Equipamento de proteção contra raios

O equipamento de proteção contra raios é feito por meio de eletricidade moderna e outras tecnologias para evitar que o equipamento seja atingido por um raio. O equipamento de proteção contra raios pode ser dividido em proteção contra raios de energia, soquete de proteção de energia, proteção do alimentador de antena, proteção de sinal contra raios, ferramentas de teste de proteção contra raios, sistema de medição e controle de proteção contra raios, proteção de pólos de terra.

De acordo com a teoria da proteção contra raios de subárea e proteção de vários níveis de acordo com o padrão IEC (comitê eletrotécnico internacional), a proteção contra raios de nível b pertence ao dispositivo de proteção contra raios de primeiro nível, que pode ser aplicado ao gabinete de distribuição principal em o edifício; A classe C pertence ao dispositivo de proteção contra raios de segundo nível, que é usado no gabinete de distribuição de subcircuito do edifício; A Classe D é um pára-raios de terceira classe, que é aplicado na extremidade frontal de equipamentos importantes para proteção fina.

Visão geral / equipamentos de proteção contra raios

Hoje, a era da informação, a rede de computadores e os equipamentos de comunicação estão cada vez mais sofisticados, seu ambiente de trabalho está se tornando cada vez mais exigente, e trovões e relâmpagos e sobretensão instantânea de grandes equipamentos elétricos serão cada vez mais frequentes por fonte de alimentação, antena, um sinal de rádio para enviar e receber linhas de equipamentos em equipamentos elétricos internos e equipamentos de rede, danos a equipamentos ou componentes, vítimas, transferir ou armazenar os dados de interferência ou perda, ou mesmo fazer com que o equipamento eletrônico produza operação incorreta ou pausa, paralisia temporária, transmissão de dados do sistema interromper, LAN e wan. Seu dano é gritante, a perda indireta é mais do que a perda econômica direta em geral. O equipamento de proteção contra raios é feito por meio de eletricidade moderna e outras tecnologias para evitar que o equipamento seja atingido por um raio.

Mudança / equipamento de proteção contra raios

Quando as pessoas sabem que o trovão é um fenômeno elétrico, sua adoração e medo do trovão gradualmente desaparecem, e elas começam a observar esse misterioso fenômeno natural de uma perspectiva científica, na esperança de usar ou controlar a atividade do raio em benefício da humanidade. Franklin assumiu a liderança em tecnologia há mais de 200 anos lançou um desafio para o trovão, ele inventou o pára-raios é provável que seja o primeiro dos produtos de proteção contra raios, de fato, quando Franklin inventou o pára-raios é que a ponta do A função de hastes de metal pode ser integrada na carga-descarga da nuvem de tempestade, reduzir o campo elétrico do trovão entre a nuvem e a terra ao nível da decomposição do ar, para evitar a ocorrência de relâmpagos, de modo que os requisitos de para-raios devem ser apontados. Mas pesquisas posteriores mostraram que o para-raios é incapaz de evitar a ocorrência de raios, para-raios, pode evitar raios porque uma torre alterou o campo elétrico atmosférico, faz uma gama de nuvens de trovoada é sempre até a descarga de um raio, ou seja, o pára-raios é mais fácil do que outros objetos ao seu redor para responder ao clarão de um raio, a proteção de pára-raios sendo atingida por um raio e outros objetos, é o princípio de proteção de pára-raios do pára-raios. Estudos posteriores mostraram que o efeito de contato do pára-raios está quase relacionado à sua altura, mas não à sua aparência, o que significa que o pára-raios não é necessariamente pontudo. Agora, no campo da tecnologia de proteção contra raios, esse tipo de dispositivo de proteção contra raios é chamado de receptor de raios.

