Преглед уређаја за заштиту од пренапона (АЦ и ДЦ НАПАЈАЊЕ, ДАТАЛИН, КОАКСИЈАЛНЕ, ПЛИНСКЕ ЦЕВИ)

Уређај за заштиту од пренапона (или пригушивач пренапона или одводник пренапона) је уређај или уређај дизајниран да заштити електричне уређаје од скокова напона. Пренапонска заштита покушава да ограничи напон који се напаја на електрични уређај блокирањем или кратким спојем да би се уземљивали нежељени напони изнад сигурног прага. Овај чланак првенствено разматра спецификације и компоненте релевантне за тип заштитника који скреће (кратки спој) напонски скок на тло; међутим, постоји и извјештај о другим методама.

Снага са уграђеном заштитом од пренапона и више утичница
Изрази пренапонски заштитни уређај (СПД) и привремени пригушивач пренапонског напона (ТВСС) користе се за описивање електричних уређаја који се типично уграђују у разводне панеле, системе за контролу процеса, комуникационе системе и друге тешке индустријске системе, у сврху заштите од електрични пренапони и скокови, укључујући и оне изазване громом. Смањене верзије ових уређаја понекад се уграђују у електричне панеле на улазним кућама, како би заштитиле опрему у домаћинству од сличних опасности.

Преглед уређаја за заштиту од пренапонске струје

Преглед прелазних пренапона

Корисници електронске опреме и телефонских система и система за обраду података морају се суочити са проблемом одржавања ове опреме у раду, упркос привременим пренапонима које изазива муња. Постоји неколико разлога за ову чињеницу (1) висок ниво интеграције електронских компонената чини опрему рањивијом, (2) прекид услуге је неприхватљив (3) мреже за пренос података покривају велика подручја и изложене су већим поремећајима.

Привремени пренапони имају три главна узрока:

  • муња
  • Индустријски и преклопни пренапони
  • Електростатичко пражњење (ЕСД)АЦИмагеовервиев

муња

Муња, истражена од првог истраживања Бењамина Франклина 1749. године, парадоксално је постала све већа претња нашем високо електронском друштву.

Формирање грома

Гром се ствара између две зоне супротног наелектрисања, обично између два олујна облака или између једног облака и тла.

Блиц може путовати неколико километара, напредујући према земљи узастопним скоковима: вођа ствара високо јонизовани канал. Када дође до тла, догоди се прави блиц или повратни удар. Струја у десетинама хиљада ампера тада ће путовати од земље до облака или обрнуто јонизованим каналом.

Директна муња

У тренутку пражњења постоји проток импулсне струје који се креће од 1,000 до 200,000 Ампера, са временом пораста од око неколико микросекунди. Овај директни ефекат је мали фактор у оштећењу електричних и електронских система јер је веома локализован.
Најбоља заштита је и даље класични громобран или систем за заштиту од грома (ЛПС), дизајниран да ухвати струју пражњења и одведе је до одређене тачке.

Индиректни ефекти

Постоје три врсте индиректних ефеката грома:

Утицај на надземни вод

Такве линије су врло изложене и у њих може директно да падне гром, што ће прво делимично или у потпуности уништити каблове, а затим проузроковати велике пренапонске напоне који природно путују дуж проводника до опреме повезане на вод. Обим оштећења зависи од удаљености између штрајка и опреме.

Пораст земаљског потенцијала

Проток грома у земљи узрокује повећање потенцијала земље који варира у зависности од тренутног интензитета и локалне земаљске импедансе. У инсталацији која може бити повезана на неколико основа (нпр. Веза између зграда), штрајк ће проузроковати врло велику потенцијалну разлику и опрема повезана на погођене мреже ће бити уништена или озбиљно поремећена.

Електромагнетно зрачење

Блиц се може сматрати антеном високом неколико миља која носи импулсну струју од неколико десетина килоампера, зрачећи интензивним електромагнетним пољима (неколико кВ / м на више од 1км). Ова поља индукују јаке напоне и струје у водовима у близини или на опреми. Вредности зависе од удаљености од блица и својстава везе.

