Verschillende hot issues in de huidige SPD voor overspanningsbeveiliging

Verschillende hot issues in de huidige SPD voor overspanningsbeveiliging

1. Classificatie van testgolfvormen

Voor de SPD-test van de overspanningsbeveiliging is er in binnen- en buitenland felle discussie over de testcategorieën van Klasse I (Klasse B, Type 1), voornamelijk over de methode om directe bliksemimpulsontlading te simuleren, het geschil tussen de IEC- en IEEE-commissies :

(1) IEC 61643-1, in Klasse I (Klasse B, Type 1) piekstroomtest van het overspanningsbeveiligingsapparaat, de golfvorm van 10/350 µs is een testgolfvorm.

(2) IEEE C62.45 'IEEE Laagspannings-overspanningsbeveiligingsapparatuur - Deel 11 Overspanningsbeveiligingsapparatuur aangesloten op laagspanningsvoedingssystemen - Vereisten en testmethoden' definieert de 8/20 µs golfvorm als de testgolfvorm.

Goedkeurders van de 10/350 µs golfvorm zijn van mening dat om 100% bescherming te garanderen tijdens blikseminslagen, de zwaarste bliksemparameters moeten worden gebruikt om bliksembeveiligingsapparatuur te testen. Gebruik een golfvorm van 10/350 µs om LPS (Lightning Protection System) te detecteren om ervoor te zorgen dat het niet fysiek wordt beschadigd door bliksem. En de voorstanders van de 8/20 µs golfvorm zijn van mening dat de golfvorm na meer dan 50 jaar gebruik een zeer hoog slagingspercentage laat zien.

In oktober 2006 hebben relevante vertegenwoordigers van IEC en IEEE verschillende onderzoeksonderwerpen gecoördineerd en opgesomd.

GB18802.1 voeding SPD heeft testgolfvormen van Class I, II en III classificaties, zie Tabel 1.

Tabel 1: testcategorieën van niveau I, II en III

De Verenigde Staten hebben twee situaties in overweging genomen in de volgende drie nieuwste normen:
IEEE C62.41. 1 'IEEE Guide on the Purges Environment in Low-Voltage (1000V and Less) AC Power Circuits', 2002
IEEE C62.41. 2 'IEEE on Recommended Practice Characterization of Purges in Low Voltage (1000V and less) AC Power Circuits', 2002
IEEE C62.41. 2 'IEEE on Recommended Practice on Surge Testing for Equipment connected to low-voltage (1000V and less) AC Power Circuits', 2002

Situatie 1: Bliksem slaat niet direct door het gebouw.
Situatie 2: Het komt zelden voor: blikseminslagen op een gebouw direct of de grond naast een gebouw wordt door bliksem getroffen.

Tabel 2 beveelt toepasselijke representatieve golfvormen aan en Tabel 3 geeft de intensiteitswaarden die overeenkomen met elke categorie.
Tabel 2: Locatie AB C (Geval 1) Toepasselijke standaard en aanvullende golfvormen van de impacttest en Samenvatting van geval 2 parameters.

Tabel 3: SPD-situatie bij de uitgang 2 Testinhoud ^{A, B}

Opmerking:
A. Deze test is beperkt tot de SPD die bij de uitgang is geïnstalleerd, die verschilt van de normen en aanvullende golfvormen die in deze aanbeveling worden genoemd, behalve SPD.
B. De bovenstaande waarden zijn van toepassing op elke fasetest van meerfasige SPD.
C. De succesvolle praktijkervaring van SPD met C lager dan blootstellingsniveau 1 geeft aan dat lagere parameters kunnen worden geselecteerd.

“Er is geen specifieke golfvorm die alle piekomgevingen kan vertegenwoordigen, dus de complexe praktijk moet worden vereenvoudigd tot een aantal eenvoudig te hanteren standaard testgolfvormen. Om dit te bereiken, worden de stootomgevingen geclassificeerd om stootspanning en -stroom te leveren. De golfvorm en amplitude worden zodanig gekozen dat ze geschikt zijn voor het evalueren van de verschillende uithoudingsvermogencapaciteiten van de apparatuur die is aangesloten op de wisselstroomvoeding met lage spanning, en de uithoudingsvermogen en de surge-omgeving moet goed worden gecoördineerd. "

