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电源系统的B类和C类防雷?;?/h2>

发布时间:2011-12-29

中心议题:

  • 低压配电系统中B类和C类防雷?;し桨?/strong>
  • 避雷器产品的选型方法
  • 新型火花间隙避雷器的工作原理


本文主要介绍了低压配电系统中B类和C类防雷?;さ那?、作用和避雷器产品的一些选型方法,介绍了一种新型火花间隙避雷器的工作原理,对不同特性的B类?;け芾灼髯髁私隙嗟姆治龊投员?,使广大读者对B类和C类?;け芾灼饔幸桓鋈娴娜鲜逗土私狻?br />
通常把电源系统的防雷?;せ治狟类?;ず虲类?;?。B类保护的主要作用是要处理掉强大的雷电电磁脉冲干扰,抵御直击雷的闪击,C类?;ぶ饕淖饔檬峭瓿删鼴类粗?;ず蟮木;すぷ?,将电源系统的瞬态过电压限制在电器绝缘许可的范围内。通常这两级的协调配合,能大大提高电源系统的防雷?;に?,使设备在雷雨季节工作起来更加安全可靠。

1 C类保护

根据我们国家有关部门的要求,如图1所示,通信电源设备上都已按照3+1的方式(相线对零线分别接三个避雷器,零线对地线接一个避雷器)安装C类避雷器,能对一般的感应雷起到有效的?;?。这类避雷器主要是压敏电阻类避雷器,通流容量一般是15kA~20kA(8/20μs),额定通流容量时的残压≤1.5kV(通信电源的绝缘强度为1.5kV),避雷器最大持续工作电压(IEC标准)分为AC275V和AC385V,选择时要注意大于电网的最大波动电压,同时也要注意这个问题:最大持续工作电压的提高,会使避雷器的残压跟着升高。在供电情况良好的城市站,可选用最大持续工作电压为 AC275V的产品,在供电情况较差的农村站,最好选用最大持续工作电压为AC320V的产品,如VAL?MS320ST。


图1:3+1保护电路

压敏电阻类避雷器的主要不足是:

(1)残压会随着流过电流的增加而增加,当系统受到大的雷电脉冲干扰时,流过避雷器的电流常?;岽笥诒芾灼鞯亩疃ㄍ魅萘浚孀挪醒沟纳撸ǔ?.5kV时)会危及到设备的安全,不能对设备起到可靠的保护作用。
(2)使用时会发生老化现象。压敏电阻类避雷器的使用寿命通常是承受额定通流容量20次左右的冲击,失效时会发生雪崩现象。

为了能使这类避雷器时刻处于可靠的工作状态,保障电源线路的安全,避雷器通常附加有失效检测、脱离和遥信功能。

①起动电压点燃电弧
②电火花连接两个电极
③电火花向外部扩散
④电火花达到撞击板
⑤产生分电火花
⑥电火花中断并熄灭

2 B类避雷器

B类?;さ闹饕饔靡讶缜八觯<闹被骼子辛街智樾危?br />
(1)直接闪击电源线路并沿着电源线路传导进入设备;
(2)闪击室外避雷针后传导入地,使地电位瞬间升高(几万伏以上),由于电源零线和设备外壳均接在这个地网上,地电位的瞬间升高会使设备的绝缘击穿。

按照IEC的有关标准规定,这类避雷器的通流容量应大于或等于25kA(10/350μs)。在技术上这类避雷器又分为空气间隙型和压敏电阻型。
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空气间隙型避雷器也称作雷电流型避雷器,是B类避雷器的首选产品。这类避雷器是在古老的间隙放电原理的基础上,增加了切断电弧的技术(见图 2),使避雷器在处理完雷电流之后,能将网络后续电流切断,避免电网对地短路,使避雷器重新恢复到初始工作状态。这类避雷器的特点是通过雷电流的能力非常强,能承受直击雷的闪击,由于电极是耐电弧腐蚀的特种合金,能够承受额定通流容量的上万次冲击。这类避雷器的主要不足是:
(1)动作延时是压敏电阻的4倍(100ns);
(2)点火电压在3kV~4kV之间。(正确的说点火电压高不算是缺点,由于雷电流的变化率很大,能达到2.5kA/μs,雷电流流过这段距离C类保护10m长的电源线路时,经过电感和电阻的作用所产生的电压降远大于4kV,满足间隙型避雷器的点火条件。)


图2火花间隙工作原理

压敏电阻型避雷器[通流容量在60kA(8/20μs)以上]是B类?;さ拇貌?。这类避雷器是通过多片压敏电阻的并联来扩大通流容量(增容:1+1<1.7,并联越多效率越低),还要有解决电流均衡分配的特殊技术,使得这类避雷器变得体积大、价格高。这类避雷器特征能量小,满足不了处理雷电能量的要求,在使用中?;岱⑸ê推鸹鹣窒蟆?br />
表1是不同类型的避雷器在同等测试波形(10/350μs)条件和相同的通流容量下的性能比较:


表1不同类型避雷器性能比较*

项目*注1:压敏电阻类避雷器如果没有10/350μs的通流容量

指标时,可以按下式换算:
通流容量:I(8/20μs)÷5=I(10/350μs)

注2:该表的比较前提是相同的雷电流通流容量

3 B类保护和C类?;さ呐浜?br />
B类?;ず虲类?;ぞ捎醚姑舻缱璧谋;し桨?,所具有的优点和缺点也就是压敏电阻避雷器所具有的优缺点,主要的不足是难以达到很大的通流容量;能量特性小;使用寿命短(额定通流容量约20次左右);当雷电流超出额定通流容量时,残压会升高,对设备不能有效?;?。

两级?;し直鸩捎眉湎队胙姑舻缱璧谋;し桨妇哂杏攀苹ゲ沟奶氐悖馨蚜街直芾灼鞯挠诺愣汲浞址⒒映隼?,是一个比较理想的方案配合。间隙型避雷器承受大电流的能力强,经久耐用(>10000次),在方案配合中承担主要的?;と挝?,动作延迟和起动电压高的问题由C类?;さ难姑舻缱璞芾灼魅ソ饩?,在间隙型避雷器动作延迟期间,由于雷电脉冲电流不会超过C类保护的额定通流容量值,C类保护能有效处理并且能保证残压值小于1.5kV,对设备起到有效?;?。在这种方案配合当中,由于C类?;そ龀械I倭康谋;と挝?,还能大大提高压敏电阻的使用寿命。

为了使B类?;ず虲类保护的配合能协调得更好,在安装时要注意两级之间的解耦问题,场地允许时线路直线距离要?10m,否则在线路中要串线路中要串联一个解耦电感。

如前所叙,通信电源设备上都已按照3+1的方式安装有C类?;ぃ谧鯞类?;な保詈靡膊捎?+1的安装方式,这种安装方式适应性广,即适用于TT电网,也适用于TN等电网,还能保障人身安全。

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