Индустријски пренапони
Индустријски удар покрива феномен изазван укључивањем или искључивањем извора електричне енергије.
Индустријски скокови су узроковани:

  • Покретање мотора или трансформатора
  • Неонски и натријумови светлосни стартери
  • Преклопна мрежа напајања
  • Пребаците "одскочити" у индуктивном кругу
  • Рад осигурача и прекидача
  • Падајући далеководи
  • Лоши или испрекидани контакти

Ови феномени генеришу прелазне појаве од неколико кВ са временима пораста реда микросекунде, ометајуће опреме у мрежама на које је повезан извор ометања.

Електростатички пренапони

Електрично, људско биће има капацитет у распону од 100 до 300 пикофарада и може ходати по тепиху да напуни чак 15кВ, затим додирнути неки проводни предмет и бити испражњен за неколико микросекунди, са струјом од око десет Ампера . Сви интегрисани кругови (ЦМОС, итд.) Прилично су рањиви на ову врсту сметњи, која се генерално елиминише заштитом и уземљењем.

Ефекти пренапона

Пренапони имају много врста ефеката на електронску опрему по редоследу опадајућег значаја:

Уништавање:

  • Напонски слом полупроводничких спојева
  • Уништавање везивања компонената
  • Уништавање трагова ПЦБ-а или контаката
  • Уништавање испитивања / тиристора дВ / дт.

Ометање рада:

  • Насумични рад засуна, тиристора и триака
  • Брисање сећања
  • Програмске грешке или отказивања
  • Подаци и грешке у преносу

Прерано старење:

Компоненте изложене пренапону имају краћи животни век.

Уређаји за заштиту од пренапона

Уређај за заштиту од пренапона (СПД) је признато и ефикасно решење за решавање проблема пренапона. Међутим, за највећи ефекат мора бити изабран у складу са ризиком апликације и инсталиран у складу са уметничким правилима.

Преглед уређаја за заштиту од пренапонске струје једносмерне струје

Позадина и разматрања заштите

Корисно-интерактивни или Грид-Тие соларни фотонапонски (ПВ) системи су врло захтевни и трошковно интензивни пројекти. Често захтевају да соларни ПВ систем ради неколико деценија пре него што донесе жељени повраћај улагања.
Многи произвођачи гарантирају животни вијек система дужи од 20 година, док је претварачу гаранција само 5-10 година. Сви трошкови и повраћај улагања израчунавају се на основу ових временских периода. Међутим, многи фотонапонски системи не достижу зрелост због изложене природе ових апликација и њихове међусобне повезаности натраг на мрежу корисничког напајања. Соларни ПВ-системи, са својим металним рамом и постављеним на отвореном или на крововима, делују као врло добар громобран. Из тог разлога је паметно инвестирати у пренапонски заштитни уређај или СПД да би се елиминисале ове потенцијалне претње и на тај начин максимализовао животни век система. Трошкови свеобухватног система пренапонске заштите мањи су од 1% укупних издатака система. Обавезно користите компоненте које су УЛ1449 4. издање и које су склопови компонената типа 1 (1ЦА) како бисте осигурали да ваш систем има најбољу заштиту од пренапона доступну на тржишту.

Да бисмо анализирали пуни ниво претње инсталације, морамо направити процену ризика.

  • Оперативни ризик од застоја - Подручја са јаким муњама и нестабилном електричном енергијом су рањивија.
  • Ризик од интерконекције напајања - Што је већа површина соларног ПВ низа, то је већа изложеност директним и / или индукованим ударима грома.
  • Ризик од површине апликације - Мрежа корисних струја је вероватни извор прелазних пролазних појава и / или индукованих удара грома.
  • Географски ризик - Последице застоја система нису ограничене само на замену опреме. Додатни губици могу настати због изгубљених наруџби, неактивних радника, прековремених сати, незадовољства купаца / управе, убрзаних накнада за превоз робе и убрзаних трошкова испоруке.

Препоручите праксе

1) Систем уземљења

Пренапонски заштитници прелазе привремене пролазе у систем уземљења уземљења. Пут уземљења мале импедансе, са истим потенцијалом, пресудан је за правилно функционисање пренапонских заштитника. Сви електроенергетски системи, комуникациони водови, уземљени и неуземљени метални предмети морају бити изједначени како би шема заштите ефикасно функционисала.

