Niekoľko aktuálnych problémov súčasného prepäťového ochranného zariadenia SPD

Niekoľko aktuálnych problémov súčasného prepäťového ochranného zariadenia SPD

1. Klasifikácia testovacích priebehov

Čo sa týka testu SPD na prepäťovú ochranu, doma i v zahraničí sa vedú tvrdé diskusie o testovacích kategóriách triedy I (trieda B, typ 1), hlavne o metóde simulácie priameho výboja blesku, o sporoch medzi výbormi IEC a IEEE :

(1) IEC 61643-1, pri skúške nárazovým prúdom triedy I (trieda B, typ 1) prepäťovej ochrany je priebeh 10/350 µs skúšobným priebehom.

(2) IEEE C62.45 „IEEE nízkonapäťové prepäťové ochranné zariadenia - časť 11 Prepäťové ochranné zariadenia pripojené k nízkonapäťovým napájacím systémom - požiadavky a skúšobné metódy“ definuje vlnovú formu 8/20 μs ako skúšobnú vlnovú formu.

Schvaľovatelia tvaru vlny 10 / 350µs sa domnievajú, že na zabezpečenie 100% ochrany počas úderu blesku sa na testovanie zariadenia na ochranu pred bleskom musia použiť najprísnejšie parametre blesku. Na detekciu LPS (systém ochrany pred bleskom) použite vlnovú formu 10 / 350µs, aby ste sa ubezpečili, že nie je fyzicky poškodený bleskom. A zástancovia krivky 8/20 µs veria, že po viac ako 50 rokoch používania vykazuje krivka veľmi vysokú úspešnosť.

V októbri 2006 príslušní zástupcovia IEC a IEEE koordinovali a vymenovali niekoľko tém výskumu.

Napájací zdroj GB18802.1 SPD má testovacie krivky klasifikácií triedy I, II a III, pozri tabuľku 1.

Tabuľka 1: Testovacie kategórie úrovne I, II a III

USA zvážili dve situácie v týchto troch najnovších štandardoch:
IEEE C62.41. 1 „Príručka IEEE o prostredí prepätia v nízkonapäťových (1000 V a menej) striedavých napájacích obvodoch“, 2002
IEEE C62.41. 2 „IEEE o odporúčanej praxi v charakterizácii rázov v nízkonapäťových (1000 V a menej) striedavých napájacích obvodoch“, 2002
IEEE C62.41. 2 „IEEE o odporúčaných postupoch pri testovaní prepätia na zariadenia pripojené k striedavým prúdom s nízkym napätím (1000 2002 V a menej)“, XNUMX

Situácia 1: Blesk priamo nenarazí na budovu.
Situácia 2: Je to ojedinelý jav: blesk udrie priamo do budovy alebo do zeme vedľa budovy zasiahne blesk.

Tabuľka 2 odporúča príslušné reprezentatívne krivky a tabuľka 3 uvádza hodnoty intenzity zodpovedajúce jednotlivým kategóriám.
Tabuľka 2: Umiestnenie AB C (prípad 1) Použiteľné štandardné a ďalšie nárazové testovacie krivky a súhrn parametrov prípadu 2.

Tabuľka 3: Situácia SPD na výstupe 2 Obsah testu ^{A, B}

Poznámka:
Odpoveď: Táto skúška sa obmedzuje na SPD inštalovanú na výstupe, ktorá sa líši od štandardov a ďalších kriviek uvedených v tomto odporúčaní, s výnimkou SPD.
B. Vyššie uvedené hodnoty platia pre každú fázovú skúšku viacfázového SPD.
C. Úspešné prevádzkové skúsenosti SPD s C nižším ako úroveň expozície 1 naznačujú, že je možné zvoliť nižšie parametre.

