Beberapa masalah panas dalam SPD perangkat pelindung lonjakan arus

Beberapa masalah panas dalam SPD perangkat pelindung lonjakan arus

1. Klasifikasi bentuk gelombang uji

Untuk uji SPD alat pelindung lonjakan arus, ada perdebatan sengit di dalam dan luar negeri tentang kategori pengujian Kelas I (Kelas B, Tipe 1), terutama pada metode simulasi pelepasan impuls petir langsung, perselisihan antara komite IEC dan IEEE :

(1) IEC 61643-1, dalam uji arus lonjakan Kelas I (Kelas B, Tipe 1) dari perangkat pelindung lonjakan arus, bentuk gelombang 10 / 350µs adalah bentuk gelombang uji.

(2) IEEE C62.45 'IEEE Perangkat pelindung lonjakan tegangan rendah - Bagian 11 Perangkat pelindung lonjakan arus yang terhubung ke sistem daya tegangan rendah - Persyaratan dan metode pengujian' mendefinisikan bentuk gelombang 8 / 20μs sebagai bentuk gelombang uji.

Pemberi persetujuan dari bentuk gelombang 10 / 350µs percaya bahwa untuk memastikan perlindungan 100% selama sambaran petir, parameter petir yang paling parah harus digunakan untuk menguji peralatan proteksi petir. Gunakan bentuk gelombang 10 / 350µs untuk mendeteksi LPS (Lightning Protection System) untuk memastikan bahwa itu tidak rusak secara fisik oleh petir. Dan pendukung bentuk gelombang 8 / 20µs percaya bahwa setelah lebih dari 50 tahun digunakan, bentuk gelombang tersebut menunjukkan tingkat keberhasilan yang sangat tinggi.

Pada bulan Oktober 2006, perwakilan IEC dan IEEE yang relevan mengkoordinasikan dan membuat daftar beberapa topik untuk penelitian.

Catu daya GB18802.1 SPD memiliki bentuk gelombang uji klasifikasi Kelas I, II, dan III, lihat Tabel 1.

Tabel 1: Kategori pengujian Level I, II dan III

Amerika Serikat telah mempertimbangkan dua situasi dalam tiga standar terbaru berikut:
IEEE C62.41. 1 'Panduan IEEE tentang Lingkungan Lonjakan di Sirkuit Daya AC Tegangan Rendah (1000V dan Kurang)', 2002
IEEE C62.41. 2 'IEEE tentang Karakterisasi Praktik yang Direkomendasikan dari Lonjakan pada Rangkaian Daya AC Tegangan Rendah (1000V dan Kurang)', 2002
IEEE C62.41. 2 'IEEE tentang Praktik yang Direkomendasikan tentang Pengujian Lonjakan untuk Peralatan yang Terhubung ke Sirkuit Daya AC Tegangan Rendah (1000V dan Kurang)', 2002

Situasi 1: Petir tidak langsung membelai gedung.
Situasi 2: Ini adalah kejadian yang jarang terjadi: sambaran petir pada bangunan secara langsung atau tanah di sebelah bangunan disambar petir.

Tabel 2 merekomendasikan bentuk gelombang representatif yang dapat diterapkan, dan Tabel 3 memberikan nilai intensitas yang sesuai untuk setiap kategori.
Tabel 2: Lokasi AB C (Kasus 1) Bentuk Gelombang Uji Dampak Standar dan Tambahan yang Berlaku dan Ringkasan Parameter Kasus 2.

Tabel 3: Situasi SPD di pintu keluar 2 Uji konten ^{A, B}

Catatan:
A. Tes ini terbatas pada SPD yang dipasang di pintu keluar, yang berbeda dari standar dan bentuk gelombang tambahan yang disebutkan dalam rekomendasi ini, kecuali untuk SPD.
B. Nilai di atas berlaku untuk setiap pengujian fase SPD multi fase.
C. Pengalaman operasi lapangan yang berhasil dari SPD dengan C lebih rendah dari level eksposur 1 menunjukkan bahwa parameter yang lebih rendah dapat dipilih.

