4P浪涌保护器,是指由四片相互独立的浪涌保护器共地连接组成,在低压防雷领域,通常对这类结构的浪涌保护器还有另外一种名称为4+0结构的浪涌保护器。
3PN浪涌保护器,是指3片相互独立的浪涌保护器共零连接,再经由另外一片浪涌保护器实现零地之间的保护结构,在低压防雷领域,对这种类型的浪涌保护器称为3PN结构的浪涌保护器,或者3+1结构浪涌保护器。
对于这两种构型的浪涌保护器,既有相同之处,也有不同之处,主要表现在以下几个方面:
(一 )相同点:
1、3PN(3+1)结构浪涌保护器和4P(4+0)结构浪涌保护器在对相线进行保护时,多采用的是限压型元器件作为核心,大多为压敏电阻,也有厂家采用开关型元器件作为核心,如石墨间隙;
2、3PN浪涌保护器与4P浪涌保护器的外观尺寸基本相同;
3、参数方面,相线的关键参数基本都一致。
(二)不同点:
1、内部结构原理不同
3PN浪涌保护器的三条相线共零连接,4P浪涌保护器的三条相线与零线一起共地连接;
2、保护模式不同。
3PN结构浪涌保护器为全模保护,其中三条相线与零线之间为差模保护(L-N),零地之间为共模保护(N-PE)。4P结构浪涌保护器的三条相线和零线均为共模保护(L-PE,N-PE);
3、内部N-PE之间的保护使用的元器件不同。
3PN结构浪涌保护器N-PE之间采用的是放电管或者多层组合放电间隙等开关型元器件,而4P结构SPD的N-PE之间的保护采用的是压敏电阻这种限压型元器件;
4、应用场景不同。
3PN结构浪涌保护器适用于TN-S、TT供电系统、TN供电系统和引出中线的IT供电系统等。而4P浪涌保护器只能用于TN-S供电系统、TT系统(安装于TT系统剩余电流保护器后方)和不引出中线的IT供电系统(实际只用到3P);
5、匹配后备保护器不同。
G057-2010标准规定3PN结构浪涌保护器只需要匹配3P后备保护器,而4P结构的浪涌保护器必须匹配4P后备保护器。
6、安全性方面。
3PN结构SPD因为N-PE之间为开关型元器件,本身处于隔离关断状态,L-N之间浪涌保护器劣化失效时,不会造成设备对地电压升高,从而避免因SPD劣化失效造成电击事故发生。
4P结构SPD因为不存在N-PE之间的隔离效果,当某一相SPD劣化时,如果此时设备接地不良,则很可能造成电击事故的发生。
另外,由于在同一变压器供电范围内,TN-S系统中的PE线多是连通的,当某一相电涌失效,会造成该相接地故障,该故障电压会沿着PE线传导到其他设备,从而威胁到同一变压器供电范围内的其他设备的安全稳定,如果此时系统中某一台设备的等电位连接不良,将会发生设备损坏的现象。
在实际的项目应用中,选择合适的SPD很重要,选择不慎会造成防雷的安全隐患,首先要考虑到供电系统,然后是电压等级和防护水(通和限制电压水)。客户在购买的时候,向浪涌厂家提供图纸和相关信息,以便厂家正确选型。
根据IEC60364-4-43中430.3条规定,在电路造成前,应该采用合适的过电流保护装置。
目前被普遍采用的3种过电流保护装置:
1、串联熔断器(FUSE)
FUSE属于可一次性过流保护装置,因此被少量使用。
2、串联微型断路器(MCB)
MCB属于可重复使用的过流保护装置,因此被大量使用。
3、浪涌后备保护器(SCB)
随着防雷技术的发展,新一代SPD过流保护装置被开发出来了,并且以其独特的优势,逐渐代替了熔断器和断路器,正在被大量的应用到各个行业的电力系统中。
为什么短短几年,SCB会被业内人士认可并且得到了广泛应用,它有什么过人之处呢?下面就SCB和熔断器两者在保护SPD时的特性来做如下对比:
1、熔断器:
1883年英国的H.H.Cunyngh教授设计开发了熔断器,并且在当年取得了专利。
熔断器是一种过电流保护器。使用时,将熔断器串联于被保护电路中,当被保护电路的电流超过规定值,并经过一定时间后,由熔体自身产生的热量熔断熔体,使电路断开,从而起到保护的作用。具有反时延特性,过载电流小时,熔断时间长;过载电流大时,熔断时间短。
作为电涌保护器的后备保护,熔断器的特点是:
1) 低短路分断能力:作为浪涌保护器的后备保护,其低短路电流保护性能较差(<5A),容易引起SPD起火。
2) 电压保护水:熔断器在电涌冲击时压较低,这点对设备保护有利。
3) 电涌耐受能力:大规格的熔断器虽然可以耐受大的电涌冲击,但是规格尺寸过大,现场安装不方便,小规格的熔断器,不耐受电涌冲击。
2、浪涌后备保护器(SCB):
浪涌后备保护装置,简称SCB或SSD,是近年来出现的防雷器件,比熔断器整整晚了120多年。其工作原理是根据雷电流和工频电流传输速度的不同,通过内部电路设计,实现对瞬态电流和工频电流进行区分,并通过不同的路径对其进行分流。其作为浪涌保护器的后备保护器装置,有以下几个特点:
