PDF《浪涌保护器的选用要点分析》

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0 0 6年第4期硫磷设 计 与粉体 工程SP&

B MH R EL A T ED EN GI NEE RI NG ・4

5 ・ 浪涌保护器的选 用 要点 分析张盈 宇(北京联华建筑事务有限公司上海分公司, 上海

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0 4) 摘要:浪涌保护 器是 一种 新兴的防 雷电保护 器件 , 但 目前该 新元 器件 的使 用存在 着一 些误 区, 且各制造 商对浪涌保护 器的描述也产 生了一些误 导.

针 对这 些 问题 , 从设 计 角度 分析 了浪 涌保 护 器及其 保护元 器件 的选用要 点,并提 出浪 涌保护器应采用熔断 器保护 , 而不是常用的断路 器保护 . 关键词 : 浪涌保护 器;

设计 ;

选用;

要点中图分类号 : T M

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8 文献标识码 : B 文章编 号:1009―1

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0 4 浪涌保护器是一种新兴的防雷 电保护器件 , 其产品型式也是多种多样的.随着社会的发展和不断 进步 , 以及对设备保护要求 的不断提高 , 浪涌保护器 得到了越来越广泛地应用.但 目前该新元器件的使 用存在着一些误区, 再加上各制造商对浪涌保护器 的描述产生了一些误导 , 因此设计人员必须对 如何 正确地选用浪涌保护器的问题做 出正确判断.

1 浪涌保 护器简介 浪涌就是超出正常工作 电压的瞬间过电压.本 质上讲 , 浪涌是发生在仅仅几百 万分之一秒时间 内 的一种剧烈脉冲 , 例如在重型设备短路 、 电源切换或

5 加 固施工工艺 C F R P 加 固要求混凝土强度等级不得低于 C

1 5 , 环境温度不宜低于

5 c I = , C F R P搭接长度不少于

1 0

0 m m.其施工顺序是先将混凝土表面打磨平整 , 清洁 干净并保持干躁 , 然后涂一层底胶 F P―N S , 用找平 材料 F E―z将凹洞填平 , 接着再涂 F R―E

3 P , 粘贴 C F R P, 用滚筒反复滚平 , 尽 可能完全 排除气 泡, 使FR―E

3 P充分浸透 C F R P , 最后在 C F R P外表再涂一 层FR―E

3 P, 随即做好养护工作.若发现有空鼓部 位,可用针管灌注 F R―E

3 P .有效黏结 面积若小于

9 5 % , 判定黏结无效 , 需重新施工 .决定施工质量的 关键取决于基层处理质量及滚压密实度.基层是否 清洁 , 表层是否干燥 、 平整 , 表面有无浮渣 , 将直接影 响粘贴质量.冬季施工 气温较低 , 树脂凝结 时间较 长,因此 , 在树脂终凝前应随时检查竖向 C F R P有无 大型发动 机起动 时.浪涌保 护器 ( S u r g e P r o t e c t i v e D e v i c e , 简称 S P D) 也称 电涌保护 器, 是一种 可以有 效地吸收突发的巨大能量 , 为各种 电子设备 、 仪器仪 表、通讯线路等提供安全防护的电子装置.当电气 回路或者通信线路中因为外界 的干扰突然产生尖峰 电流或者 电压时 , 浪涌保护器 能在极短 的时 间内导 通分流 , 从而避免浪涌对回路 中其他设备 的损害. 浪涌保护器的组成器件主要包括放 电间隙、 压 敏电阻、 二极管 、 滤波器等 , 电流器件至少含有一个 非线性元件.按非线性元件类型分 , 有 电压开关 型、 电压限制型和混合型;

按使用性质 , 可分为 电源系统 S P D、 信号系统 S P D和天馈 系统 S P D. 下滑移位现象 , 及时纠正失误 , 确保黏结质量.

