Аппаратура молниезащиты

Оборудование молниезащиты - это современная электроэнергия и другие технологии, предотвращающие поражение оборудования молнией. Оборудование для защиты от молний можно разделить на молниезащиту, розетку для защиты питания, защиту антенного фидера, сигнальную молниезащиту, инструменты для тестирования молниезащиты, систему измерения и управления молниезащитой, защиту заземления.

Согласно теории подобласти молниезащиты и многоуровневой защиты согласно стандарту IEC (международный электротехнический комитет), молниезащита уровня b относится к устройствам молниезащиты первого уровня, которые могут быть применены к главному распределительному шкафу в здание; Класс C относится к устройствам молниезащиты второго уровня, которые используются в распределительном шкафу подсхемы здания; Класс D - это грозозащитный разрядник третьего класса, который применяется в передней части важного оборудования для точной защиты.

Обзор / Молниезащита

В наш информационный век компьютерные сети и коммуникационное оборудование становятся все более и более сложными, рабочая среда становится все более требовательной, а гром и молния, а также мгновенные перенапряжения большого электрического оборудования будут все чаще и чаще происходить из-за источника питания, антенны и т. Д. радиосигнал для отправки и приема линий оборудования к внутреннему электрическому оборудованию и сетевому оборудованию, повреждению оборудования или компонентов, поломкам, передаче или хранению данных о помехах или потере, или даже для создания электронного оборудования, чтобы вызвать неправильную работу или паузу, временный паралич, передачу данных системы прерывание, LAN и WAN. Вред у него поразительный, косвенные убытки больше, чем прямые экономические потери в целом. Оборудование молниезащиты - это современная электроэнергия и другие технологии, предотвращающие поражение оборудования молнией.

Смена / оборудование молниезащиты

Когда люди узнают, что гром - это электрическое явление, их поклонение и страх перед громом постепенно исчезают, и они начинают наблюдать за этим загадочным природным явлением с научной точки зрения, в надежде использовать или контролировать молниеносную активность на благо человечества. Франклин стал лидером в области технологий более 200 лет назад, бросив вызов грому, он изобрел громоотвод, вероятно, будет первым из продуктов молниезащиты, на самом деле, когда Франклин изобрел громоотвод, это то, что кончик молниеотвода Функция металлических стержней может быть интегрирована в заряд-разряд грозового облака, уменьшить электрическое поле грома между облаком и землей до уровня разрушения воздуха, чтобы избежать возникновения молнии, поэтому требования к громоотводу должны быть указаны. Но более поздние исследования показали, что громоотвод не может избежать возникновения молнии, громоотвод, он может предотвратить молнию, потому что возвышение изменило атмосферное электрическое поле, создавая диапазон грозовых облаков всегда до разряда молнии, то есть, молниеотвод легче, чем другие объекты вокруг него, чтобы ответить на вспышку молнии, защиту молниеотвода от удара молнии и других объектов, это принцип молниезащиты громоотвода. Дальнейшие исследования показали, что влияние молниевого контакта молниеотвода почти связано с его высотой, но не связано с его внешним видом, что означает, что молниеотвод не обязательно заострен. Теперь в области молниезащиты этот вид молниезащиты называется молниеприемником.

Разработка / Молниезащита

Широкое использование электричества способствовало развитию продуктов молниезащиты. Когда сети передачи высокого напряжения обеспечивают электроэнергией и освещением тысячи домашних хозяйств, молнии также создают серьезную опасность для оборудования передачи и преобразования высокого напряжения. Высоковольтная линия возведена высоко, расстояние большое, местность сложная и легко поражается молнией. Объема защиты молниеотвода недостаточно для защиты тысяч километров линий электропередачи. Таким образом, линия молниезащиты возникла как новый тип молниеприемника для защиты линий высокого напряжения. После защиты высоковольтной линии силовое и распределительное оборудование, подключенное к высоковольтной линии, все еще повреждено из-за перенапряжения. Установлено, что это связано с «индукционной молнией». (Индуктивная молния вызывается прямыми ударами молнии в близлежащие металлические проводники. Индуктивная молния может проникнуть в проводник с помощью двух различных методов обнаружения. Во-первых, электростатическая индукция: когда заряд в грозовом облаке накапливается, соседний проводник также индуцирует противоположный заряд , когда молния ударяет, заряд в грозовом облаке быстро высвобождается, и статическое электричество в проводнике, которое связано электрическим полем грозового облака, также будет течь по проводнику, чтобы найти канал выпуска, который будет формировать электричество в импульсе цепи Второй - это электромагнитная индукция: при разряде грозового облака быстро меняющийся ток молнии создает вокруг него сильное кратковременное электромагнитное поле, которое создает высокую наведенную электродвижущую силу в проводнике поблизости. Исследования показали, что скачок, вызванный электростатической индукцией, составляет несколько раз больше, чем выброс, вызванный электромагнитной индукцией . Thunderbolt вызывает скачок напряжения в линии высокого напряжения и распространяется по проводу к волосам и подключенному к нему распределительному оборудованию. Когда выдерживаемое напряжение этих устройств низкое, они будут повреждены индуцированной молнией. Для подавления перенапряжения в проводе люди изобрели линейный разрядник.