2) Подземна веза са спољним ПВ низом на електричну управљачку опрему

Ако је могуће, веза између спољног соларног ПВ низа и унутрашње опреме за контролу снаге треба да буде под земљом или електрично заштићена како би се ограничио ризик од директних удара грома и / или спреге.

3) Координисана шема заштите

Свим расположивим мрежама напајања и комуникацијама треба обратити заштиту од пренапона како би се елиминисале рањивости ПВ система. То би укључивало примарно напајање наизменичном струјом, излаз наизменичне струје претварача, улаз једносмерне струје претварача, комбинатор ПВ низа и друге сродне линије података / сигнала као што су Гигабит Етхернет, РС-485, струјна петља 4-20мА, ПТ-100, РТД и телефонски модеми.

Преглед уређаја за заштиту од пренапонске линије података

Преглед линије података

Телекомуникациони уређаји и уређаји за пренос података (ПБКС, модеми, терминали за податке, сензори итд.) Све су рањивији на ударе напона изазване муњом. Постали су осетљивији, сложенији и имају повећану рањивост на индуковане пренапонске ударе због њихове могуће везе кроз неколико различитих мрежа. Ови уређаји су пресудни за комуникацију и обраду информација компаније. Као такве, паметно је осигурати их од ових потенцијално скупих и реметилачких догађаја. Пренапонска заштита за линију података инсталирана у линији, непосредно испред осетљивог дела опреме, продужиће њихов век употребе и одржаће континуитет протока ваших података.

Технологија пренапонских заштитника

Сви ЛСП заштитни пренапонски заштитници за телефон и базу података засновани су на поузданом вишестепеном хибридном колу које комбинује тешке цеви за испуштање гаса (ГДТ) и силицијумске лавинске диоде (САД) које брзо реагују. Ова врста кола обезбеђује,

  • Називна струја пражњења од 5 кА (15 пута без разарања по ИЕЦ 61643)
  • Мање од 1 наносекунде времена одзива
  • Сигурносни систем искључења
  • Дизајн ниског капацитета смањује губитак сигнала

Параметри за одабир пренапонске заштите

Да бисте изабрали одговарајући пренапонски заштитник за вашу инсталацију, имајте на уму следеће:

  • Номинални и максимални линијски напон
  • Максимална струја линије
  • Број линија
  • Брзина преноса података
  • Тип конектора (вијчани прикључак, РЈ, АТТ110, КЦ66)
  • Монтажа (Дин шина, површински носач)

инсталација

Да би био ефикасан, пренапонска заштита мора бити инсталирана у складу са следећим принципима.

Тачка уземљења пренапонске заштите и заштићене опреме морају бити повезани.
Заштита се инсталира на сервисном улазу у инсталацију како би се импулсна струја што пре скренула.
Пренапонска заштита мора бити инсталирана у непосредној близини заштићене опреме, мање од 90 стопа или 30 метара. Ако се ово правило не може поштовати, у близини опреме морају бити инсталирани секундарни пренапонски заштитници.
Проводник за уземљење (између излаза земље заштитника и круга за везивање инсталације) мора бити што је могуће краћи (мање од 1.5 стопе или 0.50 метара) и да има површину попречног пресека од најмање 2.5 мм на квадрат.
Отпор уземљења мора бити у складу са локалним електричним кодом. Нису потребна посебна уземљења.
Заштићени и незаштићени каблови морају бити добро раздвојени како би се ограничило спајање.

СТАНДАРДИ

Испитни стандарди и препоруке за уградњу пренапонских заштитника комуникационих линија морају бити у складу са следећим стандардима:

УЛ497Б: Заштитници за комуникацију подацима и ватрогасни кругови
ИЕЦ 61643-21: Испитивања пренапонских заштитника за комуникационе водове
ИЕЦ 61643-22; Избор / уградња пренапонских заштитника за комуникационе линије
НФ ЕН 61643-21: Испитивања пренапонских заштитника за комуникационе водове
Водич УТЕ Ц15-443: Избор / уградња пренапонских заштитника

Посебни услови: системи за заштиту од грома

Ако је конструкција која се штити опремљена ЛПС-ом (системом заштите од муње), пренапонски заштитници за телекомуникационе или податковне водове који су инсталирани на улазу у зграде морају бити тестирани на облик директног импулсног удара грома 10 / 350ус са минималним пренапонска струја од 2.5 кА (тест Д1 категорије ИЕЦ-61643-21).

