Hakkuriteholähteiden ylijännitesuojauksen periaate
Surge Protective Device (SPD), joka tunnetaan myös nimellä ylijännitesuoja, on epälineaarinen suojalaite, jota käytetään rajoittamaan transienttia ylijännitettä ja ohjaamaan purkauspurkausylivirtaa jännitteisissä järjestelmissä, ja sitä käytetään suojaamaan sähkölaitteita, joilla on alhainen kestävyysjännite tai elektroniset järjestelmät. suojattu salamaniskuilta ja salaman sähkömagneettisilta pulsseilta tai käyttöylijännitevaurioilta. Viime vuosina sähköiset tietojärjestelmät (kuten televisio, puhelin, viestintä, tietokoneverkko jne.) ovat kehittyneet nopeasti, ja suuri määrä sähköisiä tietolaitteita on syntynyt ja tullut suosituiksi. Tällaiset järjestelmät ja laitteet ovat usein kalliita ja tärkeitä, ja niiden käyttöjännite ja kestojännitetaso ovat erittäin alhaiset, joten ne ovat erittäin herkkiä salaman sähkömagneettisille pulsseille. Siksi SPD tarvitaan jännitesuojaukseen.
Eri maiden noudattamien erilaisten standardien vuoksi tuotespesifikaatiot eivät ole yhtenäisiä, ja myös parametrien tunnistamisella on oma painotuksensa, joka on huomattavasti muita sähkötuotespesifikaatioita huonompi, mikä tuo suuria haittoja suunnitteluun ja valintaan. Teknisessä suunnittelussa yleiset tuotemerkit voidaan jakaa alkuperäpaikan mukaan kotimaisiin tuotteisiin, eurooppalaisiin tuotteisiin ja amerikkalaisiin tuotteisiin. Kotimaisten tuotteiden parametriasetukset ovat kaoottisia, erilaisilla spesifikaatioilla ja korkealla jäännöspaineella. Osa standardoitujen tuotteiden malliasetuksista jäljittelee eurooppalaisia tuotteita ja osa noudattaa kansallisia kalibrointiparametreja. Suurin osa tuotteista on merkitty In- ja Imax-merkinnöillä. Koska kotimaisilla tuotteilla on suhteellisen alhaiset vaatimukset käyttökohdille, alhainen rakennuslaatu ja suuret laitteet kestävät jännitearvoja, joitain parametrivaatimuksia voidaan lieventää asianmukaisesti.
Eurooppalaiset tuotteet merkitsevät yleensä suurimman purkausvirran, ja myös tuotteen malli asetetaan tämän parametrin mukaan. Esimerkiksi tunnetun eurooppalaisen tuotemerkin XXX65 ja XXX40 arvot 65 ja 40 ovat Imax. Kiinalainen standardi kuitenkin määrää selvästi, että tyypin valinnassa tulee käyttää nimellispurkausvirtaa In, mikä on tällä hetkellä teknisessä suunnittelussa kiusallinen tilanne. Tuotetietojen tarkistamisen jälkeen In-arvo XX65 ei ylitä 20kA ja In-arvo XX40 ei ylitä 15kA. GB50343:n suositusarvon mukaan näitä kahta tuotetta voidaan käyttää vain laitepäätteen kolmannen tason suojaukseen, mutta varsinaisessa suunnittelussa ne on asennettu ensimmäiselle ja toiselle tasolle, mikä on selvästi ristiriidassa valintaparametrien kanssa. kansallisen standardin ja jäännösjännite Korkeammat, tavalliset mallit ylittävät yleensä 1200 V, kun johdotusympäristö ei ole hyvä, on helppo ylittää laitteen kestävyysjännite. Yleisesti ottaen eurooppalaisten tuotteiden Uc-arvo on pieni ja verkkojännite on opportunistisesti merkitty, joten mallia valittaessa on helppo olla harhaanjohtava.
