防雷知识
护区的概念
一个欲保护的区域,从EMC(电磁兼容)的观点来看,由外到内可分为几级保护区,最外层是0级,是直接雷击区域,危险性最高,越往里,则危险程度越低,过压主要是沿线串入的,保护区的界面通过外部防雷系统、钢筋混泥土及金属管道等构成的屏蔽层而形成,电气通道以及金属管道等则经过这些界面.
从0级保护区到最内层保护区,必须实行分级保护,对于电源系统,分为I、II、III、IV极,从而将过电压降到设备能承受的水平,对于信息系统,则分为粗保护和精细保护,粗保护量级根据所属保护区的级别,而精细保护则要根据电子设备的敏感度来进行选择,从理论上讲,雷电流约有50%是直接流入大地,还有50%将平均流入各电气管道(如电源线、信号线和金属管道等).
雷击是浪涌电压的一种
什么是浪涌?浪涌也叫突波,顾名思义超出正常工作电压的瞬间过电压.我们常常说的防雷器的英文是 SPD - SURGE PROTECTION DEVICE 即 [ 浪涌保护器 ],因此防雷事实上是浪涌保护器的一种功能,由于雷击的浪涌电压和能量要远远高于其他种类浪涌电压,所以我们通常称 SPD为防雷器了.
一般性介绍和概念解释
限压元件
用作限压元件的主要有气体过电压放电器、表面放电器、压敏电阻和二级管以及解耦阻抗器.所有元件都有特殊的优点.为了起到最佳的作用,应该根据具体的应用场合,采用上述元件中的一个或者几个元件的组合来组建相应的保护电路.
气体过电压放电器由一个装在陶瓷或者玻璃管中的电极构造组成.电极之间是惰性气体,如氩气或者氖气.在达到点火电压时,放电元件呈低阻值.点火电压同过电压的陡直程度相关.
点火以后过电压放电器上有10至30伏的电弧电压.当放电器处于低阻状态时,会成一个电网后续电流,这个电流的大小同电网的阻搞相关.为了中断电网后续电流,必要时必须串接熔断保险丝.
FLASHTRAB雷电放电器中的ArC火花隙基于ArC灭弧技术.二个对峙的火花角通过绝缘保持一定的距离.沿开口方向、在电极上面有一块熄弧板.出现过电压时,在绝缘块的上半部进行表面放电.剩余的电弧向外发射,并在熄弧板上碰碎.由此产生的分段电弧将视电网后续电流的大小,在几个千安的范围内安全地被消除.
表面放电间隙是电极之间装有缘材料的放电间隙,有时也称之为表面放电器.表面放电器在使用特殊塑料的基础上,可以在其工作范围内独立地切断电网后续电流.
带温升脱扣装置的块状压敏电阻
压敏电阻是同电压相关的电阻,根据它们的电压/电流特性曲线,这些电阻在残压很低的情况下可以有很大放电能力.
圆片型压敏电阻
抑制二极管的特点是响应时间短(微秒范围)、限位电压低.
截止电压UR是二极管尚能可靠截止的最高电压值.达到导通电压UB时流过抑制二极管的电流为1毫安.抑制二极管从这个时刻起开始限制过电压.最大钳位电压UC是指在最大工作电流Ipp时,可能加在抑制二极管上的最大电压.
过电压保护装置
许多不同的应用场合需要多种多样的、具有特殊使用性能的过电压保护装置.它们的主要区别在于电路类型、过电压限位性能以及构造.PHOENIX CONTACT的TRABTECH系列有许多同类变型产品,例如转换头式放电器、连接插座式或者用于导轨安装的模块结构的放电器,它们能为所有应用场合提供符合实际需要的系统方案.
过电压保护装置是根据它们的用途,为用于高负荷电气场合而设计的.但是仍不可避免由于出现太高或者非常频繁的过电压而造成的过载.由此可能造成的结果是保护功能受到制约或者甚至消失,以致必须替换有关的保护器材和设备.因此,过电压保护器材和设备应该尽量设计成可以接插和检测的形式.
PHOENIX的TRABTECH产品系列在设计时考虑到这一要求,并且在目前技术可能的范围内提供可以接插的、以及二部分模块构造的多种过电压保护设备器材. 在接插和检测性能方面,尤其值得一提的是PLUGTRAB产品系列的保护器材设备.它们有各种保护电路形式和额定电压,是为保护电网、测控设备和数据接口而研制的.
根据所需的保护电路,可以采用不同的保护元件,如气体过电压放电器、低敏电阻以及抑制二级管.通过对这些元件进行相互调整配合,使得它们各自的特点得到了最侍的利用.
概念解释
放电器
电工器材,其主要部件是同电压相关的电阻以及火花隙.这二种部件既可以串联也可以并联,或者单独使用.放电器用于保护其它用电设备和装置,使它们免受允许范围以外的高压的损坏.
放电器的设定电压Ur
设定电压是指放电器在其工频交流电压下工作时,该电压的最大许可有效值.
备注:对此处涉及的放电器而言,设定电压等于放电器的持续工作电压Uc
放电器的持续工作电压Uc
持续工作电压是指放电器在其工频交流电压下工作时,持续加在接线端上的电压值.
放电冲击电流iUs
放电冲击电流是指在响应接通之后流过放电器的电流.该电流是峰值电流.
放电电流
如果将不带电的部件(例如设备外壳)与电路系统的中点或者电网中直接接地点或者地进行导电连接,则在系统带电情况下会有电流从用电设备的带电部件通过绝缘部件流至不带电的部件.这个电流称之为放电电流.若电路中使用去干扰电容器,放电电流可以含有容性分量.
放电能力
过电压放电器的放电能力用放电交变电流和放电电流值表示.
放电交变电流Iw
流过过电压放电器的工频准正弦交变电流,其有效值称之为放电交变电流.
分离装置
将放电器脱离电网的装置.若放电失灵时,该装置可以在分离放电器时避免引起火灾,并且发出信号指示损坏的放电器.
备注:分离装置不是用来进行“间接接触保护”的.
带电部件
带电部件指正常工作情况下用电设备中带电的导线以及导电部件.
