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氧化锌压敏电阻器与过电压保护器的应用


2017-04-28 10:32   点击:50
                        雷电是一种强电磁波,它会在载流导体中产生瞬间感应过电压。除防护直击雷电之外,更重要的是防护雷电感应过电压。实际上,雷电对电气设备的破坏主要来自感应过电压。因此,对感应过电压的防护已成为人们着重研究的课题。如已发布了建筑物和电气设备内部防雷即感应过电压防护的国家标准和IEC标准。通常,雷电波是通过电源线、信号传输线和空间交变电磁场感应到线路和电气设备中,对线路和电气设备的保护应从电源系统的防雷、信号系统的防雷和空间屏蔽3方面进行。
1、电源系统的过电压防护
  依据线路绝缘结构理论及IEC61312、IEC664-1、IEC61643、GB50097-1994(2000年版)等标准,对建筑物和电气设备(如第三类防雷建筑物)进行感应过电压防护的绝缘结构,如图1所示。其对应保护级别如表1所示。 表1过电压保护的级别
类别划分 IV 电源水平级初级保护 Ⅲ 配电控制水平级 Ⅱ 线路负载级:控制电器 Ⅰ 小功率设备
220V/380V线路设备承受的脉冲电压(1.2μs/50μs)/kV 6 4 25 15
雷区划分 OB~1 1~2 2~3 3~4
额定脉冲电流(8μs/20μs)估计/kA 75 10 5 3
过电压保护器选择及其额定脉冲电流(8μs/20μs)估计/kA MYS9,
FD3MYL10100
MYS8,MYS4MYS5,
MYS6MYL1B,
MYL8,FD240
MYS4,MYS5,MYS6,
MYL1MYL2,MYL3
MYL1B,FD120
MYL1,MYL2MYL1B,
MYD5~10
额定脉冲电流(8μs/20μs)下峰值电压/kV ≤4 ≤2.5 ≤1.5 ≤0.9
  图1感应过电压防护   从图1可以看出,在220V/380V线路中的每一区域,都应该在其前面并联氧化锌压敏电阻器或过电压保护器,雷电感应过电压能量将通过逐级的防雷器件吸收和释放到大地中,达到保护线路和设备免受雷电破坏的目的;虽然应用于Ⅳ、Ⅲ区域的过电压保护器具有自身劣化断开电源的功能,但考虑到不同的接地状况,还应与过电压保护器串联合适的熔断器或空气开关。因此,必须研制开发各类过电压保护器和氧化锌压敏电阻器,西安无线电二厂已具有该类产品的开发和制造能力。
  防雷保护元件的设置,必须遵循线路绝缘配合原则。根据IEC664-1标准,各防雷保护元件在其保护区域的额定脉冲电流条件下的峰值电压应远小于被保护设备的脉冲绝缘试验电压,西安无线电二厂开发生产的过电压保护器和压敏电阻器在其额定脉冲电流条件下的峰值电压如表1所示,经过与国外同型号产品的对比试验,其产品在额定脉冲电流条件下的峰值电压具有优势,其它性能指标处于同等水平。
2、信号线的过电压防护
  随着信息技术的高速发展,通信网络、数据网络和计算机网络系统中的重要设备更易被雷电感应过电压破坏,因此数据信号线路的过电压防护迫在眉睫,随之产生了由线路结构决定的计算机串口、数据线和同轴电缆专用的过电压保护器。这些防护元件一般由三极放电管与快速嵌位二极管相结合的两级保护组成,额定脉冲电流大于5kA(8μs/20μs),响应时间小于1ns,具有很低的工作电压、很高的使用频率和传速频率、很低的插入损耗。西安无线电二厂的该类产品已经批量生产,其性能完全可以满足被保护线路的技术指标。
3、设备的电磁屏蔽
  空间电磁场会对其附近一定空间内的电源设备和信号数据线路及其元器件产生破坏,目前只能通过对设备和线路按各自的防雷区施行多级屏蔽及屏蔽层良好接地的方法来避免此类问题的发生。但是,感应过电压防护效果与设计方案、施工质量及成本费用有极大关系,很难达到理想的屏蔽效果。因此对雷电感应过电压的防护主要集中在电源线和信号线系统,特别是在信号数据线路中使用的过电压保护器应该具有电磁屏蔽功能。

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