Несколько актуальных проблем в существующем устройстве защиты от перенапряжения SPD

Несколько актуальных проблем в существующем устройстве защиты от перенапряжения SPD

1. Классификация тестовых сигналов

Что касается теста SPD устройства защиты от перенапряжения, в стране и за рубежом ведутся ожесточенные споры о категориях испытаний класса I (класс B, тип 1), в основном, о методе моделирования прямого импульсного разряда молнии, споре между комитетами IEC и IEEE. :

(1) IEC 61643-1, при испытании импульсным током класса I (класс B, тип 1) устройства защиты от импульсных перенапряжений форма волны 10/350 мкс является испытательной формой волны.

(2) IEEE C62.45 «Низковольтные устройства защиты от перенапряжения IEEE. Часть 11 Устройства защиты от импульсных перенапряжений, подключенные к низковольтным системам питания. Требования и методы испытаний» определяет форму сигнала 8/20 мкс в качестве формы сигнала испытания.

Те, кто одобряет форму волны 10/350 мкс, считают, что для обеспечения 100% защиты во время ударов молнии для тестирования оборудования молниезащиты должны использоваться самые жесткие параметры молнии. Используйте форму волны 10/350 мкс для обнаружения LPS (системы молниезащиты), чтобы гарантировать, что она не будет физически повреждена молнией. Сторонники формы сигнала 8/20 мкс считают, что после более чем 50 лет использования эта форма сигнала показывает очень высокий процент успеха.

В октябре 2006 года соответствующие представители IEC и IEEE согласовали и перечислили несколько тем для исследования.

Блок питания GB18802.1 SPD имеет тестовые формы сигналов по классам I, II и III, см. Таблицу 1.

Таблица 1: Категории тестирования уровня I, II и III

Соединенные Штаты рассмотрели две ситуации в следующих трех последних стандартах:
IEEE C62.41. 1 «Руководство IEEE по скачкам напряжения в низковольтных (1000 В и менее) цепях переменного тока», 2002 г.
IEEE C62.41. 2 «IEEE по рекомендуемой практике определения характеристик скачков в низковольтных (1000 В и менее) цепях переменного тока», 2002 г.
IEEE C62.41. 2 «IEEE по рекомендуемой практике испытаний на импульсные перенапряжения для оборудования, подключенного к низковольтным (1000 В и менее) цепям питания переменного тока», 2002 г.

Ситуация 1: Молния не попадает в здание напрямую.
Ситуация 2: Это редкий случай: молния ударяет прямо в здание или в землю рядом со зданием попадает молния.

В таблице 2 рекомендуются соответствующие репрезентативные формы сигналов, а в таблице 3 приведены значения интенсивности, соответствующие каждой категории.
Таблица 2: Местоположение AB C (случай 1) Применимые стандартные и дополнительные формы сигналов испытания на удар и сводка параметров случая 2.

Таблица 3: Ситуация SPD на выходе 2 Содержание теста ^{A, B}

Примечание:
О. Этот тест ограничен SPD, установленным на выходе, который отличается от стандартов и дополнительных сигналов, упомянутых в этой рекомендации, за исключением SPD.
B. Приведенные выше значения применимы к каждому фазовому испытанию многофазного SPD.
C. Успешный опыт полевой эксплуатации SPD с C ниже, чем уровень воздействия 1, показывает, что можно выбрать более низкие параметры.

«Не существует конкретной формы волны, которая могла бы представить все условия перенапряжения, поэтому сложный реальный мир необходимо упростить до некоторых простых в использовании стандартных тестовых сигналов. Чтобы достичь этого, импульсные среды классифицируются для обеспечения импульсного напряжения и тока. Форма волны и амплитуда выбираются таким образом, чтобы они подходили для оценки различных возможностей выносливости оборудования, подключенного к низковольтному источнику переменного тока, а также долговечности оборудования и необходимо должным образом согласовать условия нагнетания ».

«Целью определения форм сигналов для классификационных испытаний является предоставление разработчикам оборудования и пользователям стандартных и дополнительных форм сигналов для испытаний на импульсные перенапряжения и соответствующих уровней импульсной среды. Рекомендуемые значения для стандартных сигналов - это упрощенные результаты, полученные в результате анализа большого количества данных измерений. Упрощение позволит воспроизводить повторяемые и эффективные спецификации для импульсного сопротивления оборудования, подключенного к источникам питания переменного тока низкого напряжения ».

Волны напряжения и тока, используемые для испытания предельного импульсного напряжения SPD телекоммуникационных и сигнальных сетей, показаны в таблице 4.

Таблица 4: Испытание на ударную нагрузку напряжения и тока (таблица 3 стандарта GB18802-1)

Примечание: удар применяется между линейным и общим выводом. Необходимость проверки между линейными клеммами определяется в зависимости от пригодности. УЗИП для источника питания и УЗИП для телекоммуникационных и сигнальных сетей должны формировать унифицированную стандартную форму тестового сигнала, которая может быть согласована с выдерживаемым напряжением оборудования.

