Блискавкозахисне обладнання

Обладнання блискавкозахисту за допомогою сучасної електроенергії та інших технологій запобігає ураженню обладнання обладнанням. Блискавкозахисне обладнання можна розділити на силовий блискавкозахист, силовий захисний гніздо, захист антенного живлення, сигнальний блискавкозахист, інструменти для випробувань блискавкозахисту, вимірювальні та контрольні системи блискавкозахисту, захист полюса землі.

Згідно з теорією блискавкозахисту та багаторівневого захисту відповідно до стандарту IEC (Міжнародний електротехнічний комітет), блискавкозахист рівня b належить до пристрою блискавкозахисту першого рівня, який може застосовуватися до головного розподільного шафи в будівля; Клас С належить до пристрою блискавкозахисту другого рівня, який використовується в розподільній шафі підключення будівлі; Клас D - це захисник блискавки третього класу, який наноситься на передній кінець важливого обладнання для тонкого захисту.

Огляд / Блискавкозахисне обладнання

Інформаційна ера сьогодні комп’ютерна мережа та комунікаційне обладнання стають все більш досконалими, робоче середовище стає дедалі вибагливішим, а грім, блискавки та миттєві перенапруги великого електрообладнання будуть дедалі частіше через джерело живлення, антену, радіосигнал для передачі та прийому ліній обладнання на внутрішнє електрообладнання та мережеве обладнання, обладнання або компоненти, пошкодження, втрати, передача або зберігання даних про перешкоди або втрату, або навіть виготовлення електронного обладнання для створення неправильної роботи або паузи, тимчасового паралічу, передачі даних системи переривання, LAN і Wan. Її шкода вражає, непрямі втрати - це більше, ніж прямі економічні втрати загалом. Обладнання блискавкозахисту за допомогою сучасної електроенергії та інших технологій запобігає удару блискавки в обладнання.

Заміна / захист від блискавки

Коли люди знають, що грім - це електричне явище, їх поклоніння і страх грому поступово зникають, і вони починають спостерігати за цим таємничим природним явищем з наукової точки зору, в надії використати або контролювати блискавку на благо людства. Франклін взяв на себе лідерство в галузі технологій більше 200 років тому, випустивши виклик грому, він винайшов блискавковідвід, ймовірно, буде першим із засобів захисту від блискавок, насправді, коли Франклін винайшов громовідвід, це кінчик Функція металевих стрижнів може бути інтегрована в грозовий хмарний заряд-розряд, зменшити електричне поле грому між хмарою та землею до рівня пробою повітря, щоб уникнути блискавки, тому вимоги громовідводу повинні бути вказані. Але пізніше дослідження показали, що громовідвід не в змозі уникнути виникнення блискавки, блискавковідвід, він може запобігти блискавці, тому що височіння змінило атмосферне електричне поле, робить цілий ряд грозових хмар завжди до розряду блискавки, тобто блискавковідвід легше за інші предмети навколо нього відповідає на спалах блискавки, захист блискавкозахисту від удару блискавки та інших предметів, це блискавкозахисний принцип громовідводу. Подальші дослідження показали, що ефект блискавковідводу громовідводу майже пов’язаний з його висотою, але не пов’язаний з його зовнішнім виглядом, а це означає, що громовідвід не є обов’язково загостреним. Зараз у галузі технології блискавкозахисту цей вид блискавкозахисного пристрою називається рецептором блискавки.