“Tidak ada bentuk gelombang khusus yang dapat mewakili semua lingkungan lonjakan, sehingga dunia nyata yang kompleks perlu disederhanakan menjadi beberapa bentuk gelombang uji standar yang mudah ditangani. Untuk mencapai hal ini, lingkungan lonjakan diklasifikasikan untuk memberikan tegangan dan arus lonjakan Bentuk gelombang dan amplitudo dipilih sedemikian rupa sehingga sesuai untuk mengevaluasi kemampuan daya tahan yang berbeda dari peralatan yang terhubung ke catu daya AC tegangan rendah, dan ketahanan peralatan dan lingkungan lonjakan perlu dikoordinasikan dengan benar. "

“Tujuan dari menentukan bentuk gelombang uji klasifikasi adalah untuk memberikan desainer peralatan dan pengguna bentuk gelombang uji lonjakan standar dan tambahan serta tingkat lingkungan lonjakan yang sesuai. Nilai yang direkomendasikan untuk bentuk gelombang standar adalah hasil yang disederhanakan yang diperoleh dari analisis data pengukuran dalam jumlah besar. Penyederhanaan akan memungkinkan spesifikasi yang dapat diulang dan efektif untuk ketahanan lonjakan peralatan yang terhubung ke catu daya AC tegangan rendah. ”

Tegangan dan gelombang arus yang digunakan untuk pengujian tegangan batas impuls SPD telekomunikasi dan jaringan sinyal ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4: Uji impak gelombang tegangan dan arus (Tabel 3 dari GB18802-1)

Catatan: Dampak diterapkan antara terminal jalur dan terminal umum. Apakah akan menguji antar terminal jalur ditentukan sesuai dengan kesesuaian. SPD untuk catu daya dan SPD untuk telekomunikasi dan jaringan sinyal harus merumuskan bentuk gelombang uji standar terpadu yang dapat disesuaikan dengan tegangan penahan peralatan.

2. Jenis sakelar tegangan dan jenis batas tegangan

Dalam sejarah jangka panjang, jenis sakelar tegangan dan jenis pembatas tegangan dikembangkan, kompetisi, komplementasi, inovasi, dan pembangunan kembali. Jenis celah udara dari jenis sakelar tegangan telah banyak digunakan dalam beberapa dekade terakhir, tetapi juga memperlihatkan beberapa cacat. Mereka:

(1) Tingkat pertama (level B) menggunakan 10 / 350µs spark gap type SPD menyebabkan sejumlah besar rekaman peralatan komunikasi base station dari kerusakan petir besar-besaran.

(2) Karena waktu respons yang lama dari celah percikan SPD ke petir, ketika stasiun pangkalan hanya memiliki celah percikan SPD, dan tidak ada SPD lain yang digunakan untuk perlindungan tingkat kedua (level C), arus petir dapat menyebabkan peka terhadap petir perangkat dalam kerusakan perangkat.

(3) Ketika stasiun pangkalan menggunakan perlindungan dua tingkat B dan C, celah percikan waktu respons SDP yang lambat terhadap petir dapat menyebabkan semua arus petir melewati pelindung pembatas tegangan tingkat-C, menyebabkan pelindung tingkat-C menjadi rusak karena petir.

(4) Mungkin ada titik buta pelepasan percikan antara kerja sama energi antara jenis celah dan jenis pembatas tekanan (titik buta berarti tidak ada luahan percikan di celah percikan pelepasan), yang mengakibatkan jenis celah percikan SPD tidak bertindak, dan pelindung level kedua (level C) harus bertahan lebih tinggi. Arus petir menyebabkan pelindung level-C rusak oleh petir (dibatasi oleh area base station, jarak decoupling antara dua kutub SPD membutuhkan sekitar 15 meter). Oleh karena itu, tidak mungkin bagi tingkat pertama untuk mengadopsi SPD tipe celah untuk bekerja sama secara efektif dengan SPD tingkat C.

(5) Induktansi dihubungkan secara seri antara dua tingkat perlindungan untuk membentuk perangkat decoupling untuk menyelesaikan masalah jarak perlindungan antara dua tingkat SPD. Mungkin ada masalah titik buta atau refleksi di antara keduanya. Menurut pengantar: “Induktansi digunakan sebagai komponen penipisan dan bentuk gelombang. Bentuknya memiliki hubungan yang erat. Untuk bentuk gelombang setengah nilai yang panjang (seperti 10 / 350μs), efek pelepasan induktor tidak terlalu efektif (tipe celah percikan ditambah induktor tidak dapat memenuhi persyaratan perlindungan dari spektrum petir yang berbeda ketika petir menyambar). Saat mengonsumsi komponen, waktu naik dan nilai puncak tegangan lonjakan harus dipertimbangkan. " Selain itu, meskipun induktansi ditambahkan, masalah tegangan SPD tipe celah hingga sekitar 4kV tidak dapat diselesaikan, dan operasi lapangan menunjukkan bahwa setelah tipe celah SPD dan tipe kombinasi celah SPD dihubungkan secara seri, C- level 40kA modul dipasang di dalam switching power supply kehilangan SPD Ada banyak catatan yang dihancurkan oleh petir.