Ранние линейные разрядники были открытыми промежутками. Напряжение пробоя воздуха очень высокое, около 500 кВ / м, а когда он пробивается высоким напряжением, он имеет лишь несколько вольт низкого напряжения. Используя эту характеристику воздуха, был разработан первый линейный разрядник. Один конец одного провода был подключен к линии электропередачи, один конец другого провода был заземлен, а другой конец двух проводов был разделен на определенное расстояние для образования двух воздушных зазоров. Электрод и расстояние между ними определяют напряжение пробоя разрядника. Напряжение пробоя должно быть немного выше рабочего напряжения питающей сети. Когда цепь работает нормально, воздушный зазор эквивалентен разомкнутой цепи и не влияет на нормальную работу линии. Когда возникает перенапряжение, воздушный зазор нарушается, перенапряжение ограничивается до очень низкого уровня, а сверхток также разряжается в землю через воздушный зазор, тем самым реализуя защиту молниеотвода. В открытом пробеле слишком много недостатков. Например, напряжение пробоя сильно зависит от окружающей среды; разряд воздуха окислит электрод; после образования воздушной дуги для гашения дуги требуется несколько циклов переменного тока, что может привести к выходу из строя грозозащитного разрядника или линии. Газоразрядные трубки, трубчатые разрядники и магнитные разрядники, разработанные в будущем, в значительной степени преодолели эти проблемы, но они по-прежнему основаны на принципе газового разряда. Неотъемлемыми недостатками газоразрядных разрядников являются высокое ударное напряжение пробоя; длительная задержка разряда (уровень микросекунд); крутая форма волны остаточного напряжения (большое dV / dt). Эти недостатки определяют, что газоразрядные разрядники не очень устойчивы к чувствительному электрическому оборудованию.

Развитие полупроводниковой технологии дает нам новые материалы для защиты от молнии, такие как стабилитроны. Его вольтамперные характеристики соответствуют требованиям молниезащиты линии, но ее способность пропускать ток молнии мала, поэтому обычные лампы регулятора не могут использоваться напрямую. молниеотвод. Ранний полупроводник. Разрядник представляет собой клапанный разрядник из карбида кремния, который имеет аналогичные вольт-амперные характеристики с лампой Зенера, но обладает высокой способностью пропускать ток молнии. Однако металлооксидный полупроводниковый варистор (MOV) был обнаружен очень быстро, и его вольт-амперные характеристики лучше, и он имеет множество преимуществ, таких как быстрое время отклика и большая токовая нагрузка. Поэтому линейные разрядники MOV в настоящее время широко используются.

С развитием связи было произведено множество молниеотводов для линий связи. Из-за ограничений параметров передачи линии связи такие ОПН должны учитывать факторы, влияющие на параметры передачи, такие как емкость и индуктивность. Однако его принцип молниезащиты в основном такой же, как у MOV.

Тип / Молниезащита

Оборудование молниезащиты можно условно разделить на типы: устройство молниезащиты источника питания, розетка для защиты источника питания и протекторы антенно-фидерной линии, сигнальные молниеотводы, средства проверки молниезащиты, устройства молниезащиты для систем измерения и управления и устройства защиты заземления.

Грозозащитный разрядник для источника питания разделен на три уровня: B, C и D. Согласно стандарту IEC (Международной электротехнической комиссии) по теории зонной молниезащиты и многоуровневой защиты, молниезащита класса B относится к первому уровню. устройство молниезащиты уровня и может быть применено к главному распределительному шкафу в здании; Осветительное устройство прилагается к распределительному шкафу ответвления здания; D-класс - это устройство молниезащиты третьего уровня, которое применяется в передней части важного оборудования для точной защиты оборудования.