Equipamento de desenvolvimento / proteção contra raios

O uso generalizado de eletricidade promoveu o desenvolvimento de produtos de proteção contra raios. Quando as redes de transmissão de alta tensão fornecem energia e iluminação para milhares de residências, os raios também colocam em risco os equipamentos de transmissão e transformação de alta tensão. A linha de alta tensão é erguida alta, a distância é longa, o terreno é complexo e é fácil ser atingido por um raio. O escopo de proteção do para-raios não é suficiente para proteger milhares de quilômetros de linhas de transmissão. Portanto, a linha de proteção contra raios surge como um novo tipo de receptor de raios para proteção de linhas de alta tensão. Depois que a linha de alta tensão é protegida, o equipamento de energia e distribuição conectado à linha de alta tensão ainda está danificado pela sobretensão. Verifica-se que isso se deve ao “raio de indução”. (O raio indutivo é induzido por raios diretos nos condutores de metal próximos. O raio indutivo pode invadir o condutor por meio de dois métodos de detecção diferentes. Primeiro, indução eletrostática: quando a carga na nuvem de tempestade se acumula, o condutor próximo também vai induzir na carga oposta , quando o raio atinge, a carga na nuvem de tempestade é rapidamente liberada, e a eletricidade estática no condutor que é ligada pelo campo elétrico da nuvem de tempestade também fluirá ao longo do condutor para encontrar o canal de liberação, que formará eletricidade no pulso do circuito . A segunda é a indução eletromagnética: quando a nuvem de tempestade descarrega, a corrente do relâmpago que muda rapidamente gera um forte campo eletromagnético transiente em torno dele, que produz uma alta força eletromotriz induzida no condutor próximo. Estudos têm mostrado que o surto causado pela indução eletrostática é vários vezes maior do que o surto causado pela indução eletromagnética . O raio induz um surto na linha de alta tensão e se propaga ao longo do fio até o cabelo e o equipamento de distribuição de energia conectado a ele. Quando a tensão suportável desses dispositivos é baixa, eles serão danificados pelo raio induzido. Para suprimir o pico no fio, as pessoas Um pára-raios de linha foi inventado.

Os primeiros pára-raios eram lacunas a céu aberto. A tensão de decomposição do ar é muito alta, cerca de 500 kV / m, e quando é interrompida por alta tensão, possui apenas alguns volts de baixa tensão. Usando essa característica do ar, um pára-raios de linha inicial foi projetado. Uma extremidade de um fio foi conectada à linha de alimentação, uma extremidade do outro fio foi aterrada e a outra extremidade dos dois fios foi separada por uma certa distância para formar dois espaços de ar. O eletrodo e a distância da lacuna determinam a tensão de ruptura do pára-raios. A tensão de ruptura deve ser ligeiramente superior à tensão de trabalho da linha de alimentação. Quando o circuito funciona normalmente, o entreferro é equivalente a um circuito aberto e não afetará o funcionamento normal da linha. Quando a sobretensão é invadida, o entreferro é rompido, a sobretensão é fixada em um nível muito baixo e a sobrecorrente também é descarregada no solo através do entreferro, realizando assim a proteção do pára-raios. Existem muitas deficiências na lacuna aberta. Por exemplo, a tensão de ruptura é muito afetada pelo ambiente; a descarga de ar oxidará o eletrodo; depois que o arco de ar é formado, são necessários vários ciclos de CA para extinguir o arco, o que pode causar uma falha no para-raios ou na linha. Tubos de descarga de gás, pára-raios de tubo e pára-raios magnéticos desenvolvidos no futuro superaram amplamente esses problemas, mas ainda são baseados no princípio da descarga de gás. As desvantagens inerentes dos pára-raios de descarga de gás são a tensão de ruptura de alto impacto; longo retardo de descarga (nível de microssegundo); forma de onda de tensão residual íngreme (dV / dt é grande). Essas deficiências determinam que os pára-raios de descarga de gás não são muito resistentes a equipamentos elétricos sensíveis.

