基于10/350μs波形下不同压敏电压的限压型浪涌保护器间能量配合研究

浪涌保护器(Surge protective device,SPD)对于保障电气、电子设备免于雷击风险有着至关重要的作用。为实现电气、电子系统过电压保护,必须安装两级或多级合理能量配合SPD。针对SPD间能量配合问题,利用10/350μs波形对I类、II类SPD并联能量配合问题进行研究,得出以下结论:当SPD间无专门退耦装置时,限压型SPD间的线路特性阻抗对于其间能量配合起到关键作用。当第一级SPD压敏电压高于第二级,且SPD间距离短、冲击浪涌电流较小时,SPD间能量配合失效。当冲击浪涌电流增大或SPD间间距增大时,能够显著提升两者间能量配合效果。     

电涌保护器的应用及其检测

论述了电涌保护器(SPD)劣化与金属性短路和劣化与不确定短路(或开路)两种状态的形成机理。提出了选用SPD时,应首选电压限制型SPD,要求选用的SPD在标准试验条件下不能明显老化,SPD劣化或被破坏时,不会引起着火或电击的危险;SPD劣化与失效时,应采取自身保护脱离器。根据我国的标准,建议在SPD的C级保护中可考虑使用带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO)作为后备保护元件,并开展监控检测或在线检测工作。     

低压配电系统电涌保护器能量配合研究

电涌保护器(SPD)的能量配合是低压配电系统防雷工程中的重要课题。基于理论计算和ATP-EMTP仿真,研究一端口限压型SPD在短波(8/20μs)和长波(10/350μs)下的能量配合问题,着重分析SPD级间距离和参数配合对这种配合的影响。提出金属氧化物压敏电阻(MOV)伏安特性研究的一种假设,给出了级间电缆的长度与后级SPD分流比的关系曲线。结果表明:短波情况下,10 m的级间电缆可将后级SPD电流限制在总电流的20%以内;长波情况下,80 m的级间电缆才能达到相近的效果。     

线路电感对两级SPD配合影响的研究

针对实际工作中多级SPD(MOV型浪涌保护器)配合失效的问题,通过建立两级SPD模型,利用雷电波的波长远大于SPD与被保护设备之间的线路阻抗的特点,提出用π型等值电路来代替线路的阻抗,用电路法代替行波法来分析被保护设备两端电压震荡的情况。运用ATP-EMPT软件对两级SPD模型进行仿真,进而说明线路电感对SPD配合的影响。仿真实验表明:当线路电感很小时,两级SPD残压出现了明显的震荡,当线路电感很大时,次级SPD分配的电流过小。对于外加冲击电流不大于10kA的两级SPD电路,线路电感为6~10uH能很好的实现能量配合,从而有效的保护电子设备。     

雷电过电压作用下配电网电涌保护器配合 保护失效概率分析

为了有效利用电涌保护器进行雷电防护,需要对雷电过电压作用下配电网SPD配合保护进行分析。本文利用EMTP软件搭建简化配电系统模型对IEEE标准推荐压敏电阻片模型进行仿真冲击,通过累积能量计算前后级SPD失效概率以及整体配合失效概率,计算前后级SPD残压与分流,讨论雷电流的波尾时间、前后级SPD连接电缆长度、通流容量对配合失效概率的影响。研究结果表明:SPD两级高低配合方式下,终端用电设备过电压得到了有效的抑制;前级SPD承受大部分雷电流和能量;前后级SPD失效概率及整体配合失效概率均随着雷电流波尾时间的增大而增加;整体配合失效概率和前级SPD失效概率随着连接电缆长度的增长而增加,后级SPD失效概率随着连接电缆长度的增长而降低。SPD通流容量对失效概率有一定影响,通流容量越大,整体配合失效概率越低。应选用通流容量较大的SPD作为前端防护器件。     

风机发电机机组SPD参数选择的分析

针对风机发电机机组遭受雷电过电压损坏和雷击损坏导致终端设备损坏的问题,基于电涌保护器(Surge Protection Device,SPD)多级保护设计理论,设计了风机发电机机组SPD.本研究使用8/20μs雷电流发生器对SPD进行冲击试验,同时分析不同SPD的压敏电压和不同长度的线缆SPD的冲击特性.得出结论:两级SPD的残压与冲击电压、SPD的压敏电压、线缆的长度呈现正相关;第一级SPD的残压比第二级的残压大,当入侵雷电过电压时,多级SPD的对过电压进行多级钳位,从而可以将电压限制在风机发电机组能够承受的电压范围;第一级的SPD泄放的通流和能量远大于第二级SPD泄放的通流和能量;多级SPD配合时,第一级SPD会泄放掉入侵的大量能量,剩余前进的能量将由第二级SPD进行再次泄放,从而可以更好保护后端的设备;增大线缆的长度虽然可以让更多能量在第一级SPD泄放,对后端的设备进行很好的保护,但是第一级SPD泄放过多的能量,会缩短第一级SPD的使用寿命,所以在设计时线缆长度的选择需要折中考虑.笔者对风机发电机机组SPD通过试验进行充分性的研究,对风机发电机机组SPDs在防雷应用中有一定参考价值意义.     