Kuinka SPD:t toimivat
Ylijännitesuoja sopii 220/380V pienjännitesuojaukseen. Se on epälineaarinen komponentti. IEC-standardin mukaan ylijännitesuoja on laite, joka pääasiassa vaimentaa johdetun johdon ylijännitettä ja ylivirtaa. Ylijännitesuojalla on suojaava rooli. Perusvaatimuksena on, että sen on kestettävä salamavirta, jonka odotetaan kulkevan läpi, ja ylijännitepiikin suurimman puristusjännitteen kautta se voi tehokkaasti sammuttaa salamavirran kulkemisen jälkeen syntyvän jatkuvan teho-taajuuden virtauksen ja estää hetkellisen aalto sähkölinjaan ja signaalinsiirtolinjaan. Ylijännite on rajoitettu jännitealueella, jonka laite tai järjestelmä voi kestää, tai voimakasta salamavirtaa vuotaa maahan suojaamaan suojattua laitetta tai järjestelmää iskun aiheuttamilta vaurioilta.
Ylijännitesuojainten tyyppi ja rakenne vaihtelevat eri käyttötarkoitusten mukaan, mutta ainakin yksi epälineaarinen jännitteenrajoituselementti on mukana. Yleisesti käytettyjä ylijännitesuojaimia ovat MOV (Metal Oxide Varistor) ja kaasupurkausputket. Virtapiikit sisältävät paljon energiaa, eikä niitä voi pysäyttää. Tästä syystä herkät sähkölaitteet suojataan ylijännitteiltä aiheutuvilta vaurioilta strategiana shunttaamalla ylijännite pois laitteista maahan.
Ylijännitesuoja MOV koostuu kolmesta osasta: keskiosa on metallioksidimateriaalia ja kaksi puolijohdetta on kytketty tehoon ja maahan. Kun ylijännite tapahtuu, MOV toimii välittömästi ja vasteaika on 1-3 nanosekuntia. MOV:n "V" on reostaatti. Vastehetkellä MOV:n resistanssi putoaa maksimiarvosta lähes nollaan ohmiin ja ylivirta virtaa MOV:n kautta maahan. Suojatut sähkölaitteet jatkavat toimintaansa normaalilla käyttöjännitteellä. Sen puolijohdeelementeillä on ominaisuus muuttaa vastusta jännitteen muuttuessa. Kun jännite on alle tietyn arvon, elektronien liike puolijohteessa luo suuren vastuksen. Päinvastoin, kun jännite ylittää kyseisen arvon, elektronien liike muuttuu ja puolijohteen vastus pienenee lähelle nollaa ohmia. Jännite on normaali ja ylijännitesuoja MOV on lepotilassa, mikä ei vaikuta voimalinjaan.
Ylijännitesuojan MOV edut ja haitat: (1) Puristusjännite: Osoittaa jännitteen arvon, joka saa MOV:n kytkeytymään maahan. Mitä pienempi puristusjännite, sitä parempi suojausteho. (2) Energian absorptio/häviökapasiteetti: Tämä nimellisarvo ilmaisee, kuinka paljon energiaa ylijännitesuoja voi absorboida ennen kuin se palaa, jouleina. Mitä suurempi arvo, sitä parempi suojausteho. (3) Vasteaika: Ylijännitesuojat eivät katkea välittömästi, niillä on pieni viive reagoida ylijännitteeseen.
Toinen yleinen ylijännitesuoja on kaasupurkausputki. Nämä kaasupurkausputket tekevät saman asian kuin MOV:t, ne siirtävät ylimääräisen virran jännitteestä maahan käyttämällä inerttiä kaasua johtimena kahden johdon välillä. Kun jännite on tietyllä alueella, kaasun koostumus määrittää, että se on huono johdin. Jos jännite ylittää tämän alueen, virta on tarpeeksi voimakas ionisoimaan kaasun, mikä tekee kaasupurkausputkesta erittäin hyvän johtimen. Se johtaa virtaa maahan, kunnes jännite palaa normaalille tasolle, minkä jälkeen siitä tulee jälleen huono johtime.