O desenvolvimento da tecnologia de semicondutores nos fornece novos materiais de proteção contra raios, como os diodos Zener. Suas características de volt-ampere estão de acordo com os requisitos de proteção contra raios da linha, mas sua capacidade de passar a corrente de raios é fraca, de modo que tubos reguladores comuns não podem ser usados ​​diretamente. pára-raios. Semicondutor primitivo O pára-raios é um pára-raios de válvula feito de carboneto de silício, que possui características de volt-ampere semelhantes ao tubo Zener, mas tem uma forte capacidade de passar corrente elétrica. No entanto, o varistor semicondutor de óxido metálico (MOV) foi descoberto muito rapidamente e suas características volt-ampere são melhores, e tem muitas vantagens, como tempo de resposta rápido e grande capacidade de corrente. Portanto, os pára-raios de linha MOV são amplamente usados ​​atualmente.

Com o desenvolvimento da comunicação, muitos pára-raios para linhas de comunicação foram produzidos. Devido às restrições dos parâmetros de transmissão da linha de comunicação, tais pára-raios devem considerar os fatores que afetam os parâmetros de transmissão, como capacitância e indutância. No entanto, seu princípio de proteção contra raios é basicamente o mesmo que MOV.

Tipo / equipamento de proteção contra raios

O equipamento de proteção contra raios pode ser dividido em tipos: dispositivo de proteção contra raios de fonte de alimentação, soquete de proteção de energia e protetores de linha de alimentação de antena, pára-raios de sinal, ferramentas de teste de proteção contra raios, dispositivos de proteção contra raios para sistemas de medição e controle e protetores de solo.

O pára-raios da fonte de alimentação é dividido em três níveis: B, C e D. De acordo com o padrão IEC (International Electrotechnical Commission) para a teoria de proteção contra raios de zona e proteção em vários níveis, a proteção contra raios de Classe B pertence ao primeiro- dispositivo de proteção contra raios de nível e pode ser aplicado ao gabinete de distribuição de energia principal do edifício; O dispositivo de iluminação é aplicado ao gabinete de distribuição de ramais do edifício; a classe D é um dispositivo de proteção contra raios de terceiro nível, que é aplicado na extremidade frontal de equipamentos importantes para protegê-los com precisão.

O pára-raios de sinal da linha de comunicação é dividido em níveis B, C e F de acordo com os requisitos da IEC 61644. Nível de proteção básico de proteção (nível de proteção bruto), nível C (proteção de combinação) nível de proteção abrangente, Classe F (médio e fino proteção) nível de proteção médio e fino.

Dispositivos de medição e controle / equipamentos de proteção contra raios

Dispositivos de medição e controle têm uma ampla gama de aplicações, como plantas de produção, gerenciamento de edifícios, sistemas de aquecimento, dispositivos de aviso, etc. As sobretensões causadas por raios ou outras causas não só causam danos ao sistema de controle, mas também causam danos a conversores caros e sensores. A falha do sistema de controle freqüentemente resulta em perda de produto e impacto na produção. As unidades de medição e controle são normalmente mais sensíveis do que as reações do sistema de potência a sobretensões de pico. Ao selecionar e instalar um para-raios em um sistema de medição e controle, os seguintes fatores devem ser considerados:

1, a tensão máxima de operação do sistema

2, a corrente máxima de trabalho

3, a frequência máxima de transmissão de dados

4, se deve permitir que o valor da resistência aumente

5, se o fio é importado do exterior do edifício e se o edifício possui um dispositivo externo de proteção contra raios.

Pára-raios de baixa tensão / equipamento de proteção contra raios

A análise do antigo departamento de correios e telecomunicações mostra que 80% dos acidentes com relâmpagos na estação de comunicação são causados ​​pela intrusão da onda do raio na linha de transmissão. Portanto, os para-raios de corrente alternada de baixa tensão se desenvolvem muito rapidamente, enquanto os principais para-raios com materiais MOV ocupam uma posição dominante no mercado. Existem muitos fabricantes de pára-raios MOV, e as diferenças de seus produtos são mostradas principalmente em:

Capacidade de fluxo

A capacidade de fluxo é a corrente máxima de raio (8/20 μs) que o pára-raios pode suportar. A Norma da Indústria do Ministério da Informação “Regulamentos Técnicos para Proteção contra Raios do Sistema de Energia de Engenharia de Comunicação” estipula a capacidade de fluxo do para-raios para fornecimento de energia. O pára-raios de primeiro nível é maior que 20KA. No entanto, a atual capacidade de surto do pára-raios no mercado está ficando cada vez maior. O grande pára-raios com corrente não é facilmente danificado por quedas de raios. O número de vezes que a pequena corrente de raio é tolerada é aumentado e a tensão residual também é ligeiramente reduzida. A tecnologia paralela redundante é adotada. O pára-raios também melhora a proteção da habilidade. No entanto, os danos do pára-raios nem sempre são causados ​​por raios.

No momento, foi proposto que uma onda de corrente de 10/350 μs seja usada para detectar um para-raios. O motivo é que os padrões IEC1024 e IEC1312 usam uma onda de 10/350 μs ao descrever uma onda de raio. Esta declaração não é abrangente, porque a onda de corrente de 8/20 μs ainda é usada no cálculo de correspondência do pára-raios em IEC1312, e a onda de 8/20 μs também é usada em IEC1643 "SPD" - Princípio de Seleção "É usada como a corrente principal forma de onda para detecção do pára-raios (SPD). Portanto, não se pode afirmar que a capacidade de vazão do pára-raios com onda de 8/20 µs esteja desatualizada, e não se pode dizer que a capacidade de vazão do pára-raios com onda de 8/20 µs não esteja de acordo com as normas internacionais.

Proteja o circuito

A falha do pára-raios MOV está em curto-circuito e circuito aberto. Uma poderosa corrente elétrica pode danificar o pára-raios e formar uma falha de circuito aberto. Nesse momento, a forma do módulo do pára-raios costuma ser destruída. O pára-raios também pode diminuir a tensão de operação devido ao envelhecimento do material por um longo tempo. Quando a tensão operacional cai abaixo da tensão operacional da linha, o pára-raios aumenta a corrente alternada e o pára-raios gera calor, o que acabará por destruir as características não lineares do dispositivo MOV, resultando em curto-circuito parcial do pára-raios. queimar. Uma situação semelhante pode ocorrer devido a um aumento na tensão de operação causado por uma falha na linha de alimentação.

A falha de circuito aberto do pára-raios não afeta a fonte de alimentação. É necessário verificar a tensão de operação para descobrir, portanto, o pára-raios precisa ser verificado regularmente.

A falha de curto-circuito do pára-raios afeta a fonte de alimentação. Quando o calor é forte, o fio queima. O circuito de alarme precisa ser protegido para garantir a segurança da fonte de alimentação. No passado, o fusível era conectado em série no módulo do pára-raios, mas o fusível deve garantir que a corrente elétrica e a corrente de curto-circuito sejam queimadas. É difícil de implementar tecnicamente. Em particular, o módulo do pára-raios está praticamente em curto-circuito. A corrente que flui durante o curto-circuito não é grande, mas a corrente contínua é suficiente para fazer com que o pára-raios usado principalmente para descarregar a corrente de pulso seja fortemente aquecido. O dispositivo de desconexão de temperatura que apareceu depois resolveu melhor esse problema. O curto-circuito parcial do pára-raios foi detectado ao definir a temperatura de desconexão do dispositivo. Uma vez que o dispositivo de aquecimento do pára-raios foi desconectado automaticamente, os sinais de alarme luminoso, elétrico e acústico foram dados.

Tensão residual

A Norma da Indústria do Ministério da Informação “Regulamentos Técnicos para Proteção contra Raios do Sistema de Energia de Engenharia de Comunicação” (YD5078-98) fez requisitos específicos para a tensão residual de pára-raios em todos os níveis. Deve-se dizer que os requisitos padrão são facilmente alcançados. A tensão residual do pára-raios MOV é sua tensão operacional de 2.5 a 3.5 vezes. A diferença de tensão residual do pára-raios de um estágio paralelo direto não é grande. A medida para reduzir a tensão residual é reduzir a tensão de operação e aumentar a capacidade de corrente do pára-raios, mas a tensão de operação está muito baixa e os danos do pára-raios causados ​​pela fonte de alimentação instável aumentarão. Alguns produtos estrangeiros entraram no mercado chinês em um estágio inicial, a tensão de operação era muito baixa e, posteriormente, aumentou muito a tensão de operação.