Грозозащитный разрядник линии связи разделен на уровни B, C и F в соответствии с требованиями IEC 61644. Базовый уровень защиты базовой защиты (грубый уровень защиты), уровень C (комбинированная защита), уровень комплексной защиты, класс F (средний и тонкий защита) средний и тонкий уровень защиты.

Контрольно-измерительные приборы / Молниезащита

Устройства измерения и управления имеют широкий спектр применения, например, на производственных предприятиях, в управлении зданиями, в системах отопления, в устройствах предупреждения и т. Д. Перенапряжения, вызванные молнией или другими причинами, не только вызывают повреждение системы управления, но и вызывают повреждение дорогостоящих преобразователей. и датчики. Отказ системы управления часто приводит к потере продукции и отрицательно сказывается на производстве. Блоки измерения и управления обычно более чувствительны, чем реакции энергосистемы на скачки напряжения. При выборе и установке молниеотвода в систему измерения и управления необходимо учитывать следующие факторы:

1, максимальное рабочее напряжение системы

2, максимальный рабочий ток

3, максимальная частота передачи данных

4, следует ли позволить значению сопротивления увеличиваться

5. Импортируется ли провод снаружи здания и есть ли в здании внешнее устройство молниезащиты.

Разрядник низкого напряжения / Молниезащита

Анализ бывшего отдела почты и телекоммуникаций показывает, что 80% несчастных случаев, связанных с ударами молнии на станции связи, вызваны проникновением молнии в линию электропередачи. Поэтому низковольтные разрядники переменного тока развиваются очень быстро, в то время как основные грозозащитные разрядники из материалов MOV занимают доминирующее положение на рынке. Существует множество производителей разрядников MOV, и отличия их продукции в основном проявляются в:

Пропускная способность

Пропускная способность - это максимальный ток молнии (8/20 мкс), который может выдержать разрядник. Стандарт Министерства информационной индустрии «Технический регламент на молниезащиту в энергетической системе связи» определяет пропускную способность молниеотвода для электроснабжения. ОПН первого уровня больше 20КА. Однако текущая импульсная способность ОПН на рынке становится все больше и больше. Большой токоведущий разрядник нелегко повредить ударами молнии. Количество раз, когда допускается небольшой ток молнии, увеличивается, а остаточное напряжение также немного снижается. Применяется избыточная параллельная технология. Разрядник также улучшает защиту способности. Однако не всегда повреждение разрядника происходит в результате удара молнии.

В настоящее время было предложено использовать волну тока 10/350 мкс для обнаружения грозозащитного разрядника. Причина в том, что стандарты IEC1024 и IEC1312 используют волну 10/350 мкс при описании волны молнии. Это утверждение не является исчерпывающим, поскольку волна тока 8/20 мкс по-прежнему используется в расчетах согласования разрядника в IEC1312, а волна 8/20 мкс также используется в IEC1643 «SPD» - Принцип выбора ». Он используется в качестве основного тока. форма сигнала для обнаружения разрядника (SPD). Следовательно, нельзя сказать, что пропускная способность разрядника с волной 8/20 мкс устарела, и нельзя сказать, что пропускная способность разрядника с волной 8/20 мкс не соответствует международным стандартам.

Защитить цепь

Отказ разрядника MOV происходит из-за короткого замыкания и разрыва цепи. Сильный ток молнии может повредить разрядник и вызвать разрыв цепи. В это время часто нарушается форма модуля разрядника. Разрядник также может снизить рабочее напряжение из-за старения материала в течение длительного времени. Когда рабочее напряжение падает ниже рабочего напряжения линии, разрядник увеличивает переменный ток, и разрядник выделяет тепло, которое в конечном итоге нарушает нелинейные характеристики устройства MOV, что приводит к частичному короткому замыканию разрядника. сжечь. Подобная ситуация может возникнуть из-за увеличения рабочего напряжения, вызванного отказом линии питания.

Обрыв цепи ОПН не влияет на питание. Чтобы узнать это, необходимо проверить рабочее напряжение, поэтому ОПН необходимо регулярно проверять.