(6) Nilai di / dt dan du / dt dari SPD tipe celah sangat besar. Dampak pada komponen semikonduktor di dalam peralatan yang dilindungi di belakang SPD tingkat pertama sangat terlihat.

(7) Spark gap SPD tanpa fungsi indikasi kerusakan

(8) SPD tipe celah percikan tidak dapat mewujudkan fungsi alarm kerusakan dan pensinyalan jarak jauh kesalahan (saat ini hanya dapat direalisasikan oleh LED untuk menunjukkan status kerja sirkuit tambahannya, dan tidak mencerminkan kerusakan dan kerusakan lonjakan petir pelindung), jadi untuk BTS tanpa pengawasan, SPD intermiten tidak dapat diterapkan secara efektif.

Singkatnya: dari perspektif parameter, indikator, dan faktor fungsional seperti tekanan sisa, jarak decoupling, gas percikan, waktu respons, alarm tidak ada kerusakan, dan pensinyalan jarak jauh tanpa gangguan, penggunaan SPD celah percikan di stasiun pangkalan mengancam operasi yang aman dari masalah sistem komunikasi.

Namun, dengan perkembangan teknologi yang terus menerus, SPD tipe spark gap terus mengatasi kekurangannya sendiri, penggunaan SPD jenis ini juga menonjolkan keuntungan yang lebih besar. Dalam kurun waktu 15 tahun terakhir, banyak penelitian dan pengembangan tentang jenis celah udara telah dilakukan (lihat Tabel 5):

Dari segi performa, produk generasi baru memiliki keunggulan tegangan sisa yang rendah, kapasitas aliran yang besar, dan ukuran yang kecil. Melalui penerapan teknologi pemicu celah mikro, ia dapat merealisasikan jarak “0” yang sesuai dengan SPD pembatas tekanan dan kombinasi SPD pembatas tekanan. Ini juga mengkompensasi kurangnya respon dan sangat mengoptimalkan pembentukan sistem proteksi petir. Dari segi fungsi, produk generasi baru dapat menjamin keamanan pengoperasian seluruh produk dengan memantau pengoperasian sirkuit pemicu. Perangkat pelepasan termal dipasang di dalam produk untuk menghindari pembakaran kulit terluar; Teknologi jarak bukaan besar diadopsi dalam set elektroda untuk menghindari aliran kontinu setelah penyeberangan nol. Pada saat yang sama, itu juga dapat menyediakan fungsi alarm sinyal jarak jauh untuk memilih ukuran yang setara dari pulsa petir, dan memperpanjang masa pakai.

Tabel 5: Perkembangan tipikal celah percikan

S / N	Tahun	Fitur utama	Keterangan
1	1993	Buat celah berbentuk "V" yang berubah dari kecil ke besar, dan siapkan isolator pelepasan tipis di sepanjang ujung lembah sebagai isolasi untuk membantu mendapatkan tegangan operasi rendah dan pelepasan hingga celah tersebut, menggunakan elektroda dan struktur ruang serta sifat material pada tahun 1993 Memimpin busur ke luar, membentuk kondisi intermiten dan memadamkan busur. Discharger tipe gap awal memiliki tegangan breakdown yang tinggi dan dispersi yang besar.
2	1998	Penggunaan rangkaian pemicu elektronik, terutama penggunaan trafo, menyadari fungsi pemicu bantu. Itu milik celah pelepasan yang dipicu aktif, yang merupakan peningkatan dari celah pelepasan yang dipicu pasif. Secara efektif mengurangi tegangan rusaknya. Itu milik pemicu denyut nadi dan tidak cukup stabil.
3	1999	Pelepasan celah distimulasi oleh potongan percikan (dipicu secara aktif oleh transformator), struktur dirancang sebagai struktur semi tertutup, dan celah berbentuk lingkaran atau busur berbentuk tanduk diubah dari kecil menjadi besar, dan pemandu udara alur disediakan di samping untuk memudahkan penarikan dan pemanjangan Busur listrik dipadamkan dan struktur tertutup dapat diisi dengan gas pemadam busur. Ini adalah pengembangan elektroda celah pelepasan awal. Dibandingkan dengan celah pembuangan tertutup tradisional, alur berbentuk busur atau melingkar mengoptimalkan ruang dan elektroda, yang kondusif untuk volume yang lebih kecil. Celah elektroda kecil, kemampuan intermiten tidak mencukupi,
4	2004	Bekerja sama dengan teknologi pemicu celah mikro, mengadopsi pengaturan elektroda jarak jauh dan teknologi pemadam busur pendingin saluran spiral, Sangat meningkatkan teknologi pemicu dan kemampuan intermiten, penggunaan teknologi pemicu energi lebih stabil dan dapat diandalkan.
5	2004	Mengoptimalkan perangkat proteksi petir untuk membentuk perangkat pelindung lonjakan komposit yang memenuhi persyaratan perlindungan Kelas B dan Kelas C. Modul terbuat dari celah pelepasan, modul yang terbuat dari elemen pembatas tegangan, basis dan perangkat penurunan kualitas digabungkan dalam berbagai cara untuk membentuk perangkat perlindungan tegangan lebih