„Neexistuje žiadny špecifický priebeh, ktorý by mohol predstavovať všetky prepäťové prostredia, takže je potrebné zjednodušiť komplexný skutočný svet na niekoľko ľahko zvládnuteľných štandardných testovacích priebehov. Aby sa to dosiahlo, sú rázové prostredia klasifikované tak, aby poskytovali rázové napätie a prúd. Tvar vlny a amplitúda sa volia tak, aby boli vhodné na hodnotenie rôznych schopností výdrže zariadenia pripojeného k nízkonapäťovému zdroju striedavého prúdu a výdrže zariadenia a prepäťové prostredie musí byť správne koordinované. “

„Účelom špecifikácie testovacích kriviek klasifikácie je poskytnúť návrhárom zariadení a používateľom štandardné a dodatočné krivky nárazových testov a zodpovedajúce úrovne prostredia prepätia. Odporúčané hodnoty pre štandardné krivky sú zjednodušené výsledky získané z analýzy veľkého množstva nameraných údajov. Zjednodušenie umožní opakovateľnú a účinnú špecifikáciu rázovej odolnosti zariadení pripojených k nízkonapäťovým zdrojom striedavého prúdu. “

Napäťové a prúdové vlny použité na test medzného napätia impulzov SPD telekomunikačných a signálnych sietí sú uvedené v tabuľke 4.

Tabuľka 4: Napäťová a prúdová vlna nárazovej skúšky (tabuľka 3 v GB18802-1)

Poznámka: Medzi linkou terminálu a spoločnou svorkou dôjde k nárazu. To, či sa má testovať medzi linkovými svorkami, sa určuje podľa vhodnosti. SPD pre napájanie a SPD pre telekomunikačné a signálne siete by mali formulovať jednotný štandardný testovací priebeh, ktorý je možné prispôsobiť výdržnému napätiu zariadenia.

2. Typ prepínača napätia a typ limitu napätia

V dlhodobej histórii sú typom prepínania napätia a typom obmedzujúcim napätie vývoj, konkurencia, komplementácia, inovácie a prestavba. Typ vzduchovej medzery typu napäťového spínača bol v posledných desaťročiach široko používaný, ale tiež vystavuje niekoľko nedostatkov. Oni sú:

(1) Prvá úroveň (úroveň B) používajúca SPD s iskrovou medzerou 10/350 μs spôsobila veľké množstvo záznamov komunikačných zariadení základňových staníc o masívnom poškodení bleskom.

(2) Z dôvodu dlhej doby odozvy iskrištnej medzery SPD na blesk, keď má základňová stanica iba SPD iskrištnej medzery a na druhú úroveň (úroveň C) sa nepoužíva žiadny iný SPD, môže bleskový prúd spôsobiť blesk zariadenia v prístroji poškodené.

(3) Keď základňová stanica používa dvojúrovňovú ochranu B a C, pomalá doba odozvy iskry medzery SDP na blesk môže spôsobiť, že všetky bleskové prúdy budú prechádzať chráničom obmedzujúcim napätie na úrovni C, čo spôsobí, že chránič úrovne C bude poškodený bleskom.

(4) Medzi energetickou spoluprácou medzi typom medzery a typom obmedzujúcim tlak môže byť slepý bod iskrového výboja (slepý bod znamená, že vo výbojovej iskierovej medzere nie je žiadny iskrivý výboj), čo má za následok vznik SPD typu iskry nečinný a ochranca druhej úrovne (úroveň C) musí vydržať vyššie. Bleskový prúd spôsobil, že chránič na úrovni C bol bleskom poškodený (obmedzený plochou základňovej stanice, vzdialenosť odpojenia medzi dvoma pólmi SPD vyžaduje asi 15 metrov). Preto je nemožné, aby prvý stupeň prijal SPD typu medzery, aby účinne spolupracoval s SPD na úrovni C.

(5) Indukčnosť je zapojená do série medzi dvoma úrovňami ochrany, aby sa vytvorilo odpojovacie zariadenie na riešenie problému ochrannej vzdialenosti medzi dvoma úrovňami SPD. Medzi nimi môže byť problém so slepým uhlom alebo odrazom. Podľa úvodu: „Indukčnosť sa používa ako súčasť vyčerpania a priebeh vlny Tvar má blízky vzťah. Pre dlhé krivky s polovičnou hodnotou (napríklad 10/350 µs) nie je efekt oddelenia cievky veľmi efektívny (typ iskry a medzera plus induktor nemôže pri údere blesku splniť požiadavky na ochranu rôznych spektier bleskov). Pri spotrebe komponentov je potrebné brať do úvahy dobu nábehu a špičkovú hodnotu rázového napätia. “ Navyše, aj keď sa pridá indukčnosť, nie je možné vyriešiť problém napätia SPD medzery do asi 4 kV a prevádzka v teréne ukazuje, že po zapojení medzery SPD a kombinácie medzery typu SPD do série C- modul 40 kA nainštalovaný vo vnútri spínacieho zdroja napájania stráca SPD Existuje množstvo záznamov o zničení bleskom.