Преглед уређаја за коаксијалну пренапонску заштиту

Заштита опреме за радио комуникацију

Опрема за радио комуникацију распоређена у фиксним, номадским или мобилним апликацијама посебно је осетљива на ударе грома због примене у изложеним областима. Најчешћи прекиди у континуитету сервиса резултат су пролазних удара удара који потичу од директних удара грома у антенски стуб, околни систем земље или индуковани на везама између ове две области.
Радио опрема која се користи у базним станицама ЦДМА, ГСМ / УМТС, ВиМАКС или ТЕТРА мора узети у обзир овај ризик како би осигурала несметану услугу. ЛСП нуди три специфичне технологије заштите од пренапона за радио-фреквенцијске (РФ) комуникационе линије које су појединачно прилагођене различитим оперативним захтевима сваког система.

РФ технологија пренапонске заштите
Заштита од проласка једносмерне цеви са гасом
П8АКС серија

Цев за пражњење гаса (ГДТ) ДЦ пропусница је једина компонента заштите од пренапона која се користи на врло високофреквентном преносу (до 6 ГХз) због свог врло малог капацитета. У коаксијалној пренапонској заштити заснованој на ГДТ, ГДТ је повезан паралелно између централног проводника и спољног штита. Уређај ради када се достигне његов варнични напон, током стања пренапона и вод се кратко прекида (напон лука) и преусмерава даље од осетљиве опреме. Напон искречења зависи од пораста фронта пренапона. Што је већи дВ / дт пренапона, то је већи варнични напон пренапонске заштите. Када пренапон нестане, цев за пражњење гаса се враћа у своје нормално пасивно, високо изоловано стање и спремна је за поновни рад.
ГДТ се држи у посебно дизајнираном држачу који максимизира проводљивост током великих пренапонских догађаја и још увек се врло лако уклања ако је потребно одржавање због сценарија краја живота. Серија П8АКС се може користити на коаксијалним водовима који раде једносмерним напонима до - / + 48В ​​једносмерне струје.

Хибридна заштита
ДЦ Пасс - серија ЦКСФ60
ДЦ блокиран - ЦНП-ДЦБ серија

Хибридна ДЦ заштита од пролаза је асоцијација компонената за филтрирање и цеви за испуштање гаса за тешке услове рада (ГДТ). Овај дизајн пружа одличан пропусни напон ниског заосталог напона за нискофреквентне сметње услед електричних прелазних појава, а и даље пружа велику способност струје пренапонског пражњења.

Четвртталасна једносмерна блокада заштите
ПРЦ серија

Блокирана заштита једносмерног таласа је активни пропусни филтер. Нема активне компоненте. Уместо тога, тело и одговарајући стуб су подешени на четвртину жељене дужине таласа. Ово омогућава да кроз јединицу пролази само одређени фреквенцијски опсег. Пошто муња делује само на врло малом спектру, од неколико стотина кХз до неколико МХз, она и све остале фреквенције су кратко спојене на масу. ПРЦ технологија се може одабрати за врло уски или широки опсег, у зависности од примене. Једино ограничење пренапонске струје је придружени тип конектора. Типично, конектор 7/16 Дин може да поднесе 100кА 8 / 20ус, док конектор Н-типа може да поднесе до 50кА 8 / 20ус.

Преглед коаксијалне-пренапонске заштите

СТАНДАРДИ

УЛ497Е - Заштитници за уводнике антене

Параметри за одабир коаксијалног заштитника од пренапона

Информације потребне за правилан одабир пренапонске заштите за вашу апликацију су следеће:

  • Фреквенцијски опсег
  • Лине Волтаге
  • Конектор
  • Врста пола
  • Монтажа
  • технологија

ИНСТАЛАЦИЈА

Правилна уградња коаксијалног пренапонског заштитника у великој мери зависи од његове везе са системом уземљења мале импедансе. Следећа правила морају се стриктно поштовати:

  • Систем изједначавања уземљења: Сви проводници за повезивање инсталације морају бити међусобно повезани и повезани натраг на систем уземљења.
  • Прикључак мале импедансе: Коаксијални пренапонски заштитник мора да има прикључак ниског отпора на систем уземљења.