2. тип переключателя напряжения и тип ограничения напряжения

В долгосрочной истории тип переключения напряжения и тип ограничения напряжения - это разработка, конкуренция, дополнение, инновации и реконструкция. Тип переключателя напряжения с воздушным зазором широко использовался в последние десятилетия, но он также имеет несколько дефектов. Они есть:

(1) Первый уровень (уровень B), использующий SPD с искровым разрядником 10/350 мкс, вызвал большое количество записей оборудования связи базовых станций о значительных повреждениях молнией.

(2) Из-за длительного времени реакции устройства SPD с искровым разрядником на молнию, когда базовая станция имеет только SPD с искровым разрядником, и никакое другое устройство SPD не используется для защиты второго уровня (уровень C), ток молнии может вызвать молниеносную чувствительность. устройства в приборе повреждения.

(3) Когда базовая станция использует двухуровневую защиту B и C, медленное время отклика искрового разрядника SDP на молнию может привести к тому, что все токи молнии будут проходить через предохранитель с ограничением напряжения C-уровня, в результате чего предохранитель C-уровня будет поврежден молнией.

(4) Может быть мертвая зона искрового разряда между энергетическим взаимодействием между типом промежутка и типом ограничения давления (мертвая точка означает отсутствие искрового разряда в разрядном искровом промежутке), в результате чего возникает искровой разрядник типа SPD. не действует, и протектор второго уровня (уровень C) должен выдерживать более высокий. Ток молнии привел к повреждению устройства защиты C-уровня молнией (ограничено областью базовой станции, расстояние развязки между двумя полюсами SPD составляет около 15 метров). Следовательно, для первого уровня невозможно принять SPD с разрывом для эффективного взаимодействия с SPD уровня C.

(5) Индуктивность соединена последовательно между двумя уровнями защиты, чтобы сформировать устройство развязки для решения проблемы защитного расстояния между двумя уровнями SPD. Между ними может быть слепое пятно или проблема с отражением. Согласно введению: «Индуктивность используется как составляющая истощения и форма волны. Форма имеет тесную взаимосвязь. Для длинных сигналов с половинной величиной (например, 10/350 мкс) эффект развязки индуктора не очень эффективен (тип искрового разрядника плюс индуктор не может соответствовать требованиям защиты для различных спектров молнии при ударах молнии). При потреблении компонентов необходимо учитывать время нарастания и пиковое значение импульсного напряжения ». Более того, даже если добавлена ​​индуктивность, проблема напряжения УЗИП типа зазора до примерно 4 кВ не может быть решена, и полевые операции показывают, что после последовательного подключения УЗИП типа зазора и УЗИП комбинированного зазора соединяются последовательно, C- Модуль уровня 40 кА, установленный внутри импульсного источника питания, теряет УЗИП. Имеются многочисленные записи о разрушении молнией.

(6) Значения di / dt и du / dt УЗИП щелевого типа очень велики. Особенно заметно влияние на полупроводниковые компоненты внутри защищаемого оборудования за SPD первого уровня.

(7) УЗИП искрового промежутка без функции индикации износа

(8) Искровый разрядник типа SPD не может реализовать функции сигнализации повреждения и удаленной сигнализации неисправности (в настоящее время это может быть реализовано только с помощью светодиода для индикации рабочего состояния его вспомогательной цепи, и не отражает ухудшение и повреждение от грозового перенапряжения. Protector), так что для необслуживаемых базовых станций прерывистый SPD не может быть эффективно применен.

Вкратце: с точки зрения параметров, индикаторов и функциональных факторов, таких как остаточное давление, расстояние развязки, искровой газ, время отклика, сигнал тревоги об отсутствии повреждений и удаленная сигнализация об отсутствии неисправности, использование SPD с искровым разрядником в базовой станции угрожает Вопросы безопасной эксплуатации системы связи.

Тем не менее, с постоянным развитием технологий, УЗИП с искровым разрядником продолжает преодолевать собственные недостатки, использование этого типа УЗИП также подчеркивает большие преимущества. За последние 15 лет было проведено множество исследований и разработок типа воздушного зазора (см. Таблицу 5):

Что касается производительности, новое поколение продуктов имеет преимущества низкого остаточного напряжения, большой пропускной способности и небольших размеров. Благодаря применению технологии триггера с микрозазором, можно реализовать согласование расстояния «0» с SPD с ограничением давления и комбинацией SPD с ограничением давления. Это также компенсирует его отсутствие реакции и значительно оптимизирует создание систем молниезащиты. Что касается функций, новое поколение продуктов может гарантировать безопасную работу всего продукта, контролируя работу схемы запуска. Внутри изделия установлено устройство термического разъединения, чтобы избежать возгорания внешней оболочки; В наборе электродов используется технология большого расстояния открытия, чтобы избежать непрерывного потока после пересечения нуля. В то же время он также может обеспечивать функцию удаленного сигнала тревоги для выбора эквивалентной мощности импульсов молнии и продления срока службы.