Peta jalur pengembangan

3. Persamaan dan perbedaan antara SPD telekomunikasi dan SPD power supply

Tabel 6: Persamaan dan perbedaan antara SPD telekomunikasi dan SPD catu daya

Tabel 7: Tegangan kerja umum SPD komunikasi

4. Kerjasama antara proteksi arus berlebih eksternal dan SPD

Persyaratan untuk proteksi arus berlebih (pemutus sirkuit atau sekering) di pemisah:

(1) Mematuhi GB / T18802.12: 2006 “Surge Protection Device (SPD) Part 12: Panduan Pemilihan dan Penggunaan Sistem Distribusi Tegangan Rendah”, “Ketika SPD dan perangkat proteksi arus berlebih bekerja sama, nominal Di bawah arus pelepasan Dalam hal ini, disarankan agar pelindung arus berlebih tidak beroperasi; ketika arus lebih besar dari pada, pelindung arus berlebih dapat beroperasi. Untuk pelindung arus berlebih yang dapat disetel ulang, seperti pemutus sirkuit, seharusnya tidak rusak oleh lonjakan ini. ”

(2) Nilai arus pengenal dari peranti proteksi arus berlebih harus dipilih sesuai dengan arus hubung singkat maksimum yang dapat dibangkitkan pada instalasi SPD dan kemampuan menahan arus hubung singkat dari SPD (disediakan oleh pabrikan SPD ), yaitu, “SPD dan proteksi arus berlebih yang terhubung dengannya. Arus hubung singkat (dihasilkan saat SPD gagal) dari perangkat sama dengan atau lebih besar dari arus hubung singkat maksimum yang diharapkan saat pemasangan. "

(3) Hubungan selektif harus dipenuhi antara perangkat proteksi arus berlebih F1 dan pemisah eksternal SPD F2 pada saluran masuk daya. Diagram pengkabelan tes adalah sebagai berikut:

Hasil penelitiannya adalah sebagai berikut:
(a) Tegangan pada pemutus sirkuit dan sekering
U (pemutus sirkuit) ≥ 1.1U (sekering)
U (pelindung arus berlebih SPD +) adalah penjumlahan vektor dari U1 (pelindung arus berlebih) dan U2 (SPD).

(b) Kapasitas arus lonjakan yang dapat ditahan oleh sekering atau pemutus sirkuit

Dalam kondisi di mana pelindung arus berlebih tidak beroperasi, temukan arus lonjakan maksimum yang dapat ditahan oleh sekering dan pemutus sirkuit dengan arus pengenal berbeda. Rangkaian uji seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Metode pengujiannya adalah sebagai berikut: arus masuk yang diterapkan adalah I, dan sekring atau pemutus sirkuit tidak beroperasi. Ketika 1.1 kali arus masuk arus I diterapkan, ia beroperasi. Melalui eksperimen, kami menemukan beberapa nilai arus pengenal minimum yang diperlukan untuk pelindung arus berlebih agar tidak beroperasi di bawah arus masuk (arus gelombang 8 / 20μs atau arus gelombang 10 / 350μs). Lihat tabel:

Tabel 8: Nilai minimum sekering dan pemutus sirkuit di bawah arus masuk arus dengan bentuk gelombang 8 / 20µs

Tabel 9: Nilai minimum sekring dan pemutus sirkuit tidak beroperasi di bawah arus lonjakan 10 / 350µs