión dos equipos.

Outros / Equipos de protección contra raios

O descargador tamén pode fornecer contadores de raios, interfaces de control e diferentes métodos de instalación segundo as necesidades do usuario.

Descargador de liñas de comunicación

Os requisitos técnicos do pararraios para as liñas de comunicación son elevados, porque ademais de cumprir os requisitos da tecnoloxía de protección contra raios, é necesario asegurarse de que os indicadores de transmisión cumpren os requisitos. Ademais, o equipo conectado á liña de comunicación ten unha baixa tensión de resistencia e a tensión residual do dispositivo de protección contra raios é estrita. Polo tanto, é difícil seleccionar o dispositivo de protección contra raios. O dispositivo de protección contra raios da liña de comunicación ideal debería ter pouca capacidade, baixa tensión residual, gran fluxo de corrente e resposta rápida. Obviamente, os dispositivos da táboa non son ideais. O tubo de descarga pode usarse para case todas as frecuencias de comunicación, pero a súa capacidade de protección contra raios é débil. Os condensadores MOV son grandes e só son adecuados para a transmisión de audio. A capacidade dos televisores para soportar a corrente de raio é débil. Efectos protectores. Os diferentes dispositivos de protección contra raios teñen diferentes formas de onda de tensión residual baixo o impacto das ondas de corrente. Segundo as características da forma de onda de tensión residual, o descargador pódese dividir nun tipo de interruptor e un tipo de límite de tensión, ou os dous tipos pódense combinar para facer a forza e evitar o curto.

A solución é empregar dous dispositivos diferentes para formar un descargador de dúas etapas. O diagrama esquemático é o mesmo que o descargador de dúas etapas da fonte de alimentación. Só a primeira etapa usa un tubo de descarga, a resistencia de illamento intermedia usa unha resistencia ou PTC e a segunda usa un TVS, de xeito que se pode exercer a lonxitude de cada dispositivo. Un pararraios pode chegar ata unhas decenas de MHZ.

Os descargadores de alta frecuencia usan principalmente tubos de descarga, como alimentadores móbiles e alimentadores de antenas de busca, se non, é difícil cumprir os requisitos de transmisión. Tamén hai produtos que utilizan o principio dun filtro paso alto. Dado que o espectro enerxético dunha onda de lóstrego está concentrado entre varios kilohertz e varios centos de kilohertz, a frecuencia da antena é moi baixa e o filtro é fácil de fabricar.

O circuíto máis sinxelo é conectar un pequeno indutor de núcleo en paralelo co fío de núcleo de alta frecuencia para formar un descargador de filtro de paso alto. Para a antena de comunicación de frecuencia puntual, tamén se pode usar unha liña de curtocircuíto de cuarta lonxitude de onda para formar un filtro de paso de banda e o efecto de protección contra raios é mellor, pero ambos métodos cortocircuitarán a corrente continua transmitida na liña de alimentación da antena. , e o rango de aplicación é limitado.

Dispositivo de posta a terra

A terra é a base da protección contra raios. O método de posta a terra especificado na norma é empregar postes de terra horizontais ou verticais con perfís metálicos. En zonas con forte corrosión, a galvanización e a sección transversal dos perfís metálicos poden usarse para resistir a corrosión. Tamén se poden empregar materiais non metálicos. O condutor actúa como un polo de terra, como un electrodo de terra de grafito e un electrodo de terra de cemento Portland. Un método máis razoable é usar o reforzo básico da arquitectura moderna como polo de terra. Debido ás limitacións da protección contra raios no pasado, sublíñase a importancia de reducir a resistencia a terra. Algúns fabricantes introduciron varios produtos de conexión a terra, afirmando reducir a resistencia ao chan. Como redutor de resistencia, electrodo de terra de polímero, electrodo de terra non metálico, etc.

De feito, en termos de protección contra raios, a comprensión da resistencia a terra cambiou, os requisitos para o deseño da rede de terra son elevados e os requisitos de resistencia están relaxados. En GB50057-94, só se enfatizan as formas da rede de posta a terra de varios edificios. Non hai ningún requisito de resistencia, porque na teoría da protección contra raios do principio equipotencial, a rede de terra só é un punto de referencia potencial total, non un punto potencial absoluto cero. A forma da reixa do chan é necesaria para necesidades equipotenciais e o valor da resistencia non é lóxico. Por suposto, non hai nada de malo en obter unha baixa resistencia a terra cando as condicións o permiten. Ademais, a fonte de alimentación e a comunicación teñen requisitos para a resistencia a terra, que está fóra do alcance da tecnoloxía de protección contra raios.

A resistencia a terra está relacionada principalmente coa resistividade do solo e a resistencia de contacto entre o chan e o chan. Tamén está relacionado coa forma e o número do chan ao formar o chan. O redutor de resistencia e varios electrodos de terra non son nada que mellore a resistencia de contacto ou o contacto entre o chan e o chan. área. Non obstante, a resistividade do solo xoga un papel decisivo e as outras son relativamente fáciles de cambiar. Se a resistividade do chan é demasiado alta, só o método de enxeñaría para cambiar o chan ou melloralo pode ser eficaz e outros métodos son difíciles de traballar.

A protección contra raios é un tema antigo, pero aínda está en evolución. Cómpre dicir que non hai ningún produto para probar. Aínda hai moitas cousas por explorar na tecnoloxía de protección contra raios. Na actualidade, o mecanismo de xeración de enerxía por raio aínda non está claro. A investigación cuantitativa sobre a indución de raios tamén é moi débil. Polo tanto, tamén se están a desenvolver produtos para a protección contra o raio. Algúns novos produtos reclamados por produtos antiparasol, necesitan ser probados na práctica cunha actitude científica e desenvolvidos en teoría. Dado que o raio en si é un pequeno evento de probabilidade, require moita análise estatística a longo prazo para obter resultados beneficiosos, o que require a cooperación de todas as partes.