A tensão residual pode ser reduzida por um pára-raios de dois estágios.

Quando a onda de raios invade, o pára-raios 1 descarrega e a tensão residual gerada é V1; a corrente fluindo através do pára-raios 1 é I1;

A tensão residual do pára-raios 2 é V2 e a corrente que flui é I2. Este é: V2 = V1-I2Z

É óbvio que a tensão residual do pára-raios 2 é menor do que a tensão residual do pára-raios 1.

Existem fabricantes que fornecem pára-raios de dois níveis para proteção contra raios de fonte de alimentação monofásica, porque a potência da fonte de alimentação monofásica é geralmente inferior a 5KW, a corrente da linha não é grande e a indutância de impedância é fácil de enrolar. Existem também fabricantes que fornecem pára-raios trifásicos de dois estágios. Como a potência da fonte de alimentação trifásica pode ser grande, o pára-raios é volumoso e caro.

No padrão, é necessário instalar um para-raios em vários estágios na linha de alimentação. Na verdade, o efeito de redução da tensão residual pode ser alcançado, mas a auto-indutância do fio é utilizada para fazer a indutância da impedância de isolamento entre os pára-raios em todos os níveis.

A tensão residual do para-raios é apenas o indicador técnico do para-raios. A sobretensão aplicada ao equipamento também é baseada na tensão residual. A tensão adicional gerada pelos dois condutores do pára-raios conectado à linha de alimentação e ao fio terra é adicionada. Portanto, a instalação correta é executada. Os pára-raios também são uma medida importante para reduzir a sobretensão do equipamento.

Outro / Equipamento de proteção contra raios

O pára-raios também pode fornecer contadores de relâmpagos, interfaces de monitoramento e diferentes métodos de instalação de acordo com as necessidades do usuário.

Para-raios de linha de comunicação

Os requisitos técnicos do pára-raios para linhas de comunicação são elevados, pois além de atender aos requisitos da tecnologia de proteção contra raios, é necessário garantir que os indicadores de transmissão atendam aos requisitos. Além disso, o equipamento conectado à linha de comunicação possui baixa tensão suportável e a tensão residual do dispositivo de proteção contra raios é estrita. Portanto, é difícil selecionar o dispositivo de proteção contra raios. O dispositivo de proteção contra raios da linha de comunicação ideal deve ter pequena capacitância, baixa tensão residual, grande fluxo de corrente e resposta rápida. Obviamente, os dispositivos da tabela não são ideais. O tubo de descarga pode ser usado para quase todas as frequências de comunicação, mas sua capacidade de proteção contra raios é fraca. Os capacitores MOV são grandes e adequados apenas para transmissão de áudio. A capacidade do TVS de resistir a raios é fraca. Efeitos protetores. Diferentes dispositivos de proteção contra raios têm diferentes formas de onda de tensão residual sob o impacto das ondas de corrente. De acordo com as características da forma de onda da tensão residual, o pára-raios pode ser dividido em um tipo de chave e um tipo de limite de tensão, ou os dois tipos podem ser combinados para fazer a resistência e evitar o curto.

A solução é usar dois dispositivos diferentes para formar um pára-raios de dois estágios. O diagrama esquemático é o mesmo do pára-raios de dois estágios da fonte de alimentação. Apenas o primeiro estágio usa um tubo de descarga, o resistor de isolamento intermediário usa um resistor ou PTC, e o segundo estágio usa um TVS, para que o comprimento de cada dispositivo possa ser exercido. Esse pára-raios pode ter até algumas dezenas de MHZ.

