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雷電災害是嚴重的自然災害之一,全世界每年因雷電災害造成的人員傷亡、財產損失不計其數。隨著電子、電子集成化設備的大量應用,雷電過電壓和雷擊電磁脈沖所造成的系統和設備的損壞越來越多。因此,盡快解決建筑物和電子息系統雷電災害防護問題顯得十分重要。
隨著相關設備對防雷要求的日益嚴格,安裝浪涌保護器(SurgeProtectionDevice,SPD)抑制線路上的浪涌和瞬時過電壓、泄放線路上的過電流成為現代防雷技術的重要環節之一。1雷電的特性防雷包括外部防雷和內部防雷。
外部防雷以接閃器(避雷針、避雷網、避雷帶、避雷線)、引下線、接地裝置為主,其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲,將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針(帶、網、線)、引下線等泄放入大地。內部防雷包括防雷電感應、線路浪涌、地電位反擊、雷電波入侵以及電磁與靜電感應的措施。
其基該方法是采用等電位聯結,包括直接連接和通過SPD間接連接,使金屬體、設備線路與大地形成一個有條件的等電位體,將因雷擊和其他浪涌引起的內部設施分流和感應的雷電流或浪涌電流泄放入大地,從而保護建筑物內人員和設備的。
雷電的特點是電壓上升非常快(10μs以內),峰值電壓高(數萬至數百萬伏),電流大(幾十至幾百千安),維持時間較短(幾十至幾百秒),傳輸速度快(以光速傳播),能量非常巨大,是浪涌電壓中具破壞力的一種。
第三級防雷器是對LEMP和通過第二級防雷器的殘余雷擊能量進行保護。級保護目的是防止浪涌電壓直接從LPZ0區傳導進入LPZ1區,將數萬至數十萬伏的浪涌電壓限制到V。入戶電力變壓器低壓側安裝的電源防雷器作為級保護時應為三相電壓開關型電源防雷器,其雷電通流量不應低于60KA。
該級電源防雷器應是連接在用戶供電系統入口進線各相和大地之間的大容量電源防雷器。一般要求該級電源防雷器具備每相100KA以上的大沖擊容量,要求的限制電壓小于1500V,稱之為CLASSI級電源防雷器。這些電磁防雷器是專為承受雷電和感應雷擊的大電流以及吸引高能量浪涌而設計的,可將大量的浪涌電流分流到大地。
它們僅提供限制電壓(沖擊電流流過電源防雷器時,線路上出現的大電壓稱為限制電壓)為中等級別的保護,因為CLASSI級保護器主要是對大浪涌電流進行吸收,僅靠它們是不能完全保護供電系統內部的敏感用電設備的。
級電源防雷器可防范10/350μs、100KA的雷電波,達到IEC規定的高防護標準。其技術參考為:雷電通流量大于或等于100KA(10/350μs);殘壓值不大于2.5KV;響應時間小于或等于100ns。
第二級防護目的是進一步將通過級防雷器的殘余浪涌電壓的值限制到V,對LPZ1-LPZ2實施等電位連接。分配電柜線路輸出的電源防雷器作為第二級保護時應為限壓型電源防雷器,其雷電流容量不應低于20KA,應安裝在向重要或敏感用電設備供電的分路配電處。
用于電涌保護器的基本元器件有:放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。一、SPD的分類:1.電涌保護器按工作原理分:(1)開關型:其工作原理是當沒有瞬時過電壓時呈現為高阻抗,但一旦響應雷電瞬時過電壓時,其阻抗就突變為低值,允許雷電流通過。
(2)限壓型:其工作原理是當沒有瞬時過電壓時為高阻擾,但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小,其電流電壓特性為強烈非線性。(3)分流型或扼流型分流型:與被保護的設備并聯,對雷電脈沖呈現為低阻抗,而對正常工作頻率呈現為高阻抗。
2.電涌保護器的類型和結構按不同的用途有所不同,但它至少應包含一個非線性電壓限制元件。按用途分:(1)電源保護器:交流電源保護器、直流電源保護器、開關電源保護器等。(2)號保護器:低頻號保護器、高頻號保護器、天饋保護器等。
電涌的來源有兩類:外部電涌和內部電涌。外部電涌主要來源于雷電,另一個來源是電網中開關操作等在電力線路上產生的過電壓。內部電涌:經研究發現,低壓電源線上88%的電涌產生于建筑物內部設備,如:空調、電梯、電焊機、空氣壓縮機和其它感應性負荷。
根據統計,在美國:由于電涌給各行業造成的停產、時間的損失、設備維修、過早地更換設備等直接損失每年高達260億美金,在中國,據有關統計,在保修期內出現問題的電氣產品中,有63%是由于電涌產生的。麥克風線路的標準號大值通常為5.5Vp-p,大頻率低于10kHz。
在該頻率下,不需要考慮抑制器的電容量。存在ESD電氣危害。解決方案說明:如左圖所示,可使用分立式多層壓敏電阻,以便靈活布局。由于音頻號具有模擬屬性,因此建議僅在號負值為-0.5V或更小時使用單級瞬態抑制二極管陣列,因為它們可在量值較大時削減音頻號的負值。
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