压敏电压相近的限压型SPD能量配合分析

通过不同冲击电压、 SPD级间用不同长度的导线及与其等值的电感连接时的能量配合试验,分析压敏电压相近的限压型SPD间能量的合理配合。分析试验数据,得出结论：两压敏电压相近的SPD并联时,当连接导线自身的分布电感和空心电感的电感值相等时,二者可等效;但当出现磁饱和时,一级SPD通流量明显降低,二级SPD的通流量明显增高,后级残压明显增大;在冲击电压相同的情况下, SPD间连接导线越长,保护效果越好。     

风电机组变流器网侧浪涌保护器选型及接地优化研究

针对浪涌保护器接地线过长问题,以风电机组变流器网侧SPD为例,首先根据GB 50057—2010标准结合风电机组实际情况,分析网侧SPD选型,然后利用雷电冲击试验平台,对SPD接地线对残压的影响进行研究。结果表明:变流器网侧可选择II级SPD。随着冲击电流的增大,SPD残压会增大。随着接地线长度增加,残压增大。当线长达到1 m时,残压理论计算值5.1kV,高于实际冲击残压4.78kV。变流器工作状态下冲击,会导致SPD残压抬高。     

MOV型SPD在交直流电压下的热量累积对比分析

MOV型SPD在运行时,一些因素会使MOV启动后的电流过大,电流发热量超出MOV热容量就会使SPD失效。国家标准中热稳定实验考查的就是MOV对于这种热量累积的耐受程度。对国家标准中关于MOV(Metal Oxide Varistor)型SPD(Surge Protective Device)的热稳定性判断条件进行试验和分析,对比了直流和交流电压两种情况下的热量累积并设计试验。把直流电和交流电热累积统一到"热阻"的概念,试验表明,直流电造成的SPD发热量比交流电造成的SPD发热量大10%。     

组合波作用下负载性质对电涌保护器配合影响研究

负载性质对于组合波冲击下的浪涌保护存在一定影响,研究负载性质对电涌保护器(SPD)配合的影响具有重要意义。利用PSCAD软件搭建组合波发生电路,采用IEEE推荐的氧化锌压敏电阻等效模型,分析阻性、容性、感性负载幅值对负载端过电压的影响,讨论负载性质对前后级SPD电流分流比与吸收能量的影响。仿真结果表明:阻性负载和容性负载对负载端过电压数值影响不大,感性负载对负载端过电压数值影响较大;电容幅值越小,负载端过电压波形振荡越明显。前后级SPD分流比随着负载幅值的增加而降低;分流比受连接电缆长度影响较大,前后级SPD连接电缆越长,分流比越高。随着负载幅值的增大,前后级SPD能量吸收比均有所增加。阻性负载和容性负载下SPD配合效果较感性负载好。     

计算机系统电涌保护器的选择

探讨雷电电涌对计算机系统的危害,提出了对电源系统电涌保护器SPD(限压型SPD、开关型SPD、复合型SPD)的选择,及信号系统电涌保护器(双绞线通信线路SPD、网络数据线路SPD、高频天馈线SPD)的选择。应综合考虑被保护对象的地理环境,根据保护对象的气象条件作合理的雷电风险分析,实行计算机系统的SPD多级保护。     

电容器在低压输电线路防雷防护中应用的分析

通过对低压输电线路中并联接入电容器的理论分析,得出了当低压输电线路中有雷电感应过电压时,电容器能够降低雷电过电压的幅值;低压输电线路中有雷电波传输时,根据雷电波传输的折射、反射原理,电容器能够降低雷电波的陡度;电容器与电涌保护器并联组合使用,能够降低SPD的残压。进行的模拟雷电感应过电压以及模拟雷电流冲击试验验证了并联在低压输电线路中的电容器能够降低感应过电压的幅值、雷电波陡度以及降低SPD残压的作用。提出了在低压输电线路的雷电防护中,电容器与SPD并联使用能够更有效地提高电子、电气设备的防雷效果。     