(6) Hodnoty di / dt a du / dt SPD typu medzery sú veľmi vysoké. Obzvlášť zreteľný je vplyv na polovodičové komponenty vo vnútri chráneného zariadenia za SPD prvej úrovne.

(7) Iskra medzier SPD bez funkcie indikácie zhoršenia

(8) Typ SPD s iskriskom nemôže realizovať funkcie alarmu poškodenia a diaľkovej signalizácie poruchy (v súčasnosti je ho možné realizovať iba pomocou LED na indikáciu pracovného stavu jeho pomocného obvodu a neodráža zhoršenie a poškodenie blesku). chránič), takže je to pre bezobslužné základňové stanice nie je možné účinne použiť prerušované SPD.

Stručne zhrnuté: Z hľadiska parametrov, indikátorov a funkčných faktorov, ako sú zvyškový tlak, vzdialenosť odpojenia, iskrový plyn, doba odozvy, poplach bez poškodenia a bezporuchová diaľková signalizácia, hrozí použitie SPD v iskrišti v základňovej stanici bezpečná prevádzka komunikačného systému.

Avšak s neustálym vývojom technológie SPD typu s iskriskom stále prekonáva svoje vlastné nedostatky, použitie tohto typu SPD zdôrazňuje aj väčšie výhody. Za posledných 15 rokov sa uskutočnilo veľa výskumu a vývoja typu vzduchovej medzery (pozri tabuľku 5):

Pokiaľ ide o výkon, nová generácia výrobkov má výhody nízkeho zvyškového napätia, veľkej prietokovej kapacity a malých rozmerov. Pomocou technológie spúšťania mikropriestoru môže realizovať prispôsobenie vzdialenosti „0“ s SPD obmedzujúcim tlak a kombináciou SPD obmedzujúcich tlak. Kompenzuje tiež jeho nedostatočnú odozvu a výrazne optimalizuje zavedenie systémov ochrany pred bleskom. Pokiaľ ide o funkciu, nová generácia výrobkov môže zaručiť bezpečnú prevádzku celého výrobku sledovaním činnosti spúšťacieho obvodu. Vo vnútri výrobku je nainštalované zariadenie na tepelné odpojenie, aby sa zabránilo spáleniu vonkajšieho obalu; v súprave elektród je použitá technológia veľkého rozstupu, aby sa zabránilo kontinuálnemu toku po prechode nulou. Zároveň môže poskytnúť aj funkciu diaľkového alarmu signálu, ktorá umožní zvoliť ekvivalentnú veľkosť bleskových impulzov a predĺžiť životnosť.

Tabuľka 5: Typický vývoj iskriska

S / N	Roky	Hlavné rysy	Poznámky
1	1993	Vytvorte medzeru v tvare „V“, ktorá sa mení z malej na veľkú, a vytvorte izolátor tenkého výboja pozdĺž konca doliny ako izoláciu, ktorá pomôže získať nízke prevádzkové napätie a vybiť sa až do medzery pomocou elektród a priestorovej štruktúry a materiálových vlastností v roku 1993. Veďte oblúk smerom von, vytvorte prerušovaný stav a oblúk uhaste. Vybíjače s ranou medzerou mali vysoké poruchové napätie a veľkú disperziu.
2	1998	Použitím elektronického spúšťacieho obvodu, najmä použitím transformátora, sa realizuje pomocná spúšťacia funkcia. Patrí medzi aktívne spustené výbojové medzery, ktoré sú vylepšením pasívne spustených výbojových medzier. Účinne znižuje prierazné napätie. Patrí medzi impulzné spúšťače a nie je dostatočne stabilný.
3	1999	Výboj medzery je stimulovaný iskriacim kusom (aktívne sa spúšťa transformátorom), konštrukcia je navrhnutá ako polouzavretá konštrukcia a medzera v tvare rohu alebo oblúka sa mení z malej na veľkú a vzduchové vedenie na boku je vytvorená drážka na uľahčenie ťahania a predĺženia. Elektrický oblúk zhasne a uzavretú štruktúru je možné naplniť plynom na hasenie oblúka. Jedná sa o vývoj skorej výbojovej elektródy. V porovnaní s tradičnou uzavretou výbojovou medzerou oblúková alebo kruhová drážka optimalizuje priestor a elektródu, čo vedie k menšiemu objemu. Medzera medzi elektródami je malá, prerušovaná schopnosť je nedostatočná,
4	2004	Spolupracujte s technológiou spúšťania mikropriestorov, osvojte si nastavenie elektródy na veľkú vzdialenosť a technológiu hasenia oblúkom so špirálovým kanálom, Výrazne vylepšite technológiu spúšťania a prerušované schopnosti, použitie technológie spúšťania energie je stabilnejšie a spoľahlivejšie.
5	2004	Optimalizujte zariadenie na ochranu pred bleskom a vytvorte kompozitné zariadenie na ochranu proti prepätiu, ktoré spĺňa požiadavky ochrany triedy B a triedy C. Moduly vyrobené z výbojových medzier, moduly vyrobené z prvkov obmedzujúcich napätie, základne a zhoršovacie zariadenia sú rôznymi spôsobmi kombinované do podoby prepäťových ochranných zariadení