Короткое замыкание разрядника влияет на питание. При сильной жаре проволока сгорит. Цепь аварийной сигнализации должна быть защищена для обеспечения безопасности источника питания. Раньше предохранитель подключали последовательно к модулю разрядника, но предохранитель должен обеспечивать срабатывание тока молнии и тока короткого замыкания. Технически это сложно реализовать. В частности, в основном происходит короткое замыкание модуля разрядника. Ток, протекающий во время короткого замыкания, невелик, но постоянного тока достаточно, чтобы вызвать сильный нагрев молниеотвода, в основном используемого для отвода импульсного тока. Появившееся позже устройство отключения температуры решило эту проблему лучше. Частичное короткое замыкание разрядника обнаруживалось установкой температуры отключения устройства. После автоматического отключения нагревательного устройства разрядника подаются световые, электрические и звуковые сигналы тревоги.

Остаточное напряжение

Стандарт Министерства информационной индустрии «Технический регламент по молниезащите систем электросвязи» (YD5078-98) содержит особые требования к остаточному напряжению молниеотводов на всех уровнях. Надо сказать, что стандартные требования легко выполняются. Остаточное напряжение разрядника MOV составляет Его рабочее напряжение в 2.5-3.5 раза. Разность остаточных напряжений прямопараллельного одноступенчатого разрядника невелика. Мера по снижению остаточного напряжения заключается в снижении рабочего напряжения и увеличении токовой нагрузки разрядника, но рабочее напряжение слишком низкое, и повреждение разрядника, вызванное нестабильным питанием, возрастет. Некоторые зарубежные продукты вышли на китайский рынок на ранней стадии, рабочее напряжение было очень низким, а позже значительно увеличилось рабочее напряжение.

Остаточное напряжение можно снизить с помощью двухступенчатого разрядника.

Когда волна молнии вторгается, разрядник 1 разряжается, и генерируемое остаточное напряжение равно V1; ток, протекающий через разрядник 1, равен I1;

Остаточное напряжение разрядника 2 составляет V2, а протекающий ток - I2. Это: V2 = V1-I2Z

Очевидно, что остаточное напряжение разрядника 2 ниже, чем остаточное напряжение разрядника 1.

Есть производители, предлагающие двухуровневый разрядник для молниезащиты однофазного источника питания, поскольку мощность однофазного источника питания обычно ниже 5 кВт, линейный ток не велик, а индуктивность импеданса легко наматывается. Есть также производители, выпускающие трехфазные двухступенчатые разрядники. Поскольку мощность трехфазного источника питания может быть большой, разрядник громоздкий и дорогой.

Стандартно требуется установка молниеотвода в несколько ступеней на линии электропередачи. Фактически, эффект снижения остаточного напряжения может быть достигнут, но собственная индуктивность провода используется для создания индуктивности полного сопротивления изоляции между разрядниками на всех уровнях.

Остаточное напряжение разрядника - это только технический показатель разрядника. Перенапряжение, применяемое к оборудованию, также зависит от остаточного напряжения. Добавляется дополнительное напряжение, создаваемое двумя проводниками молниеотвода, подключенными к линии электропередачи и заземляющему проводу. Следовательно, выполняется правильная установка. Грозозащитные разрядники также являются важной мерой для снижения перенапряжения оборудования.

Прочее / Молниезащита

Разрядник также может иметь счетчики ударов молнии, интерфейсы мониторинга и различные методы установки в соответствии с потребностями пользователя.

Разрядник линии связи

Технические требования к грозозащитному разряднику для линий связи высоки, потому что помимо соответствия требованиям технологии молниезащиты необходимо обеспечить соответствие показателей передачи требованиям. Кроме того, оборудование, подключенное к линии связи, имеет низкое выдерживаемое напряжение, а остаточное напряжение устройства молниезащиты строгое. Поэтому подобрать устройство молниезащиты затруднительно. Идеальное устройство молниезащиты линии связи должно иметь небольшую емкость, низкое остаточное напряжение, большой ток и быструю реакцию. Очевидно, устройства в таблице не идеальны. Газоразрядная трубка может использоваться практически на всех частотах связи, но ее способность молниезащиты слабая. Конденсаторы MOV большие и подходят только для передачи звука. Способность ТВС противостоять току молнии слабая. Защитные эффекты. Различные устройства молниезащиты имеют разные формы кривой остаточного напряжения под воздействием волн тока. В соответствии с характеристиками формы волны остаточного напряжения разрядник можно разделить на тип переключателя и тип ограничения напряжения, или эти два типа могут быть объединены для повышения прочности и предотвращения короткого замыкания.