6 结语束 应用 C F R P对钢筋混凝土结构进行加 固仍是一 项新技术 , 该技术具有 与其他传统加 固方 法无 法比 拟的优越性.我院采用该技术先后为西南地区 2家 高浓度复合肥工厂的厂房进行 了结构加 固, 已使用 四五年 , 情况 良好.实践证明 , C F R P加 固技术具有 适用 面广 , 操作方便 , 工期较短 , 节约投资等优点 . 尽管我国对其理论分析及数值计算还不完 善, 但随 着 国内外对 C F R P加 固技术 的不断研究 , 这项新技 术会在混凝土结构加 固领域有着广阔的发展前景. 作者简介 : 朱毅(

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6 5 一) , 男, 安徽马鞍山人, 工程师, 长期 从事工业与民用建筑 结构设计 工作 . ( 收稿 日期 :

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2 7 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com ・

4 6 ・ 硫磷设计与粉体工程SP&

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0 6年第4期

2 浪涌保 护器的选用要点分析 通常情况下 , 浪涌保护器的选择大体上可分五 步进行 : ①根据使用性 质确定 S P D类型;

②根据安 装位置确定 S P D的分类水平和电压保护水平 ;

③根 据系统标称电压选择 S P D最大持续运行电压 ;

④ 校验SPD的电压保护水平 ;

⑤保证 S P D的级别 配合. 其 中第① 、 ② 、 ③ 、 ⑤步比较明确 , 操作起来 比较 容易 , 而第④步电压保护水平的校验相对比较 困难 , 各种参考资料 的说法也不尽一致.

2 .

1 电压保 护水 平 的校验 以第二类防雷建筑物为例 , 从室外引入水管 、 电 力线 、 信息线.在入 口界 面处 电力线路的总配电箱 装设 3台SPD, 电力线为 T N―C―S , 后改为 T N―S 系统 , 其雷电流分配如图

1 所示. 进入建筑 物的各服 务 性管 线 进入建筑 物的各服 务 性管 线(a)TN-C―S型电力线分布 ( b ) T N―S型电力线分布 图1防雷建筑物 的雷电流分配示意 按《 建筑物防雷设计规范》 G B

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0 0 年版) 附表

6 、 1和6.2,雷电流幅值 i 、 i 分别 为150kA和

3 7 、

5 k A, 波头时间分别 为10s和

0 .

2 5 t x s , 按图1分 配, 得iil:1

5 0*5

0 % ÷3=2

5 k A, i i 2=

3 7 、 5*

5 0 % ÷ 3=

6 .

2 5 k A, 则每个 S P D通过 的电流 为i.:25/3=8 .

3 k A, i

2 =6 .

2 5 / 3=2 .

1 k A. 因此 选定的 I 级分类 S P D的,呲k>

8 .

3 k A;

在 电力线有 屏蔽时 , , 呲k>

0、3*

8 . 3=

2 .

5 k A. 若此时 S P D的电压保护水平 为4kV, 上下引线 长度为

1 m, 电流最 大平均 陡度为 / . =8 .

4 k A / s ( 线路无屏蔽) 和2/T1=0.3*

8 .

4 k A / s =2 .

5 2 k A / s ( 线路有屏蔽) , 而最大浪涌 电压分别为 U A B =4+8 . 4*1:1

2 .

4 k V 和UAB=4+2 .

5 2*1:6 .

5 2 k V. 笔者认为 , 以上计算方法存在问题.

1 、 浪涌电流 的计 算《建筑物防雷设计规范} G B

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0 0年版) 附录( 以下简称附录) 中是将雷 电流的

5 0 %作为 进入服务性管线 的电流 , 实际上这对于电力进线是 不可能的 , 因为电力进线是不可能直接接地的. 对于埋地 的电力进线 而言 , 它所分配到的雷 电 流实际上是由于进入进线保护管的雷电流在 电力线 中雷 电感 应所产生 的, 而不是 直接流入 的[见图1(b)].也就是说 , 流过 电力线路 的电涌电流实际上 是ii.和i在电力线中产生的感应电流. 对于架空进线 , 如果不是遭受直接雷击 , 其情况 和埋地进线相似 ;

但若遭受直接雷击 , 则流经 电力线 路的电涌电流几乎是

1 0

0 % 的雷 电流 , 这种情况是 非常恶劣的.因此 , 架空进线的方式越来越少地被 采用 ( 影响美观也是原 因之一 ) , 如果迫不得 已需要 使用架空进线 , 则应采取 防止遭受直接雷击的措施 .

2 、 浪 涌电压 的计 算 根据附录计算出的人 口界面处 的最大浪涌电压 为12.4kV, 即使在 电力进线有屏蔽 的情 况下 , 最大 浪涌电压也达到了

6 .

5 2 k V, 而根据《 建筑物防雷设 计规范》 第6.4.4条的规定 : 在建筑物进线处和其 他防雷区界面处的最 大浪 涌电压 , 即浪涌保护器的 最大钳压加上其两端引线的感应 电压应与所属系统 的基本绝缘水平和设备允许 的最大浪涌电压协调一 致. 很明显 , 最大浪涌电压

1 2 .