浅谈低压防雷及检测应注意的几个问题

简要介绍了低压防雷的两个组成部分:外部防雷及内部防雷。指出了低压防雷的主要产品——低压电涌保护器(SPD)在检测时,应注意合理选择防雷标准和雷电波形参数。认为外部防雷应采用10/350μs波形,内部防雷应采用8/20μs波形;注意SPD本体和连接件的性能以及SPD本体的耐受电流和续流熄灭能力,以免发生火灾事故;应合理布线以提高信号采集精度,尽量减小测量系统与被试品连接引线所围成的面积,根据需要在系统各单元输入端安装有选择性的浪涌吸收电路以及采用低通道滤波器滤除瞬变脉冲,防止电源和空间电磁干扰,尽量减小测量时引起的误差。     

基于限压型电涌保护器能量配合的分析

B+C型电涌保护器是将B级大通流型SPD和C级箝位限压型SPD设计在一个防雷装置中,以降低输出端电压和减小安装空间。笔者运用行波理论阐述了在B+C限压型防雷器中,用电路学原理分析8μH退耦器代替5 m线缆的观点是错误的,并结合实验验证了行波理论的正确性。结果表明,性能相同的压敏电阻并联能起到分流及延长寿命的作用;当退耦器电感量再增大时(≥8μH),对输出端残压的影响不大。     

低压配电用SPD动作负载试验研究

依据IEC61643-1:2005中7.6.4的规定,对Ⅰ、Ⅱ级电涌保护器进行动作负载试验中的确定续流大小的预备性试验与动作负载预处理试验时的现象,通过对冲击相角、施加不同Uc值、SPD(SPD,surge protection devices)设计结构等的分析,提出①Ⅰ、Ⅱ级电涌保护器在动作负载试验中最易出现续流或者燃烧爆炸等危险现象的相角为40°～60°和220°～240°,而并不是90°和270°;②试验时施加的Uc值对试验现象起着重要作用,Uc越小试品越不易产生续流等现象,Uc越大越易产生续流等;③内部使用铜织带作为连接结构的SPD,在试验过程中,铜织带或因过长、或因高低压连接点距离太近等结构因素产生高压端铜织带被电动力打断等现象;④通过对相角和不同Uc的分析,提出了一种利用Uc的变化率(K)及K.Usinθ来对确定续流与预处理试验中最易发生续流相角进行解释。这对工程师对理解Ⅰ、Ⅱ级电涌保护器进行动作负载试验时的试验现象提供了试验和理论支持,并为SPD设计者提供了修整思路,具有一定的工程意义。     

机房防雷与接地技术的探讨

文章主要针对机房防雷与接地的技术进行一些探讨,从3个方面分析了雷电对电子产品危害的主要方式,并根据雷电造成电子设备损坏的3种成因,分别阐述了电子设备外部无源防雷保护、内部防雷保护、过压保护、使用电涌保护器SPD防感应雷电过电压保护等防止雷击的措施以及机房防雷接地施工要点和测试方法。     

低压配电系统中如何选择SPD

本文从我国现行标准规范出发，针对有防直击雷装置和无防直击雷装置的建筑物中低压配电系统中应该如何选择SPD作了详细的描述和总结。希望能给广大设计人员提供参考。     

低压配电系统中如何选择SPD

本文从我国现行标准规范出发，针对有防直击雷装置和无防直击雷装置的建筑物中低压配电系统中应该如何选择SPD作了详细的描述和总结。希望能给广大设计人员提供参考。     

低压供电系统中SPD的失效模式及失效原因

从SPD的应用环境、主要组成器件特性等方面,对SPD的失效模式、失效原因进行了分析。认为:氧化锌压敏电阻的失效模式可分为压敏电压降低,压敏电阻短路,压敏电阻限制电压升高,在大冲击电流下压敏电阻炸裂、开路等。以氧化锌压敏电阻压敏电压相对于初始值下降10%作为劣化失效的判据,其长期荷电寿命符合阿仑尼斯(Arrhenius)反应速率模型,即Lm=exp(R/T-C),与温度,荷电率成反比。低压系统中产生的暂时过电压、操作过电压、供电系统电网质量差引起的长期电压波动以及低压供电系统中频频出现的雷击是导致SPD失效的外部原因。氧化锌压敏电阻的脉冲寿命、长期荷电寿命和气体放电管的工频续流遮断能力设计不足是导致SPD失效的内在原因。