“Het doel van het specificeren van classificatie-testgolfvormen is om ontwerpers en gebruikers van apparatuur te voorzien van standaard en aanvullende golfvormen voor piektests en overeenkomstige niveaus van piekomgevingen. De aanbevolen waarden voor standaard golfvormen zijn vereenvoudigde resultaten die zijn verkregen uit de analyse van een grote hoeveelheid meetgegevens. De vereenvoudiging maakt een herhaalbare en effectieve specificatie mogelijk voor de piekweerstand van apparatuur die is aangesloten op laagspanningsvoedingen. "

De spannings- en stroomgolven die worden gebruikt voor de SPD-impulslimietspanningstest van telecommunicatie- en signaalnetwerken worden weergegeven in tabel 4.

Tabel 4: Spanning en de huidige golf van impacttest (Tabel 3 van GB18802-1)

Opmerking: er wordt een botsing toegepast tussen de lijnterminal en de gemeenschappelijke terminal. Of er tussen lijnterminals moeten worden getest, wordt bepaald op basis van geschiktheid. De SPD voor voeding en de SPD voor telecommunicatie- en signaalnetwerken moeten een uniforme standaard testgolfvorm formuleren die kan worden aangepast aan de weerstandsspanning van de apparatuur.

2. type spanningsschakelaar en type spanningslimiet

In de geschiedenis op lange termijn zijn het type spanningsomschakeling en spanningsbeperking ontwikkeling, concurrentie, complementering, innovatie en herontwikkeling. Het type luchtspleet van het type spanningsschakelaar is de afgelopen decennia veel gebruikt, maar het legt ook verschillende defecten bloot. Zij zijn:

(1) Het eerste niveau (niveau B) met 10/350 µs vonkbrug type SPD veroorzaakte een groot aantal records van basisstationcommunicatieapparatuur van enorme bliksemschade.

(2) Vanwege de lange reactietijd van de vonkbrug SPD op bliksem, wanneer het basisstation alleen een vonkbrug SPD heeft en geen andere SPD wordt gebruikt voor de bescherming van het tweede niveau (niveau C), kan de bliksemstroom bliksemgevoelig zijn apparaten in het apparaat schade.

(3) Wanneer het basisstation B- en C-beveiliging met twee niveaus gebruikt, kan de trage responstijd van de vonkbrug SDP op bliksem ervoor zorgen dat alle bliksemstromen door de C-level spanningsbeperkende beveiliging gaan, waardoor de C-level beveiliging beschadigd door bliksem.

(4) Er kan een blinde vlek van vonkontlading zijn tussen de energiesamenwerking tussen het spleet type en het drukbegrenzende type (blind punt betekent dat er geen vonkontlading is in de ontladingsvonkbrug), resulterend in de vonkbrug type SPD niet handelen, en de beschermer van het tweede niveau (niveau C) moet hoger kunnen weerstaan. De bliksemstroom veroorzaakte schade aan de C-level protector door blikseminslag (beperkt door het gebied van het basisstation, de ontkoppelingsafstand tussen de twee polen SPD vereist ongeveer 15 meter). Daarom is het voor het eerste niveau onmogelijk om SPD van het gap-type toe te passen om effectief samen te werken met SPD van niveau C.

(5) De inductantie is in serie geschakeld tussen de twee beschermingsniveaus om een ​​ontkoppelingsapparaat te vormen om het probleem van de beschermingsafstand tussen de twee niveaus van SPD op te lossen. Er kan een blinde vlek- of reflectieprobleem zijn tussen de twee. Volgens de inleiding: “Inductantie wordt gebruikt als een uitputtingscomponent en golfvorm. De vorm heeft een nauwe relatie. Voor lange halfwaardegolfvormen (zoals 10/350 µs) is het inductorontkoppelingseffect niet erg effectief (het type vonkbrug plus inductor kan niet voldoen aan de beschermingseisen van verschillende bliksemspectra bij blikseminslag). Bij het verbruik van componenten moet rekening worden gehouden met de stijgtijd en de piekwaarde van de stootspanning. " Bovendien, zelfs als de inductantie wordt toegevoegd, kan het probleem van de SPD-spanning van het spleet-type tot ongeveer 4 kV niet worden opgelost, en de veldoperatie toont aan dat nadat het spleet-type SPD en de spleetcombinatie type SPD in serie zijn geschakeld, de C- module van niveau 40kA die in de schakelende voeding is geïnstalleerd, verliest de SPD. Er zijn talloze records van vernietiging door bliksem.

