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  • 長(cháng)沙科電電子科技有限公司
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    防雷接地系統
    信息來(lái)源:長(cháng)沙UPS電源   發(fā)布時(shí)間:2020-5-4   瀏覽:
    防雷接地系統
    1、防雷系統
    我國大部分區域屬雷電多發(fā)區,雷電對建筑中用電設備有極大的影響及損壞。雷電入侵智能建筑的形式有兩種,一種是直擊雷,另一種是感應雷。一般來(lái)說(shuō),直擊雷擊中智能樓宇內的電子設備的可能性很小,通常不必安裝防護直擊雷的設備。感應雷即是由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場(chǎng)變化與導體感應出的過(guò)電壓,過(guò)電流形成雷 擊。感應雷入侵電子設備及計算機系統主要有以下三條途徑:(1)雷電的地電位反擊電壓通過(guò)接地體入侵。(2)由交流供電電源 線(xiàn)路入侵。(3)由通信信號線(xiàn)路入侵。不管理通過(guò)哪種形式,哪種途徑入侵,都會(huì )使電子設備及計算機系統受到不同程度的損壞 或嚴重干擾。
    1)、系統防護
    應將信息系統及其運行環(huán)境作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮,防護應該針對整體進(jìn)行,而不應該只考慮局部情況。信息系統的保護可以分成線(xiàn)路的保護和電子設備的保護兩個(gè)部分,兩者是相輔相成,缺一不可的。 線(xiàn)路保護的主要作用是降低起源處的過(guò)電壓、過(guò)電流,從而減小對系統所有部分的危害(包括對線(xiàn)路本身的絕緣危害)。電子設備的保護則主要指經(jīng)過(guò)適當的保護后,電子設備免于受雷擊的損壞。
    機房設備防雷系統包括外部防雷系統和內部防雷系統兩個(gè)部分,它們是一個(gè)有機的整體。外部防雷主要是指防直擊雷,它由接閃器、引下線(xiàn)和接地裝置組成。而內部防雷則包括防雷電感應、防反擊、防雷電波侵入以及提供人身安全,它是指除了外部防雷系統外的所有附加措施。這些措施可能會(huì )減少雷電流在需要防雷的空間內所產(chǎn)生的電磁效應,防止雷電損壞機房?jì)鹊碾姎庠O備或電子設備,這是外部防雷系統所無(wú)法保證的。 機房設備雷電防護系統結構示意圖可歸納為下圖。
    2)、多級防護
    多級防護的原則是基于防雷區的劃分原則而定的。見(jiàn)圖1-8所示。
    從0級保護區到內層保護區,必須實(shí)行分級保護。對于電源系統,可將其分為I~IV級保護,從而將過(guò)電壓降到設備能承受的水平。對于信息系統,則分為粗保護和精細保護。粗保護量級根據所屬保護區的級別,而精細保護則要根據電子設備的敏感度來(lái)選擇。
    圖1-8 電力系統的多級保護示意圖
    3)、防雷器機理和設計安裝
    防雷器件主要有壓敏電阻,氣體放電管,導通型半導體防雷器件,穩壓型半導體器件及光電偶合器…等等。而壓敏電阻是低壓電源防雷器的主用器件,它是一種“閥控型”的器件,是利用其“控制閥”的作用將超過(guò)預設門(mén)控電壓泄放到大地。氣體放電管是利用氣體在低壓時(shí)是高度絕緣的,而在高壓作用下會(huì )產(chǎn)生電離導通態(tài)。實(shí)現將電源線(xiàn)上的雷電高壓泄放到大地。半導體防雷器件以其工作原理又可分為穩壓(鉗位)型和導通(擊穿)型兩大類(lèi)。導通型半導體防雷器件,是一種特殊的閘流管,對正反兩個(gè)方向的浪涌電壓沖擊均能起到保護作用;穩壓二極管是利用其穩壓(鉗位)的機理起到防雷保護作用的。