Os pára-raios de alta frequência usam principalmente tubos de descarga, como alimentadores móveis e alimentadores de antenas de paging, caso contrário, é difícil atender aos requisitos de transmissão. Existem também produtos que utilizam o princípio de filtro passa-alta. Como o espectro de energia de uma onda de relâmpago está concentrado entre vários quilohertz e várias centenas de quilohertz, a frequência da antena é muito baixa e o filtro é fácil de fabricar.

O circuito mais simples é conectar um indutor de núcleo pequeno em paralelo com o fio do núcleo de alta frequência para formar um pára-raios de filtro passa-altas. Para a antena de comunicação de frequência pontual, uma linha de curto-circuito de um quarto de onda também pode ser usada para formar um filtro passa-banda e o efeito de proteção contra raios é melhor, mas ambos os métodos irão curto-circuitar a CC transmitida na linha de alimentação da antena , e a faixa de aplicação é limitada.

Dispositivo de aterramento

O aterramento é a base da proteção contra raios. O método de aterramento especificado pela norma é usar postes de aterramento horizontais ou verticais com perfis metálicos. Em áreas com forte corrosão, a galvanização e a área da seção transversal de perfis metálicos podem ser usados ​​para resistir à corrosão. Materiais não metálicos também podem ser usados. O condutor atua como um pólo de aterramento, como um eletrodo de aterramento de grafite e um eletrodo de aterramento de cimento Portland. Um método mais razoável é usar o reforço básico da arquitetura moderna como o pólo de aterramento. Devido às limitações da proteção contra raios no passado, a importância de reduzir a resistência do aterramento é enfatizada. Alguns fabricantes introduziram vários produtos de aterramento, alegando reduzir a resistência do aterramento. Tal como redutor de resistência, eletrodo de aterramento de polímero, eletrodo de aterramento não metálico e assim por diante.

Na verdade, em termos de proteção contra raios, o entendimento da resistência do aterramento mudou, os requisitos para o layout da grade de aterramento são altos e os requisitos de resistência são relaxados. Em GB50057–94, apenas as formas de rede de aterramento de vários edifícios são enfatizadas. Não há exigência de resistência, porque na teoria de proteção contra raios do princípio equipotencial, a rede de aterramento é apenas um ponto de referência potencial total, não um ponto potencial zero absoluto. A forma da grade de aterramento é necessária para as necessidades equipotenciais e o valor da resistência não é lógico. Obviamente, não há nada de errado em obter uma resistência de aterramento baixa quando as condições permitirem. Além disso, a fonte de alimentação e a comunicação têm requisitos de resistência de aterramento, o que está além do escopo da tecnologia de proteção contra raios.

A resistência do aterramento está relacionada principalmente à resistividade do solo e à resistência de contato entre o solo e o solo. Também está relacionado com a forma e o número do solo ao formar o solo. O redutor de resistência e vários eletrodos de aterramento não são nada para melhorar a resistência de contato ou contato entre o solo e o solo. área. No entanto, a resistividade do solo desempenha um papel decisivo, e as outras são relativamente fáceis de alterar. Se a resistividade do solo for muito alta, apenas o método de engenharia de mudar o solo ou melhorar o solo pode ser eficaz, e outros métodos são difíceis de trabalhar.

A proteção contra raios é um tópico antigo, mas ainda está em evolução. Deve-se dizer que não há produto para experimentar. Ainda há muitas coisas a serem exploradas na tecnologia de proteção contra raios. No momento, o mecanismo de geração de energia elétrica ainda não está claro. A pesquisa quantitativa sobre indução de raios também é muito fraca. Portanto, produtos de proteção contra raios também estão em desenvolvimento. Alguns produtos novos reivindicados por produtos de proteção contra raios, precisam ser testados na prática com uma atitude científica e desenvolvidos na teoria. Como o próprio relâmpago é um evento de pequena probabilidade, ele requer muita análise estatística de longo prazo para obter resultados benéficos, o que requer a cooperação de todas as partes para alcançá-lo.