(6) De di / dt- en du / dt-waarden van SPD van het gap-type zijn erg groot. De impact op de halfgeleidercomponenten in de beschermde apparatuur achter de SPD van het eerste niveau is vooral merkbaar.

(7) Vonkbrug SPD zonder functie voor achteruitgangsindicatie

(8) De SPD van het vonkbrugtype kan de functies van schadealarm en foutsignalering op afstand niet realiseren (momenteel kan het alleen worden gerealiseerd door LED om de werkstatus van het hulpcircuit aan te geven, en weerspiegelt niet de verslechtering en schade van de blikseminslag. beschermer), dus voor onbeheerde basisstations kan intermitterende SPD niet effectief worden toegepast.

Samenvattend: vanuit het perspectief van parameters, indicatoren en functionele factoren zoals restdruk, ontkoppelingsafstand, vonkgas, reactietijd, geen schadealarm en storingsvrije signalering op afstand, dreigt het gebruik van vonkbrug SPD in het basisstation de veilige werking van het communicatiesysteem Problemen.

Met de voortdurende ontwikkeling van technologie blijft de SPD van het vonkbrugtype echter zijn eigen tekortkomingen overwinnen, het gebruik van dit type SPD benadrukt ook de grotere voordelen. In de afgelopen 15 jaar is er veel onderzoek en ontwikkeling gedaan naar het type luchtspleet (zie Tabel 5):

Qua prestaties heeft de nieuwe generatie producten de voordelen van een lage restspanning, een grote doorstroomcapaciteit en een klein formaat. Door de toepassing van micro-gap trigger-technologie, kan het de "0" afstandsafstemming met de drukbeperkende SPD en de combinatie van de drukbeperkende SPD realiseren. Het compenseert ook het gebrek aan reactievermogen en optimaliseert de oprichting van bliksembeveiligingssystemen aanzienlijk. Qua functie kan de nieuwe generatie producten de veilige werking van het hele product garanderen door de werking van het triggercircuit te bewaken. In het product is een thermische ontkoppelingsinrichting geïnstalleerd om verbranding van de buitenschaal te voorkomen; In de elektrodeset is een technologie met een grote openingsafstand toegepast om de continue stroom na nuldoorgangen te vermijden. Tegelijkertijd kan het ook een alarmfunctie op afstand bieden om de equivalente grootte van bliksemimpulsen te selecteren en de levensduur te verlengen.

Tabel 5: Typische ontwikkeling van vonkbrug

S / N	Jaar	belangrijkste kenmerken	Opmerkingen
1	1993	Creëer een "V" -vormige opening die verandert van klein in groot, en plaats een dunne ontladingsisolator langs het daluiteinde als isolatie om een ​​lage bedrijfsspanning en ontlading tot aan de opening te helpen verkrijgen, met behulp van elektroden en ruimtestructuur en materiaaleigenschappen in 1993 Leid de boog naar buiten, vorm een ​​onderbroken toestand en doof de boog. Vroege ontladers van het gap-type hadden een hoge doorslagspanning en een grote spreiding.
2	1998	Het gebruik van een elektronisch triggercircuit, vooral het gebruik van een transformator, realiseert de extra triggerfunctie. Het behoort tot de actief getriggerde ontladingsopening, wat een upgrade is van de passief geactiveerde ontladingsopening. Vermindert effectief de doorslagspanning. Het behoort tot de pulstrigger en is niet stabiel genoeg.
3	1999	De spleetontlading wordt gestimuleerd door een vonkend stuk (actief geactiveerd door een transformator), de structuur is ontworpen als een semi-gesloten structuur en de hoornvormige cirkelvormige of boogvormige opening wordt veranderd van klein naar groot, en de luchtgeleider aan de zijkant is een groef aangebracht om het tekenen en het verlengen te vergemakkelijken. De elektrische boog wordt gedoofd en de gesloten structuur kan worden gevuld met boogblusgas. Het is de ontwikkeling van de elektrode voor de vroege ontladingsopening. Vergeleken met de traditionele gesloten ontladingsopening optimaliseert de boogvormige of cirkelvormige groef de ruimte en elektrode, wat bevorderlijk is voor een kleiner volume. De elektrodeafstand is klein, het intermitterende vermogen is onvoldoende,
4	2004	Werk samen met de micro-gap-triggeringstechnologie, gebruik de elektrode-instelling voor grote afstanden en de spiraalvormige kanaalkoelingstechnologie voor het blussen van de boog, Verbeter de triggertechnologie en het intermitterende vermogen aanzienlijk, het gebruik van energietriggertechnologie is stabieler en betrouwbaarder.
5	2004	Optimaliseer het bliksembeveiligingsapparaat om een ​​samengesteld overspanningsbeveiligingsapparaat te vormen dat voldoet aan de vereisten van Klasse B- en Klasse C-bescherming. Modules gemaakt van ontladingsspleten, modules gemaakt van spanningsbeperkende elementen, bases en verslechteringsinrichtingen worden op verschillende manieren gecombineerd om overspanningsbeveiligingsinrichtingen te vormen