Преглед испуштања гаса

Заштита за компоненте на нивоу ПЦ плоче

Данашња електронска опрема заснована на микропроцесорима све је рањивија на пренапонске ударе изазване муњом и електричне прелазне прелазне појаве, јер је постала осетљивија и сложена за заштиту због велике густине чипова, бинарних логичких функција и везе преко различитих мрежа. Ови уређаји су пресудни за комуникацију и обраду информација компаније и обично могу утицати на крајњи резултат; као такви је разборито осигурати их од ових потенцијално скупих и реметилачких догађаја. Цев за пражњење гаса или ГДТ може се користити као самостална компонента или у комбинацији са другим компонентама да би се направило вишестепено заштитно коло - гасна цев делује као компонента за руковање високом енергијом. ГДТ-ови се обично користе у заштити комуникационих апликација и апликација за једносмерни напон на линији за пренос података због веома малог капацитета. Међутим, они пружају врло атрактивне предности на АЦ напајању, укључујући струју цурења, високо руковање енергијом и боље карактеристике на крају радног века.

ТЕХНОЛОГИЈА ИСПУШТАЊА ПЛИНОВА

Цев за пражњење гаса може се сматрати неком врстом врло брзог прекидача који има својства проводљивости која се врло брзо мењају, када дође до слома, из отвореног у квази кратки спој (напон лука око 20В). У понашању цеви за пражњење гаса постоје четири оперативна домена:
гдт_лабелс

ГДТ се може сматрати врло брзо делујућим прекидачем који мора проводити својства која се врло брзо мењају када дође до квара и трансформише се из отвореног круга у квази кратки спој. Резултат је напон лука од око 20В једносмерне струје. Постоје четири фазе рада пре него што се цев потпуно пребаци.

  • Неактивни домен: Карактерише се практично бесконачним отпором изолације.
  • Сијајни домен: При распаду проводљивост се нагло повећава. Ако струја одводи цев за пражњење гаса мања од око 0.5А (груба вредност која се разликује од компоненте до компоненте), ниски напон на стезаљкама биће у опсегу 80-100В.
  • Режим лука: Како се струја повећава, цев за пражњење гаса прелази са ниског напона на напон лука (20В). Управо је у овом домену цев за пражњење гаса најефикаснија јер струјно пражњење може достићи неколико хиљада ампера без повећања напона лука на стезаљкама.
  • Изумирање: На преднапонски напон приближно једнак ниском напону, цев за пражњење гаса покрива своја почетна изолациона својства.

гдт_грапхКонфигурација са 3 електроде

Заштита двожичне линије (на пример телефонског пара) са две цеви за пражњење гаса од 2 електроде може проузроковати следећи проблем:
Ако је заштићени вод подвргнут пренапону у уобичајеном режиму, дисперзија пренапона варнице (+/- 20%), једна од цеви за пражњење гаса, искри у врло кратком времену пре него што друга (обично неколико микросекунди), жица која има искру је због тога уземљена (занемарујући напоне лука), претварајући пренапон у заједничком режиму у пренапон у диференцијалном режиму. Ово је врло опасно за заштићену опрему. Ризик нестаје када се друга цев за пражњење гаса савије (неколико микросекунди касније).
Геометрија са 3 електроде уклања овај недостатак. Искра на једном полу узрокује општи квар уређаја готово одмах (неколико наносекунди), јер постоји само један кућиште напуњено гасом у којем се налазе све погођене електроде.

Крај живота

Цеви за пражњење гаса су дизајниране да издрже многе импулсе без уништавања или губитка почетних карактеристика (типични тестови импулса су 10 пута к 5 кА импулси за сваки поларитет).

С друге стране, одржавана врло јака струја, тј. 10А ефективних ефеката током 15 секунди, симулираће испадање из мреже наизменичне струје на телекомуникациону линију и ГДТ ће одмах изаћи из употребе.

Ако се жели крај животног века који је сигуран у случају квара, односно кратки спој који ће пријавити квар крајњем кориснику када се открије квар на линији, треба одабрати цев за пражњење гаса са карактеристиком заштите од кварова (спољни кратки спој) .