4 k V满足不了电源 处 的设备耐冲击电压

6 k V的要求 , 即使所有的进线 均采用屏蔽线 , 最大浪涌电压也达到 了6.52kV, 仍 然满足不了要求 .当然还可以在进线处加装

3 P+N 的浪涌保护器 , 使流经每个 S P D的雷 电流进一步减 小,从而降低两端引线 的感应电压 , 但这不能从根本 上解决问题 , 而且所有进线均采用屏蔽 电力线也不 现实. 笔者认为造成这种状况有两个原因: ①界面处流 经电力线的雷电流不应是直接分配来的雷电流 , 而是 流经进线保护管的雷 电流在 电力线中产生的感应电 流( 比直接分配的雷电流要小的多) ;

②浪涌保护器的 电压保护水平为

4 k V, 不代表其残压为

4 k V .

3 、 感应 电压的考 虑SPD在 T N―S系统 中的连接 如图 2所示 .根 据附录所述 , 连接 S P D两端的电线长度考虑为

1 n l . 维普资讯 http://www.cqvip.com

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0 6年第 4期 张盈宇.浪涌保护器的选用要点分析 ・

4 7・ 而在实际工程中, 采用接地线 1的方式 , 配电盘到总 接地端子排总是存在一定 的距离 , 将其控制 在1m是基本不可能实现的 ;

采用接地线 2的方式也存在 问题 , 其雷电流释放路线如图 3所示. 装置 电源 配电装置 图2TS―S系统 中SPD的连 接示意 装置电源 配电装置 … ― nm o J I

2 0 I Lj l l o I N l l l l o I PF

1 『

1 I 装置l熔断 器【 l I 】 【 】 【 l S P D l 】 【 】 f 】 I 】 a 凸笠由倍:董】喜}皇=二爿t图3接地 线 2的雷电流释放路线示意 由图 3可以看出, 雷电流经 S P D, 通过接地线连 接至 P E母排 , 再经总等 电位连接端子排 , 最 终流入 大地.至于 P E母排和总等 电位连接端子排之间的 连接线电感应如何考虑呢?由于这段线路实际上很 长,相应 的电感也更大 , 如果这段线路产生了感应电 压,SPD的最大 电涌 电压是满 足不 了要求 的.笔者 认为接至 P E母排后的连接端子排之 间的连接线采 用母排连接 , 其 电感是可 以忽 略不计 .《 建筑物 防 雷设计规范》 G B

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0 0年版) 中要求连接 线尽量短 , 实际上是控制 电感尽量小.只要将 电感 控制得尽量小 , 连接线 的长短并不是绝对 的, 当采用 母排连接时 , 连接线的长度范围可以适当放宽一些 .

2 .

2 雷 电流 的分 配 国家在

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0 4年发布的《 建筑物电子信息系统防 雷技术规范》 中的计算则将此雷电流 的分配更提高 了级别 , 将流入建筑物各种服务管线 的50%的雷 电 流全部作为流入电力进线的雷电流.其附录中的例 子是这样 的: 全 部雷 电流 i 的50%流人防雷装 置(LightningProtectionSystem, 简称 L P S ) 的接地装置 , 另一个

5 0 %分配于进入建筑物 的各种设施 , 并假定 进入建筑物的金属设施 , 只是变压器低压侧 的三相 五线制供 电线路为 T N―s接地方式.若第

1 级防护 雷电威胁值规定 为200kA,

1 0 /

3 5

0 t r s , 则在供 电线 路中, 每线荷载的雷 电流 I m:I s / n=

2 0 0*

5 0 %/ 5=

2 0 k A. 笔者提出以下三点疑问.

1 、 将50%的雷电流作为流入供 电线路 的雷 电 流是否合适 , 因为进入建筑物的金属管线除供 电管 线外还有给排水管道 、 各种通讯 管线等 , 采用50%雷电流全部流入供电线路显然过高.

2 、 上述 规范 中以变压器 为例 , 假定 进线 为10kV,则第

1 级防雷保护应该是在

1 0 k V侧安装金属 氧化物避雷器等措施.对 于低压侧而言 , 雷 电流是 经过变压器隔离的, 可以降低对 S P D的要求 .在10kV侧保护满足要求的情况下 , 变压器的低压侧甚至 可 以不设 S P D.

3 、 计算每线荷载的雷电流时取 /

7 , =5 , 笔........