(1) Voimalinja SPD
Koska salaman iskujen energia on erittäin suuri, on välttämätöntä vapauttaa salaman iskujen energia maahan askel askeleelta hierarkkisen purkausmenetelmän avulla. Asenna suoran salaman suojavyöhykkeen (LPZ0A) tai suoran salamansuojavyöhykkeen (LPZ0B) ja ensimmäisen suojavyöhykkeen (LPZ1) risteykseen ylijännitesuoja tai jänniterajoittava ylijännitesuoja, joka on läpäissyt luokan I luokitustestin ensimmäisenä. Ensimmäinen suojaustaso on purkaa suora salamavirta tai kun voimansiirtolinjaan osuu suoraan salama, se purkaa valtavan johdetun energian. Asenna jännitettä rajoittava ylijännitesuoja jokaisen jaon risteykseen (mukaan lukien LPZ1-alue) ensimmäisen suojavyöhykkeen jälkeen toiseksi, kolmanneksi tai korkeammaksi suojatasoksi. Toisen tason suoja on suojalaite edellisen tason suojan jäännösjännitteelle ja alueelle aiheutuneelle salamaniskulle. Kun etutasossa tapahtuu suuri salamaniskun energian absorptio, on vielä melko suuri osa laitteelle tai kolmannen tason suojalle. Energia välittyy, ja toisen tason suojaimen on absorboitava sitä edelleen. Samanaikaisesti ensimmäisen tason salamansuojalaitteen läpi kulkeva siirtojohto aiheuttaa myös salaman sähkömagneettista pulssisäteilyä. Kun linja on tarpeeksi pitkä, indusoidun salaman energiasta tulee riittävän suuri, mikä vaatii toisen tason suojan purkamaan salamaenergiaa edelleen. Kolmannen tason suoja suojaa toisen tason suojan läpi kulkevaa jäännössalamaenergiaa. Suojatun laitteen kestojännitetason mukaan, jos kaksitasoinen ukkossuoja voi rajoittaa jännitteen alemmaksi kuin laitteen kestojännitetaso, tarvitaan vain kaksi suojaustasoa; jos laitteen kestojännitetaso on alhainen, neljä tasoa tai jopa Enemmän suojaustasoja.
Signaalilinja SPD
Tietojärjestelmien laajan käytön myötä verkkolinjojen suuresta määrästä ja elektroniikkalaitteiden alhaisesta kestävyydestä johtuen salamaniskut ovat yhä haitallisempia tietojärjestelmille. Salaman haitat tietojärjestelmälle aiheutuvat pääasiassa salaman sähkömagneettisesta pulssista, mukaan lukien linjaa pitkin kulkeutuva salaman ylijänniteaalto, salamavirran aiheuttama suuripotentiaalinen vastahyökkäys maajohtimeen, salaman sähköstaattinen induktio ja sähkömagneettinen induktio elektromagneettinen kenttä. Sähkömagneettisten pulssien suojatoimenpiteitä ovat sieppaus, ohitus, potentiaalin tasaus, suojaus, maadoitus ja järkevä johdotus. SPD:n asentaminen signaalilinjaan on tietojärjestelmälle tärkeä toimenpide sähkömagneettisten pulssien estämiseksi. Se voi toimia samanaikaisesti sieppauksena, ohituksena ja potentiaalintasauksena. Signaalilinja SPD tulee kytkeä suojatun laitteen signaaliporttiin. Sen lähtöliitin on kytketty suojatun laitteen porttiin, joka voidaan jakaa sarja- ja rinnakkaisliitäntään, ja se on yleensä asennettu sarjaan signaalilinjaan. Siksi signaalin SPD:tä valittaessa tulee valita SPD, jolla on pienempi välityshäviö.