Розробка / Блискавкозахисне обладнання

Широке використання електроенергії сприяло розробці засобів блискавкозахисту. Коли високовольтні мережі передачі забезпечують живленням та освітленням тисячі домогосподарств, блискавка також значною мірою ставить під загрозу високовольтне обладнання для передачі та перетворення. Високовольтна лінія споруджена високо, відстань велика, місцевість складна, і в неї легко потрапити блискавкою. Обсягу захисту громовідводу недостатньо для захисту тисяч кілометрів ліній електропередач. Тому лінія блискавкозахисту виникла як новий тип блискавкоприймача для захисту високовольтних ліній. Після захисту високовольтної лінії енергетичне та розподільне обладнання, підключене до високовольтної лінії, все ще пошкоджено перенапругою. Встановлено, що це пов'язано з "індукційною блискавкою". (Індуктивна блискавка індукується прямими ударами блискавки в сусідніх металевих провідниках. Індуктивна блискавка може вторгнутися в провідник за допомогою двох різних методів зондування. По-перше, електростатична індукція: коли накопичується заряд у грозовій хмарі, сусідній провідник також буде індукувати на протилежному заряді , коли блискавка вдарить, заряд у грозовій хмарі швидко вивільняється, і статична електрика в провіднику, яка обмежена електричним полем грозової хмари, також буде текти вздовж провідника, щоб знайти канал вивільнення, який буде утворювати електрику в імпульсі ланцюга Другий - електромагнітна індукція: коли грозовий хмара розряджається, швидко мінливий струм блискавки генерує навколо нього сильне перехідне електромагнітне поле, яке створює високу індуковану електрорушійну силу в провіднику поблизу. Дослідження показали, що сплеск, спричинений електростатичною індукцією, становить кілька в рази більше, ніж сплеск, спричинений електромагнітною індукцією . Thunderbolt індукує стрибок напруги на високовольтній лінії і поширюється вздовж дроту до волосся та обладнання розподілу електроенергії, підключеного до нього. Коли витримувана напруга цих пристроїв буде низькою, вона буде пошкоджена індукованою блискавкою. Щоб придушити сплеск дроту, люди Винайшли лінійний розрядник.

Ранні розрядники були просторами під відкритим небом. Напруга пробою повітря дуже висока, близько 500 кВ / м, і коли вона розбивається високою напругою, вона має лише кілька вольт низької напруги. Використовуючи цю характеристику повітря, був розроблений ранній розрядник. Один кінець одного дроту був підключений до лінії електропередачі, один кінець іншого проводу був заземлений, а інший кінець двох проводів відокремлений на певній відстані, утворюючи два повітряні проміжки. Електрод і відстань зазору визначають напругу пробою розрядника. Напруга пробою повинна бути трохи вище робочої напруги лінії електропередач. Коли схема працює нормально, повітряний зазор еквівалентний розімкнутому контуру і не вплине на нормальну роботу лінії. При вторгненні перенапруги повітряний зазор порушується, перенапруга затискається до дуже низького рівня, а надток також скидається в землю через повітряний зазор, реалізуючи тим самим захист грозозахисника. У відкритому розриві занадто багато недоліків. Наприклад, напруга пробою сильно впливає навколишнє середовище; повітряний розряд окислить електрод; після утворення повітряної дуги потрібно кілька циклів змінного струму, щоб загасити дугу, що може спричинити вихід з ладу блискавковідводу або зрив лінії. Розроблені в майбутньому газорозрядні трубки, розрядники та магнітні запобіжники удару в основному подолали ці проблеми, але вони все ще ґрунтуються на принципі газового розряду. Невід’ємними недоліками газорозрядних розрядників є висока напруга пробою при ударі; тривала затримка розряду (мікросекундний рівень); крута форма сигналу залишкової напруги (дВ / дт велика). Ці недоліки визначають, що газорозрядні розрядники не дуже стійкі до чутливого електричного обладнання.

Розвиток напівпровідникової технології забезпечує нам нові грозозахисні матеріали, такі як стабілітрони. Його вольт-амперні характеристики відповідають вимогам блискавкозахисту лінії, але здатність пропускати струм блискавки слабка, тому звичайні трубки регулятора не можна використовувати безпосередньо. блискавкозатримувач. Ранній напівпровідник Розрядник - це клапанний розрядник, виготовлений з карбіду кремнію, який має вольт-амперні характеристики, подібні до стабілітронової трубки, але має сильну здатність пропускати струм блискавки. Однак напівпровідниковий варистор з оксиду металу (MOV) був виявлений дуже швидко, і його вольт-амперні характеристики є кращими, і він має багато переваг, таких як швидкий час відгуку та велика потужність струму. Тому лінійні розрядники MOV в даний час широко використовуються.

З розвитком зв'язку було вироблено багато блискавкозатримувачів для ліній зв'язку. Через обмеження параметрів передачі лінії зв'язку такі розрядники повинні враховувати фактори, що впливають на параметри передачі, такі як ємність та індуктивність. Однак його принцип захисту від блискавки в основному такий же, як і MOV.

Тип / Блискавкозахисне обладнання

Блискавкозахисне обладнання можна приблизно поділити на типи: пристрій блискавкозахисту, джерело живлення та захисні лінії живлення антени, захисні пристрої від блискавок, блискавкозахисні інструменти, блискавкозахисні прилади для вимірювальних та контрольних систем та наземні захисти.

