Кілька гарячих проблем у цьому пристрої захисту від перенапруги SPD

Кілька гарячих проблем у цьому пристрої захисту від перенапруги SPD

1. Класифікація тестових сигналів

Щодо випробування пристрою захисту від перенапруги SPD в країні та за кордоном ведуться запеклі суперечки щодо категорій випробувань класу I (клас B, тип 1), головним чином щодо методу імітації прямого імпульсного розряду блискавки, суперечки між комітетами IEC та IEEE. :

(1) IEC 61643-1, у класі I (клас B, тип 1) випробування на імпульсний струм пристрою, що захищає від перенапруги, форма сигналу 10/350 мкс є випробувальною.

(2) IEEE C62.45 'IEEE Низьковольтні пристрої захисту від перенапруги - Частина 11 Пристрої захисту від перенапруги, підключені до низьковольтних енергосистем - Вимоги та методи випробування' визначає форму сигналу 8 / 20µs як тестову форму сигналу.

Схвалювачі сигналу 10/350 мкс вважають, що для забезпечення 100% захисту під час ударів блискавки для тестування блискавкозахисного обладнання необхідно використовувати найсуворіші параметри блискавки. Використовуйте форму хвилі 10/350 мкс для виявлення LPS (блискавкозахисної системи), щоб переконатися, що вона не пошкоджена блискавкою фізично. І прихильники форми сигналу 8 / 20µs вважають, що після більш ніж 50 років використання форма сигналу демонструє дуже високий рівень успіху.

У жовтні 2006 року відповідні представники IEC та IEEE координували та перераховували кілька тем для досліджень.

GB18802.1 Блок живлення SPD має тестові сигнали класифікацій I, II та III класифікацій, див. Таблицю 1.

Таблиця 1: Категорії тестування I, II та III рівня

У наступних трьох останніх стандартах Сполучені Штати розглянули дві ситуації:
IEEE C62.41. 1 'Посібник IEEE щодо середовища імпульсних перенапруг в ланцюгах живлення змінного струму низької напруги (1000 В і менше)', 2002
IEEE C62.41. 2 "IEEE про рекомендовану практичну характеристику перенапруг в ланцюгах живлення змінного струму низької напруги (1000 В і менше)", 2002
IEEE C62.41. 2 "IEEE щодо рекомендованої практики випробувань на перенапругу обладнання, підключеного до ланцюгів живлення змінного струму низької напруги (1000 В і менше)", 2002

Ситуація 1: Блискавка не впливає безпосередньо на будівлю.
Ситуація 2: Це рідкісне явище: блискавка потрапляє у будівлю безпосередньо або в землю поруч із будівлею потрапляє блискавка.

У таблиці 2 рекомендуються застосовні репрезентативні форми хвиль, а в таблиці 3 - значення інтенсивності, що відповідають кожній категорії.
Таблиця 2: Розташування AB C (випадок 1) Застосовувані стандартні та додаткові сигнали випробувань на вплив та короткий зміст параметрів випадку 2.

Таблиця 3: Ситуація SPD на виході 2 Зміст тесту ^{A, B}

Примітка:
А. Цей тест обмежений SPD, встановленим на виході, який відрізняється від стандартів та додаткових сигналів, зазначених у цій рекомендації, за винятком SPD.
B. Вищезазначені значення застосовуються до кожного фазового випробування багатофазного SPD.
C. Успішний досвід роботи на місцях SPD із вмістом С нижче рівня експозиції 1 свідчить про те, що можна вибрати нижчі параметри.

“Не існує конкретної форми сигналу, яка може представляти всі середовища, що впливають на сплеск напруги, тому складний реальний світ повинен бути спрощений до деяких простих у використанні стандартних тестових сигналів. Для цього середовища імпульсних перенапруг класифікуються для забезпечення імпульсної напруги та струму. Форма хвилі та амплітуда вибираються таким чином, щоб відповідати оцінці різних можливостей витривалості обладнання, підключеного до низьковольтного джерела живлення змінного струму, навколишнє середовище повинно бути належним чином скоординоване ".

“Метою визначення специфікацій тестових сигналів класифікації є надання дизайнерам обладнання та користувачам стандартних та додаткових сигналів тестових перенапруг та відповідних рівнів середовища. Рекомендовані значення для стандартних сигналів - це спрощені результати, отримані в результаті аналізу великої кількості даних вимірювань. Спрощення дозволить отримати повторювані та ефективні характеристики специфікації перенапруги обладнання, підключеного до низьковольтних джерел змінного струму ».

Хвилі напруги та струму, що використовуються для випробування граничної напруги імпульсу SPD в телекомунікаційних та сигнальних мережах, наведені в таблиці 4.

Таблиця 4: Випробування напругою та поточною хвилею удару (Таблиця 3 GB18802-1)

Примітка: Вплив застосовується між лінійним терміналом і загальним терміналом. Чи проводити тест між лінійними клемами, визначається відповідно до придатності. SPD для електропостачання та SPD для телекомунікаційних та сигнальних мереж повинні формувати уніфікований стандартний випробувальний сигнал, який може відповідати витримуваній напрузі обладнання.