Решение состоит в использовании двух разных устройств для создания двухступенчатого разрядника. Принципиальная схема такая же, как у двухступенчатого разрядника источника питания. Только первая ступень использует газоразрядную трубку, промежуточный изолирующий резистор использует резистор или PTC, а вторая ступень использует TVS, так что длина каждого устройства может быть изменена. Такой грозозащитный разрядник может иметь мощность до нескольких десятков МГц.

В высокочастотных разрядниках в основном используются разрядные трубки, такие как передвижные фидеры и фидеры с антенной поискового вызова, в противном случае трудно удовлетворить требования к передаче. Есть также продукты, в которых используется принцип фильтра высоких частот. Поскольку энергетический спектр волны молнии находится в диапазоне от нескольких килогерц до нескольких сотен килогерц, частота антенны очень низкая, а фильтр прост в изготовлении.

Самая простая схема состоит в том, чтобы подключить небольшой индуктор с сердечником параллельно высокочастотному сердечнику, чтобы сформировать разрядник с фильтром высоких частот. Для точечной антенны связи четвертьволновая линия короткого замыкания также может использоваться для формирования полосового фильтра, и эффект молниезащиты лучше, но оба метода коротко замыкают постоянный ток, передаваемый по фидерной линии антенны. , а диапазон применения ограничен.

Устройство заземления

Заземление - основа молниезащиты. Метод заземления, указанный в стандарте, заключается в использовании горизонтальных или вертикальных опор заземления с металлическими профилями. На участках с сильной коррозией можно использовать гальванику и металлические профили поперечного сечения для противодействия коррозии. Также могут использоваться неметаллические материалы. Проводник действует как заземляющий полюс, например, графитовый заземляющий электрод и заземляющий электрод из портландцемента. Более разумный метод - использовать базовое армирование современной архитектуры в качестве опоры заземления. Из-за ограничений защиты от молний в прошлом подчеркивается важность снижения сопротивления заземления. Некоторые производители представили различные продукты для заземления, которые, как утверждают, уменьшают сопротивление заземления. Такие как редуктор сопротивления, полимерный заземляющий электрод, неметаллический заземляющий электрод и так далее.

Фактически, что касается молниезащиты, понимание сопротивления заземления изменилось, требования к компоновке заземляющей сети стали высокими, а требования к сопротивлению ослаблены. В GB50057–94 подчеркиваются только формы сети заземления различных зданий. Нет требования к сопротивлению, потому что в теории молниезащиты принципа эквипотенциальности сеть заземления является только точкой отсчета полного потенциала, а не точкой абсолютного нулевого потенциала. Форма заземляющей сети требуется для эквипотенциальных нужд, а значение сопротивления не является логичным. Конечно, нет ничего плохого в том, чтобы получить низкое сопротивление заземления, когда позволяют условия. Кроме того, для источников питания и связи предъявляются требования к сопротивлению заземления, что выходит за рамки технологий молниезащиты.

Сопротивление заземления в основном связано с удельным сопротивлением почвы и контактным сопротивлением между землей и почвой. Это также связано с формой и количеством земли при ее формировании. Редуктор сопротивления и различные заземляющие электроды - ничто для улучшения контактного сопротивления или контакта между землей и почвой. площадь. Однако решающую роль играет удельное сопротивление почвы, а остальные относительно легко изменить. Если удельное сопротивление почвы слишком велико, только инженерный метод изменения почвы или улучшения почвы может быть эффективным, а другие методы трудны для работы.

Защита от молний - это старая тема, но она все еще развивается. Надо сказать, что опробовать продукт нет. В технологии молниезащиты еще многое предстоит изучить. В настоящее время механизм выработки энергии молнии все еще не ясен. Количественные исследования индукции молнии также очень слабы. Поэтому продукты молниезащиты также развиваются. Некоторые новые продукты, заявленные продуктами молниезащиты, должны быть испытаны на практике с научной точки зрения и разработаны теоретически. Поскольку молния сама по себе является событием с небольшой вероятностью, для получения полезных результатов требуется длительный статистический анализ, а для достижения этого требуется сотрудничество всех сторон.