Блискавкозатримувач блоку живлення розділений на три рівні: B, C та D. Відповідно до стандарту IEC (Міжнародна електротехнічна комісія) для теорії зонового блискавкозахисту та багаторівневого захисту, блискавкозахист класу B належить до першого - пристрій рівня блискавкозахисту і може застосовуватися до головного розподільного шафи в будівлі; Блискавковий пристрій накладається на гілку розподільного шафи будівлі; D-клас - це блискавкозахисний пристрій третього рівня, який наноситься на передній кінець важливого обладнання для точного захисту обладнання.

Захисний блискавковідвід лінії зв'язку поділяється на рівні B, C та F відповідно до вимог IEC 61644. Базовий захист базового рівня захисту (грубий рівень захисту), рівень C (комбінований захист) комплексний рівень захисту, клас F (середній та тонкий захист) середній і тонкий рівень захисту.

Прилади для вимірювання та контролю / Блискавкозахисне обладнання

Вимірювальні та контрольні прилади мають широкий спектр застосувань, таких як виробничі потужності, управління будинками, системи опалення, попереджувальні пристрої тощо. Перенапруги, спричинені блискавкою або іншими причинами, не тільки завдають шкоди системі управління, але і завдають шкоди дорогим перетворювачам і датчики. Відмова системи управління часто призводить до втрати продукції та впливу на виробництво. Блоки вимірювання та управління, як правило, більш чутливі, ніж реакції енергосистеми на стрибки перенапруг. При виборі та встановленні блискавкозахисту в системі вимірювання та управління необхідно враховувати такі фактори:

1, максимальна робоча напруга системи

2, максимальний робочий струм

3, максимальна частота передачі даних

4, чи допускати збільшення значення опору

5, чи імпортується дріт із зовнішньої сторони будівлі, і чи має будівля зовнішній блискавкозахисний пристрій.

Низьковольтний розрядник / Блискавкозахисне обладнання

Аналіз колишнього відділу зв'язку та зв'язку показав, що 80% аварій блискавки станції зв'язку спричинені вторгненням блискавичної хвилі в лінію електропередач. Тому низьковольтні захисні пристрої змінного струму розвиваються дуже швидко, тоді як основні грозозахисні запобіжники з матеріалами MOV займають домінуюче місце на ринку. Існує багато виробників розрядників MOV, і відмінності їх продукції в основному показані в:

Потужність потоку

Потужність потоку - це максимальний струм блискавки (8/20 мкс), який витримує розрядник. Стандарт Міністерства інформаційної промисловості «Технічний регламент блискавкозахисту інженерної енергетичної системи зв'язку» передбачає пропускну здатність блискавкозахисту для електропостачання. Розрядник першого рівня перевищує 20 КА. Однак нинішня перенапруга розрядника на ринку стає все більшою і більшою. Великий струмовідвід не легко пошкодити ударами блискавки. Збільшується кількість випадків, коли допускається малий струм блискавки, а залишкова напруга також трохи зменшується. Прийнята надлишкова паралельна технологія. Розрядник також покращує захист здатності. Однак пошкодження розрядника не завжди спричинене ударами блискавки.

В даний час пропонується використовувати для виявлення блискавкозахисту струм хвилі струму 10/350 мкс. Причина полягає в тому, що стандарти IEC1024 та IEC1312 використовують хвилю 10/350 мкс при описі хвилі блискавки. Це твердження не є вичерпним, оскільки хвиля струму 8/20 мкс все ще використовується при розрахунку відповідності розрядника в IEC1312, а хвиля 8/20 мкс також використовується в IEC1643 “SPD” - Принцип вибору ”Він використовується як основний струм форма сигналу для виявлення розрядника (SPD). Отже, не можна сказати, що пропускна здатність розрядника з хвилею 8/20 мкс застаріла, і не можна сказати, що пропускна здатність розрядника з хвилею 8/20 мкс не відповідає міжнародним стандартам.

Захистіть ланцюг

Несправність розрядника MOV є короткозамкненим і розімкнутим. Потужний струм блискавки може пошкодити розрядник і утворити несправність у розімкнутому контурі. У цей час форма модуля розрядника часто руйнується. Розрядник також може знижувати робочу напругу внаслідок старіння матеріалу протягом тривалого часу. Коли робоча напруга опускається нижче робочої напруги лінії, розрядник збільшує змінний струм, і розрядник виробляє тепло, яке з часом руйнує нелінійні характеристики пристрою MOV, що призводить до часткового короткого замикання розрядника. опік. Подібна ситуація може статися через збільшення робочої напруги, спричиненої несправністю електромережі.