2. Тип перемикача напруги та тип обмеження напруги

У довгостроковій історії тип перемикання напруги та тип обмеження напруги - це розвиток, конкуренція, доповнення, інновації та переробка. Тип повітряного зазору типу перемикача напруги широко застосовувався в останні десятиліття, але він також виявляє кілька дефектів. Вони є:

(1) Перший рівень (рівень В) із використанням іскрового розрядника типу SPD 10/350 мкс спричинив велику кількість записів обладнання зв'язку базової станції про значні пошкодження блискавки.

(2) Через тривалий час відгуку іскрового зазору SPD на блискавку, коли базова станція має лише іскровий зазор SPD, і жоден інший SPD не використовується для захисту другого рівня (рівень C), струм блискавки може спричинити блискавичну чутливість пошкодження пристроїв.

(3) Коли базова станція використовує дворівневий захист B і C, повільний час реакції SDP на іскровий розряд на блискавку може призвести до того, що всі струми блискавки пройдуть через захисник обмеження напруги рівня C, в результаті чого захист рівня C буде пошкоджена блискавкою.

(4) Між енергетичним співробітництвом між типом зазору та типом, що обмежує тиск, може існувати сліпа пляма іскрового розряду (сліпа точка означає, що в іскровому зазорі розряду немає іскрового розряду), що призводить до іскрового зазору типу SPD не діє, а захисник другого рівня (рівень С) повинен витримувати вищий. Струм блискавки спричинив пошкодження блискавки захисника рівня С (обмежений площею базової станції, відстань між двома полюсами SPD вимагає близько 15 метрів). Тому неможливо для першого рівня прийняти SPD типу розриву для ефективної співпраці з SPD рівня C.

(5) Індуктивність послідовно з'єднана між двома рівнями захисту, щоб утворити роз'єднувальний пристрій для вирішення проблеми захисної відстані між двома рівнями SPD. Між ними може бути проблема сліпої плями або відображення. Відповідно до вступу: «Індуктивність використовується як компонент виснаження та форма хвилі. Форма має тісний взаємозв'язок. Для довгих хвильових форм напівзначення (таких як 10/350 мкс) ефект роз'єднання індуктора є не дуже ефективним (тип іскрового зазору плюс індуктор не можуть відповідати вимогам захисту різних спектрів блискавки під час удару блискавки). При споживанні компонентів необхідно враховувати час наростання та пікове значення імпульсної напруги ". Більше того, навіть якщо додати індуктивність, проблему напруги SPD типу зазору приблизно до 4 кВ неможливо вирішити, і польова робота показує, що після того, як тип зазору SPD і комбінація зазорів типу SPD з'єднані послідовно, C- Модуль рівня 40 кА, встановлений всередині імпульсного джерела живлення, втрачає SPD. Існує безліч записів про знищення блискавкою.

(6) Значення di / dt та du / dt для розривного типу SPD дуже великі. Особливо помітний вплив на напівпровідникові компоненти всередині захищеного обладнання, що знаходиться за первинним SPD.

(7) Іскровий зазор SPD без функції індикації пошкодження

(8) Тип іскрового розрядника SPD не може реалізувати функції сигналізації про пошкодження та віддаленої сигналізації про несправності (в даний час це може бути реалізовано лише світлодіодом, який вказує на робочий стан його допоміжної схеми, і не відображає погіршення стану та пошкодження блискавки захисник), так це для базових станцій без нагляду, періодичний SPD не може бути ефективно застосований.

Підсумовуючи: з точки зору параметрів, показників та функціональних факторів, таких як залишковий тиск, відстань роз'єднання, іскровий газ, час відгуку, відсутність сигналізації про пошкодження та дистанційна сигналізація про відсутність несправностей, використання іскрового зазору SPD на базовій станції загрожує безпечна робота системи зв'язку Проблеми.

Однак, з постійним розвитком технологій, SPD типу іскрового зазору продовжує долати власні недоліки, використання цього типу SPD також підкреслює більші переваги. За останні 15 років було проведено багато досліджень та розробок типу повітряного зазору (див. Таблицю 5):

Що стосується експлуатаційних якостей, продукція нового покоління має переваги низької залишкової напруги, великої пропускної здатності та невеликих розмірів. Застосовуючи технологію спускового механізму мікрозазору, він може реалізувати відповідність відстані «0» з SPD, що обмежує тиск, і комбінацію SPD, що обмежує тиск. Це також компенсує відсутність чуйності та значно оптимізує створення систем блискавкозахисту. Що стосується функціональних можливостей, нове покоління продуктів може гарантувати безпечну роботу всього виробу, відстежуючи роботу пускового ланцюга. Всередині виробу встановлений пристрій термічного роз'єднання, щоб уникнути горіння зовнішньої оболонки; у наборі електродів застосована технологія великої відстані відкриття, щоб уникнути безперервного потоку після перетину нуля. У той же час він може також забезпечити функцію віддаленого сигналу сигналізації для вибору еквівалентного розміру імпульсів блискавки та продовження терміну служби.