Избор цеви за пражњење гаса

  • Информације потребне за правилан одабир пренапонске заштите за вашу апликацију су следеће:
    ДЦ искра над напоном (волти)
  • Импулсна искра над напоном (волти)
  • Капацитет празне струје (кА)
  • Отпор изолације (Гохмс)
  • Капацитет (пФ)
  • Монтажа (површински носач, стандардни водичи, прилагођени водичи, држач)
  • Паковање (трака и колут, паковање муниције)

Распон расположивих ДЦ напона преко напона:

  • Минимално 75В
  • Просечно 230В
  • Високи напон 500В
  • Веома висок напон 1000 до 3000В

* Толеранција напона пробоја је обично +/- 20%

гдт_цхарт
Пражњење струје

Ово зависи од својстава гаса, запремине и материјала електроде плус њен третман. Ово је главна карактеристика ГДТ-а и она која га разликује од другог заштитног уређаја, тј. Варистора, Зенер-диода итд. Типична вредност је 5 до 20 кА са импулсом 8 / 20ус за стандардне компоненте. То је вредност коју цев за испуштање гаса може да поднесе више пута (најмање 10 импулса) без уништавања или промене својих основних спецификација.

Импулсни Спарковер напон

Искра над напоном у присуству стрме фронте (дВ / дт = 1кВ / ус); импулсна искра над напоном расте са порастом дВ / дт.

Отпор изолације и капацитет

Ове карактеристике чине цев за пражњење гаса практично невидљивом у нормалним радним условима. Отпор изолације је веома висок (> 10 Гохм), док је капацитет врло низак (<1 пФ).

СТАНДАРДИ

Стандарди испитивања и препоруке за уградњу пренапонских заштитника комуникационих линија морају бити у складу са следећим стандардима:

  • УЛ497Б: Заштитници за комуникацију подацима и ватрогасни кругови

ИНСТАЛАЦИЈА

Да би био ефикасан, пренапонска заштита мора бити инсталирана у складу са следећим принципима.

  • Тачка уземљења пренапонске заштите и заштићене опреме морају бити повезани.
  • Заштита се инсталира на сервисном улазу у инсталацију како би се импулсна струја што пре скренула.
  • Пренапонска заштита мора бити инсталирана у непосредној близини заштићене опреме, мање од 90 стопа или 30 метара. Ако се ово правило не може поштовати, у близини опреме морају бити инсталирани секундарни пренапонски заштитници
  • Проводник за уземљење (између излазног уземљења заштитника и круга везивања инсталације) мора бити што је могуће краћи (мање од 1.5 стопе или 0.50 метара) и да има површину попречног пресека од најмање 2.5 мм на квадрат.
  • Отпор уземљења мора бити у складу са локалним електричним кодом. Нису потребна посебна уземљења.
  • Заштићени и незаштићени каблови морају бити добро раздвојени како би се ограничило спајање.

ОДРЖАВАЊЕ

ЛСП цеви за испуштање гаса не захтевају одржавање или замену у нормалним условима. Дизајнирани су да издрже опетоване, јаке ударне струје без оштећења.
Ипак, разборито је планирати најгори сценарио и, из овог разлога; ЛСП је дизајнирао за замену заштитних компонената тамо где је то практично. Статус ваше заштитне пренапонске заштитне линије може се тестирати помоћу ЛСП-овог модела СПТ1003. Ова јединица је дизајнирана за испитивање једносмерне искричне напетости, напона стезања и континуитета водова (опционално) пренапонске заштите. СПТ1003 је компактна јединица са дугметом са дигиталним дисплејем. Опсег напона испитивача је од 0 до 999 волти. Може да тестира појединачне компоненте попут ГДТ-а, диода, МОВ-а или самосталних уређаја дизајнираних за примене наизменичног или једносмерног напона.

ПОСЕБНИ УСЛОВИ: СИСТЕМИ ЗАШТИТЕ ОД МУЊА

Ако је конструкција која се штити опремљена ЛПС-ом (системом за заштиту од грома), пренапонски заштитници за телеком, пренос података или мрежне водове који су инсталирани на улазу у зграде морају бити испитани на таласни облик 10 / 350ус директног имунитета са минималном ударном струјом од 2.5 кА (тест категорије Д1 ИЕЦ-61643-21).