Несправність розімкнутого ланцюга розрядника не впливає на джерело живлення. Необхідно перевірити робочу напругу, щоб з’ясувати це, тому розрядник потрібно регулярно перевіряти.

Несправність короткого замикання розрядника впливає на джерело живлення. Коли спека сильна, дріт згорить. Схема сигналізації повинна бути захищена, щоб забезпечити безпеку електроживлення. Раніше запобіжник був послідовно підключений до модуля розрядника, але запобіжник повинен забезпечувати струм блискавки та струм короткого замикання. Важко технічно реалізувати. Зокрема, модуль розрядника здебільшого має коротке замикання. Струм, що протікає під час короткого замикання, не великий, але безперервного струму достатньо, щоб розрядник блискавки, який в основному використовується для розряду імпульсного струму, сильно нагрівався. Пізніше з’явився пристрій для відключення температури краще вирішило цю проблему. Часткове коротке замикання розрядника було виявлено шляхом встановлення температури відключення пристрою. Після автоматичного відключення нагрівального пристрою розрядника подавалися світлові, електричні та звукові сигнали тривоги.

Залишкова напруга

Стандарт Міністерства інформаційної промисловості «Технічний регламент щодо блискавкозахисту інженерної енергетичної системи зв'язку» (YD5078-98) висунув конкретні вимоги до залишкової напруги грозозахисних пристроїв на всіх рівнях. Слід сказати, що стандартні вимоги легко досягаються. Залишкова напруга розрядника MOV становить його робочу напругу в 2.5-3.5 рази. Різниця залишкової напруги прямопаралельного однокаскадного розрядника не велика. Заходом зменшення залишкової напруги є зменшення робочої напруги та збільшення струмової ємності розрядника, але робоча напруга занадто низька, і пошкодження розрядника, спричинені нестабільним джерелом живлення, збільшаться. Деякі іноземні товари вийшли на китайський ринок на ранній стадії, робоча напруга була дуже низькою, а пізніше значно збільшила робочу напругу.

Залишкову напругу можна зменшити за допомогою двоступеневого розрядника.

Коли хвиля блискавки вторгається, розрядник 1 розряджається, а залишкова напруга, що генерується, становить V1; струм, що протікає через розрядник 1, становить I1;

Залишкова напруга розрядника 2 дорівнює V2, а струм, що протікає, I2. Це: V2 = V1-I2Z

Очевидно, що залишкова напруга розрядника 2 нижча від залишкової напруги розрядника 1.

Є виробники, які пропонують дворівневий розрядник блискавки для однофазного джерела блискавкозахисту, оскільки потужність однофазного джерела живлення, як правило, нижче 5 кВт, струм лінії не великий, а індуктивність імпедансу легко намотувати. Є також виробники, які надають трифазні двоступеневі розрядники. Оскільки потужність трифазного джерела живлення може бути великою, розрядник громіздкий і дорогий.

За стандартом на лінії електропередач потрібно встановлювати блискавкозатримувач у кілька етапів. Насправді може бути досягнутий ефект зменшення залишкової напруги, але самоіндуктивність дроту використовується, щоб зробити індуктивність імпедансу ізоляції між розрядниками на всіх рівнях.

Залишкова напруга розрядника є лише технічним показником розрядника. Перенапруга, що застосовується до обладнання, також базується на залишковій напрузі. Додається додаткова напруга, що генерується двома провідниками блискавкозатримувача, підключеними до лінії електропередачі та заземлювального проводу. Тому виконується правильна установка. Блискавковідводи також є важливим заходом для зменшення перенапруги обладнання.

Інше / Блискавкозахисне обладнання

Розрядник може також забезпечити лічильники ударів блискавки, інтерфейси моніторингу та різні методи установки відповідно до потреб користувача.

Розрядник лінії зв'язку

Технічні вимоги блискавкозатримувача до ліній зв'язку високі, оскільки крім відповідності вимогам технології блискавкозахисту, необхідно забезпечити відповідність показників передачі вимогам. Крім того, обладнання, підключене до лінії зв'язку, має низьку витримувальну напругу, а залишкова напруга пристрою блискавкозахисту сувора. Тому важко підібрати блискавкозахисний пристрій. Ідеальний блискавкозахисний пристрій лінії зв'язку повинен мати малу ємність, низьку залишкову напругу, великий потік струму та швидку реакцію. Очевидно, що наведені в таблиці пристрої не є ідеальними. Розрядну трубку можна використовувати майже для всіх частот зв'язку, але її блискавкозахисна здатність слабка. Конденсатори MOV великі і підходять лише для передачі звуку. Здатність ТВС протистояти струму блискавки слабка. Захисні ефекти. Різні пристрої блискавкозахисту мають різні форми залишкової напруги під впливом хвиль струму. Відповідно до характеристик форми сигналу залишкової напруги, розрядник можна розділити на тип перемикача та тип обмеження напруги, або два типи можна поєднати для отримання міцності та уникнення короткого замикання.