Таблиця 5: Типовий розвиток іскрового зазору

S / N	Роки	Основні риси	Зауваження
1	1993	Встановіть зазор у формі "V", який змінюється від малого до великого, та встановіть тонкий розрядний ізолятор уздовж кінця долини як ізоляцію, щоб допомогти отримати низьку робочу напругу та розряд до зазору, використовуючи електроди та структуру простору та властивості матеріалу у 1993 році Виведіть дугу назовні, утворюючи переривчастий стан і гасячи дугу. Ранні розрядні розрядники мали високу пробивну напругу і велику дисперсію.
2	1998	Застосування електронної тригерної схеми, особливо використання трансформатора, реалізує допоміжну функцію тригера. Він належить до активного спрацьованого розрядного зазору, який є модернізацією пасивного розрядного зазору. Ефективно зменшує напругу пробою. Він належить до імпульсного тригера і недостатньо стійкий.
3	1999	Розряд щілини стимулюється іскрометром (активно запускається трансформатором), конструкція виконана у вигляді напівзакритої конструкції, а рогоподібний круглий або дугоподібний зазор змінено з малого на великий, а повітряна напрямна збоку передбачена канавка для полегшення нанесення та витягування. Електрична дуга гасне, а закрита конструкція може бути заповнена газом для дуги. Це розробка електрода раннього розрядного зазору. Порівняно з традиційним закритим розрядним зазором дугоподібна або кругла канавка оптимізує простір та електрод, що сприяє зменшенню обсягу. Електродний зазор невеликий, переривчаста здатність недостатня,
4	2004	Співпрацювати з технологією спрацьовування мікрозазорів, застосувати велику відстань електродів та технологію дугогасіння спірального каналу Значно поліпшивши технологію спускового механізму та переривчасті можливості, використання технології енергетичного спуску є більш стабільним та надійним.
5	2004	Оптимізуйте блискавкозахисний пристрій, щоб сформувати композитний пристрій захисту від перенапруги, який відповідає вимогам захисту класу B і класу C. Модулі з розрядних зазорів, модулі з елементів обмеження напруги, цоколів та пристроїв зношування поєднуються різними способами для формування пристроїв захисту від перенапруги

Карта відстеження розвитку

3. Подібності та відмінності між телекомунікаційним SPD та джерелом живлення SPD

Таблиця 6: Подібності та відмінності між СПД телекомунікацій та СПД електропостачання

Таблиця 7: Загальна робоча напруга зв'язку SPD

4. Співпраця між зовнішніми захистами від перенапруги та SPD

Вимоги до захисту від переструму (автоматичний вимикач або запобіжник) в роз'єднувачі:

(1) Дотримуватися GB / T18802.12: 2006 «Пристрій захисту від перенапруги (SPD), частина 12: Рекомендації щодо вибору та використання системи низьковольтного розподілу», «Коли SPD та пристрій захисту від перенапруги взаємодіють, номінальний струм розряду У, рекомендується, щоб захист від перенапруги не працював; коли струм більше ніж In, захист від перенапруги може працювати. Захисний захист від перенапруги, такий як автоматичний вимикач, не повинен пошкоджуватися цим стрибком напруги ".

(2) Значення номінального струму приладу захисту від переструму слід вибирати відповідно до максимального струму короткого замикання, який може генеруватися при установці SPD, і здатності струму короткого замикання витримувати SPD (надається виробником SPD ), тобто “SPD і захист від перенапруги, підключений до нього. Струм короткого замикання (виробляється при відмові SPD) пристрою дорівнює або перевищує максимальний струм короткого замикання, очікуваний при установці ».

(3) Селективне співвідношення повинно виконуватися між пристроєм F1 захисту від переструму та зовнішнім роз'єднувачем SPD F2 на вході живлення. Схема підключення тесту така:

Результати дослідження такі:
(а) Напруга на вимикачах і запобіжниках
U (автоматичний вимикач) ≥ 1.1U (запобіжник)
U (SPD + захист від перенапруги) - це векторна сума U1 (захист від перенапруги) і U2 (SPD).

(b) Потужність імпульсного струму, яку може витримати запобіжник або автоматичний вимикач

За умови, що захист від перенапруги не спрацьовує, знайдіть максимальний струм перенапруги, який можуть витримати запобіжник і вимикач з різними номінальними струмами. Тестова схема така, як показано на малюнку вище. Метод випробування такий: прикладений пусковий струм дорівнює I, а запобіжник або автоматичний вимикач не працює. Коли в 1.1 рази застосовується пусковий струм I, він спрацьовує. В ході експериментів ми виявили деякі мінімальні значення номінального струму, необхідні для захистів від перенапруги, щоб не працювати під пусковим струмом (хвильовий струм 8/20 мкс або хвиля 10/350 мкс). Див. Таблицю:

Таблиця 8: Мінімальне значення запобіжника та автоматичного вимикача під пусковим струмом з формою хвилі 8/20 мкс

Таблиця 9: Мінімальне значення запобіжника та автоматичного вимикача не працює при імпульсному струмі 10/350 мкс