1)雷电流冲击不断开,防雷保护持续有效,T1级高达25KA;
2)电网异常,工频电流3A速断,SPD不起火;
3)压低,等效熔断器,保护设备更安全。
根据以上二者的比较,我们会发现浪涌后备保护器SCB从功能,工作原理来说,更适合做浪涌保护器的工作搭档。其的反应速度,保护了SPD不起火,耐受高冲击电流,使雷电流顺利泄放入地,而这些正是熔断器的弱项。所以,在作为SPD后备保护方面,SCB比熔断器更具优势。
系列浪涌后备保护器(scb)产品能够耐受与SPD相对应的Iimp或Imax?不断开;当工频电流达到3A时,可在0.1S内切断工频电流;压低,保护设备得心应手。被广泛的应用在轨道交通,石油化工,建筑,学校,等项目中。
浪涌保护器关键参数:
放电电流Imax/冲击放电电流Iimp
标称放电电流In
电压保护水Up
可持续工作电压Uc
可持续工作电压Uc是指浪涌保护器能够长时间稳定并可以持续工作,不会对浪涌本身造成损害的交流工作电压或直流工作电压,其值应远远大于额定电压Un。
因为浪涌保护器所处的电压环境是不稳定的,电力系统电压处于持续不断的波动之中,如果浪涌保护器的可持续工作电压参数不能满足所处电压环境的要求,那么浪涌保护器在该电压环境下使用时,会加速浪涌保护器的劣化,从而会使浪涌保护器过快劣化失效,使设备失去保护,而频繁更换浪涌保护器又会建设成本。
如何选择SPD的UC值?
我们先来看相关的标准:GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》中规定:
35kV及以上供电电压正、负偏差的值之和不超过标称电压的10%;20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%;220V单相供电电压偏差为标称电压的+7% ~ -10%。
所以220V交流系统,其电压波动区间为198V~235.4V;380V交流系统,其电压波动区间为353.4V~406.6V。
在低压领域,我国使用的主要交流电压等级是单相220V/380V。
其中,民用领域以220V为主,工业领域以380V为主,所以,在选择浪涌保护器时,其可持续工作电压必须要覆盖相应的电压波动区间,个别工业领域还会用到更高的电压等级,那么在选择浪涌保护器时,其可持续工作电压也要相应。
接线形式需要特别注意,目前,我国防雷器厂家生产的交流SPD,UC值普遍在255V-760V之间,UC是相电压,在做防雷设计时,如何正确选择SPD的UC值呢?
在此,需要特别注意电力变压器二次侧的接线方式。,因为在工业10/0.4kV变压器中,由于电力变压器二次侧的连接形式不同,出线电压也会相应改变。
1、当变压器低压侧采用星型接线并引出中线时,出线每相电压为220V,线电压为相电压的√3倍,即380V。此时,选择浪涌保护器时,选择单相Uc为255V或者275V也是没有问题的。
2、当变压器低压侧采用角型接线时,由于角型接线的线电压等于相电压,均为380V,此时,选择浪涌保护器时,单相255V或者275V的Uc已经不能满足使用要求,应当选择单相Uc为385V或者440V的浪涌保护器来对设备线路进行保护。
雷电对电子设备的危害,雷电电子设备的过程。
供建筑物的交流电源通常是由城市电网引入的。当感应雷电流击于电网附近或直击于电网时,能够在电线路上产生过电压电波,这种过电压电波沿着电网线路传播进入室内,通过交流电源系统侵入设备,由此造成设备损坏。同时,雷电过电压波也能从交流电源侧或通信线路传播到直流电源系统,危及直流电源及其负载电路的安全。随着各种电子设备广泛应用于各类建筑物中,对电子设备电源系统的防雷保护问题便受到广大关注。
电力线路在输入建筑前可能已遭受到直击雷和雷电感应,直击雷击中高压电力线路,经过变压器耦合为低压后入侵建筑物的供电设备;云地闪电击中建筑物或建筑物附近时,雷电流通过引下线流入接地体,在接地体上会发生几十千伏至几百千伏的高电压,这种形式的高电位可通过电路中的零线、保护接地和综合布线中的接地线,以脉冲波的形式侵入室内,并沿着导线传播,殃及更大的范围。另外,低压线路也可能会被雷击中传播过电压。在220/380V电源线上出现的雷电过电压均可达1万V,对电子系统能造成毁灭性的打击。
当距机房几百千米的远方发生了雷击时,雷击浪涌通过线路以接近于光速传输,经变电站的衰减,到达计算机设备时可能仍然有上千伏,这个高压时间很短,只有几十到几百微妙,可能不足以烧毁设备,但对于计算机内部的半导体元器件却有很大的损害,随着这些损害的积累,计算机业逐渐变得越来越不稳定,有可能造成重要数据的丢失。
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