Рішення полягає у використанні двох різних пристроїв для формування двоступеневого розрядника. Принципова схема така ж, як двоступеневий розрядник блоку живлення. Тільки перша ступінь використовує розрядну трубку, проміжний ізолюючий резистор використовує резистор або PTC, а друга ступінь використовує TVS, так що довжина кожного пристрою може бути застосована. Такий блискавковідвід може складати до декількох десятків МГц.

Високочастотні розрядники в основному використовують нагнітальні трубки, такі як мобільні живильники та живильні антени підкачки, інакше важко задовольнити вимоги до передачі. Є також продукти, що використовують принцип високочастотного фільтра. Оскільки енергетичний спектр хвилі блискавки концентрується між кількома кілогерцами і кількома сотнями кілогерц, частота антени дуже низька, і фільтр легко виготовити.

Найпростіша схема полягає в підключенні дроселя малого сердечника паралельно дроту сердечника високої частоти для формування високочастотного розрядника фільтра. Для точкової частотної антени зв'язку лінія короткого замикання з довжиною чверті хвилі також може бути використана для формування смугового фільтра, і ефект блискавкозахисту є кращим, але обидва методи забезпечать коротке замикання постійного струму, що передається на лінії живлення антени , а область застосування обмежена.

Пристрій заземлення

Заземлення - це основа блискавкозахисту. Метод заземлення, визначений стандартом, полягає у використанні горизонтальних або вертикальних стовпів заземлення з металевими профілями. У районах з сильною корозією для опірності корозії можуть використовуватися оцинковка та площа перерізу металевих профілів. Також можуть використовуватися неметалеві матеріали. Провідник діє як заземлюючий полюс, такий як графітовий заземлюючий електрод і заземлений електрод портландцементу. Більш розумним методом є використання основного підкріплення сучасної архітектури як наземного полюса. Через обмеження блискавкозахисту в минулому наголошується на важливості зменшення опору заземлення. Деякі виробники представили різні заземлюючі вироби, заявляючи про зниження опору заземлення. Такі як редуктор опору, полімерний заземлений електрод, неметалевий заземлений електрод тощо.

Насправді, з точки зору блискавкозахисту, розуміння опору заземлення змінилося, вимоги до планування заземлювальної сітки високі, а вимоги до опору послаблені. У GB50057–94 наголошено лише на формах мережі заземлення різних будівель. Вимоги до опору не існують, оскільки в теорії блискавкозахисту за принципом еквіпотенціалу наземна мережа - це лише загальна опорна точка потенціалу, а не абсолютна нульова точка потенціалу. Форма наземної сітки потрібна для рівносильних потреб, а значення опору не є логічним. Звичайно, немає нічого поганого в отриманні низького опору заземлення, коли дозволяють умови. Крім того, джерела живлення та зв’язок мають вимоги до опору заземлення, що виходить за рамки технології блискавкозахисту.

Опір заземлення головним чином пов’язаний з опором ґрунту та контактним опором між ґрунтом та ґрунтом. Це також пов’язано з формою та кількістю ґрунту при формуванні ґрунту. Редуктор опору та різні заземлюючі електроди нічим не покращують контактний опір або контакт між землею та грунтом. площі. Однак питомий опір грунту відіграє вирішальну роль, а інші порівняно легко змінити. Якщо питомий опір ґрунту занадто високий, ефективним може бути лише інженерний метод зміни ґрунту або поліпшення ґрунту, а інші методи важко працювати.

Захист від блискавки - давня тема, але вона все ще розвивається. Слід сказати, що немає продукту для випробування. Є ще багато речей, які слід дослідити в технології блискавкозахисту. В даний час механізм генерації енергії блискавки досі незрозумілий. Кількісне дослідження індукції блискавки також є дуже слабким. Тому також розробляються засоби блискавкозахисту. Деякі нові вироби, на які претендують засоби блискавкозахисту, потребують перевірки на практиці з науковим ставленням та розробки в теорії. Оскільки блискавка сама по собі є малою ймовірною подією, для отримання корисних результатів потрібен багаторічний статистичний аналіз, для досягнення якого потрібна співпраця всіх сторін.