Mapa vývojových stôp

3. Podobnosti a rozdiely medzi telekomunikačným SPD a napájacím SPD

Tabuľka 6: Podobnosti a rozdiely medzi telekomunikačným SPD a napájacím SPD

Tabuľka 7: Bežné pracovné napätie komunikačného SPD

4. Spolupráca medzi externou nadprúdovou ochranou a SPD

Požiadavky na nadprúdovú ochranu (istič alebo poistka) v odpojovači:

(1) V súlade s GB / T18802.12: 2006 „Zariadenie na ochranu proti prepätiu (SPD), časť 12: Pokyny pre výber a použitie nízkonapäťového distribučného systému“, „Keď spolupracujú zariadenia SPD a nadprúdové ochranné zariadenie, menovitý prúd pod výbojom V tomto režime sa odporúča, aby nadprúdová ochrana nefungovala; keď je prúd väčší ako In, môže pracovať nadprúdová ochrana. Pre resetovateľný nadprúdový chránič, ako je napríklad istič, by ho tento náraz nemal poškodiť. “

(2) Hodnota menovitého prúdu nadprúdovej ochrannej jednotky by sa mala zvoliť podľa maximálneho skratového prúdu, ktorý môže byť generovaný pri inštalácii SPD, a podľa odolnosti skratového prúdu voči SPD (poskytnuté výrobcom SPD) ), to znamená „SPD a k nemu pripojená nadprúdová ochrana. Skratový prúd (produkovaný pri poruche SPD) zariadenia je rovnaký alebo väčší ako maximálny skratový prúd očakávaný pri inštalácii. “

(3) Musí byť splnený selektívny vzťah medzi nadprúdovou ochranou F1 a externým odpojovačom F2 SPD na prívode energie. Schéma zapojenia testu je nasledovná:

Výsledky výskumu sú nasledujúce:
a) Napätie na ističoch a poistkách
U (istič) ≥ 1.1 U (poistka)
U (SPD + nadprúdová ochrana) je vektorový súčet U1 (nadprúdová ochrana) a U2 (SPD).

(b) Kapacita nárazového prúdu, ktorú vydrží poistka alebo istič

Za podmienky, že nadprúdová ochrana nefunguje, nájdite maximálny nárazový prúd, ktorý vydrží poistka a istič s rôznymi menovitými prúdmi. Testovací obvod je znázornený na obrázku vyššie. Skúšobná metóda je nasledovná: aplikovaný zapínací prúd je I a poistka alebo istič nefungujú. Keď sa aplikuje 1.1-krát zapínací prúd I, bude pracovať. Pomocou experimentov sme zistili niektoré minimálne hodnoty menovitého prúdu požadované pre to, aby nadprúdové chrániče nepracovali pod zapínacím prúdom (vlnový prúd 8/20 µs alebo vlnový prúd 10/350 µs). Pozri tabuľku:

Tabuľka 8: Minimálna hodnota poistky a ističa pod zapínacím prúdom s priebehom 8/20 μs

Tabuľka 9: Minimálna hodnota poistky a ističa nefunguje pri nárazovom prúde 10 / 350µs