Таблица 5: Типичное развитие искрового разрядника

S / N	Лет	основные черты	Замечания
1	1993	Создайте V-образный зазор, который меняется от маленького к большому, и установите тонкий разрядный изолятор вдоль конца впадины в качестве изоляции, чтобы помочь получить низкое рабочее напряжение и разряд до зазора, используя электроды, пространственную структуру и свойства материала в 1993 г. • Выведите дугу наружу, создав прерывистый режим и погаснув дугу. Ранние разрядники щелевого типа имели высокое напряжение пробоя и большую дисперсию.
2	1998	Использование электронной схемы запуска, особенно использование трансформатора, реализует вспомогательную функцию запуска. Он относится к активному разрядному промежутку с триггером, который является усовершенствованием пассивного разрядного промежутка с триггером. Эффективно снижает напряжение пробоя. Он относится к импульсному триггеру и недостаточно стабилен.
3	1999	Разряд промежутка стимулируется искрящейся деталью (активно запускаемой трансформатором), конструкция выполнена в виде полузамкнутой конструкции, а роговидный круговой или дугообразный зазор изменен с малого на большой, а направляющая для воздуха На боковой стороне имеется канавка для облегчения вытягивания и удлинения. Электрическая дуга гаснет, и замкнутая конструкция может быть заполнена газом для гашения дуги. Это развитие электродов с ранним разрядным промежутком. По сравнению с традиционным закрытым разрядным промежутком дугообразная или круглая канавка оптимизирует пространство и электрод, что позволяет получить меньший объем. Зазор между электродами небольшой, прерывистая способность недостаточна,
4	2004	Сотрудничать с технологией срабатывания микрозазора, использовать установку электродов на большом расстоянии и технологию гашения дуги охлаждения спирального канала, Значительно улучшить технологию триггера и прерывистую способность, использование технологии триггера по энергии более стабильно и надежно.
5	2004	Оптимизируйте устройство молниезащиты, чтобы сформировать составное устройство защиты от перенапряжений, отвечающее требованиям защиты класса B и класса C. Модули из разрядных промежутков, модули из элементов ограничения напряжения, основания и устройства защиты от износа объединяются различными способами в устройства защиты от перенапряжения.

Карта развития

3. Сходства и различия между телекоммуникационным SPD и SPD источника питания.

Таблица 6: Сходства и различия между УЗИП электросвязи и УЗИП источника питания

Таблица 7: Общее рабочее напряжение коммуникационного SPD

4. Сотрудничество между внешней защитой от сверхтоков и SPD

Требования к защите от сверхтоков (автоматический выключатель или предохранитель) в разъединителе:

(1) Соблюдайте GB / T18802.12: 2006 «Устройство защиты от перенапряжения (SPD), часть 12: Руководство по выбору и использованию системы распределения низкого напряжения», «Когда SPD и устройство защиты от перегрузки по току взаимодействуют, номинальный ток разряда В рекомендуется, чтобы устройство защиты от сверхтоков не работало; когда ток больше, чем In, устройство защиты от перегрузки по току может работать. Для восстанавливаемого устройства защиты от перегрузки по току, такого как автоматический выключатель, он не должен быть поврежден этим скачком напряжения ».

(2) Номинальное значение тока устройства защиты от сверхтоков следует выбирать в соответствии с максимальным током короткого замыкания, который может возникнуть при установке SPD, и способностью выдерживать ток короткого замыкания SPD (предоставляется производителем SPD). ), то есть «УЗИП и подключенная к нему защита от сверхтока. Ток короткого замыкания (возникающий при выходе из строя УЗИП) устройства равен или превышает максимальный ток короткого замыкания, ожидаемый при установке ».

(3) Должна соблюдаться селективная взаимосвязь между устройством защиты от сверхтоков F1 и внешним разъединителем SPD F2 на вводе питания. Схема подключения теста следующая:

Результаты исследования следующие:
(а) Напряжение на автоматических выключателях и предохранителях
U (автоматический выключатель) ≥ 1.1U (предохранитель)
U (SPD + защита от перегрузки по току) - это векторная сумма U1 (защита от перегрузки по току) и U2 (SPD).

(b) Максимальный импульсный ток, который может выдержать предохранитель или автоматический выключатель.

При условии, что устройство защиты от сверхтоков не срабатывает, найдите максимальный импульсный ток, который может выдержать предохранитель и автоматический выключатель с различными номинальными токами. Схема тестирования показана на рисунке выше. Метод испытания следующий: приложенный пусковой ток равен I, а предохранитель или автоматический выключатель не срабатывает. Когда применяется 1.1-кратный пусковой ток I, он срабатывает. Путем экспериментов мы нашли некоторые минимальные значения номинального тока, необходимые для того, чтобы устройства защиты от сверхтоков не работали при пусковом токе (волновой ток 8/20 мкс или волновой ток 10/350 мкс). См. Таблицу:

Таблица 8: Минимальное значение предохранителя и автоматического выключателя при пусковом токе с формой волны 8/20 мкс

Таблица 9: Минимальное значение предохранителя и автоматического выключателя не срабатывает при импульсном токе 10/350 мкс.