Ontwikkeling track map

3. Overeenkomsten en verschillen tussen SPD voor telecommunicatie en SPD voor stroomvoorziening

Tabel 6: Overeenkomsten en verschillen tussen SPD voor telecommunicatie en SPD voor voeding

Tabel 7: Gemeenschappelijke werkspanning van communicatie-SPD

4. Samenwerking tussen externe overstroombeveiliging en SPD

Vereisten voor overstroombeveiliging (stroomonderbreker of zekering) in de scheidingsschakelaar:

(1) Voldoen aan GB / T18802.12: 2006 "Surge Protection Device (SPD) Part 12: Selection and Use Guidelines of Low Voltage Distribution System", "Wanneer SPD en overstroombeveiliging samenwerken, de nominale onder de ontlaadstroom In wordt aanbevolen dat de overstroombeveiliging niet werkt; wanneer de stroom groter is dan In, kan de overstroombeveiliging werken. Voor een resetbare overstroombeveiliging, zoals een stroomonderbreker, mag deze niet worden beschadigd door deze piek. "

(2) De nominale stroomwaarde van het overstroombeveiligingstoestel moet worden geselecteerd op basis van de maximale kortsluitstroom die kan worden gegenereerd bij de SPD-installatie en het kortsluitstroomweerstandsvermogen van de SPD (geleverd door de SPD-fabrikant). ), dat wil zeggen: “SPD en de daarmee verbonden overstroombeveiliging. De kortsluitstroom (geproduceerd wanneer de SPD uitvalt) van het apparaat is gelijk aan of groter dan de maximale kortsluitstroom die bij de installatie wordt verwacht. "

(3) Er moet worden voldaan aan de selectieve relatie tussen de overstroombeveiliging F1 en de externe SPD-scheidingsschakelaar F2 bij de voedingsingang. Het bedradingsschema van de test is als volgt:

De onderzoeksresultaten zijn als volgt:
(a) De spanning op stroomonderbrekers en zekeringen
U (stroomonderbreker) ≥ 1.1 U (zekering)
U (SPD + overstroombeveiliging) is de vectorsom van U1 (overstroombeveiliging) en U2 (SPD).

(b) De stootstroomcapaciteit die de zekering of stroomonderbreker kan weerstaan

Onder de voorwaarde dat de overstroombeveiliging niet werkt, moet u de maximale stootstroom vinden die de zekering en stroomonderbreker met verschillende nominale stromen kunnen weerstaan. Het testcircuit is zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. De testmethode is als volgt: de toegepaste inschakelstroom is I en de zekering of stroomonderbreker werkt niet. Wanneer 1.1 keer de inschakelstroom I wordt toegepast, werkt deze. Door middel van experimenten hebben we enkele minimale nominale stroomwaarden gevonden die nodig zijn om overstroombeschermers niet te laten werken onder inschakelstroom (8/20 µs golfstroom of 10/350 µs golfstroom). Zie tafel:

Tabel 8: De minimumwaarde van de zekering en stroomonderbreker onder de inschakelstroom met een golfvorm van 8/20 µs

Tabel 9: De minimumwaarde van de zekering en stroomonderbreker werkt niet bij een stootstroom van 10/350 µs