        防雷箱和防雷模塊是低壓配電現行防雷工程中的基本單元;防雷箱是由基本的防雷模塊,雷擊次數計數器,防雷箱正常與故障指示燈,遠程監控和形體各異包裝箱組合而成的。而壓敏電阻又是防雷箱和防雷模塊的基本組成,只是根據防雷模塊容通電流的不同作相應組合而已。
    (1).壓敏電阻的工作原理
         以半導體氧化鋅(ZnO)制成的壓敏電阻。在設計制造過(guò)程中就已經(jīng)確定了它的壓敏電壓(閥值電壓),當壓敏電阻兩端所施加的電壓低于其壓敏電壓(閥值電壓)時(shí),壓敏電阻呈高阻值狀態(tài),此時(shí)壓敏電阻即使并接在電源輸入回路上,也像一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān):當壓敏電阻兩端所施加的電壓高于其壓敏電壓(閥值電壓)時(shí),壓敏電阻立即呈導通鉗位狀態(tài),此時(shí)壓敏電阻類(lèi)似一個(gè)穩壓二極管。但與普通穩壓二極管不同的是:壓敏電阻的鉗位電壓高低不是一個(gè)定值,而是隨著(zhù)通過(guò)電流的大小呈非線(xiàn)性變化,即通過(guò)的電流由大逐漸變小時(shí),其所呈現的內阻呈由小到大的變化。當電源輸入回路中出現高雷電壓入侵時(shí),并接在相線(xiàn)與地線(xiàn)之間的壓敏電阻就會(huì )動(dòng)作,呈導通鉗位狀態(tài),雷電流即通過(guò)壓敏電阻泄放到大地,使壓敏電阻之后的輸入回路電壓鉗位在安全范圍內。當雷電壓過(guò)后,防雷器又恢復到高阻態(tài),電源輸入回路也恢復到正常供電狀態(tài)。如此的循環(huán)往復----即為防雷器的安全工作。
    (2).電源防雷模塊內部構造
    電源防雷模塊基本組成單元是壓敏電阻,常將兩個(gè)或兩個(gè)以上的壓敏電阻及配套附件以并聯(lián)的方式制成不同規格的防雷模塊(指閥值電壓和容通電流…等等)。有利用單個(gè)大容通電流量的壓敏電阻構成的模塊,有利用型號,規格一樣的多個(gè)小容通電流量的壓敏電阻并聯(lián)構成模塊,有同時(shí)實(shí)現L—N和N—E多層保護功能模塊。但是要利用型號,規格一樣的多個(gè)小容通電流量的壓敏電阻并聯(lián)構成模塊,就必須解決好對多個(gè)壓敏電阻并聯(lián)的各元件進(jìn)行雷擊電流均流的問(wèn)題。否則對雷電流先導通的壓敏電阻所承擔的電流要比平均電流大得多,很容易造成先動(dòng)作的壓敏電阻提前損壞,進(jìn)而導致其他壓敏電阻相繼的損壞。
    (3).防雷器主要技術(shù)參數
    a.          壓敏電壓(也叫閥值電壓),
        壓敏電壓是指壓敏電阻的開(kāi)關(guān)動(dòng)作電壓。其基本定義是在溫度20°C時(shí)通過(guò)1mA的直流電流時(shí)壓敏電阻兩端所施加的電壓,在實(shí)際操作中人們定位于工作電壓的峰值大不能超過(guò)壓敏電壓的70% ;否則壓敏電阻的漏電流會(huì )明顯增加,壓敏電壓小多了又會(huì )造成防雷器頻繁動(dòng)作(因多部分地區的交流電工作電壓誤差超出了+10% 甚至更多)。如220V交流電源回路上使用的壓敏電阻,其壓敏電壓應選534V以上等級產(chǎn)品。534V是峰值電壓,它所對應的額定電壓為385V(即有效值)。國外大量應用了額定電壓為275V(有效值)級別的壓敏電阻,但在我國的實(shí)際使用過(guò)程中曾大量出現過(guò)熱自毀事故,原因是我國電源電壓升高波動(dòng)過(guò)大。造成壓敏電阻漏電流過(guò)大,長(cháng)時(shí)間發(fā)熱而損壞(起火自焚)。
    b.         容通電流量
        容通電流量是指壓敏電阻允許通過(guò)特定雷電波的大峰值電流量,是防雷器中非常重要一個(gè)基本指標,這個(gè)指標決定著(zhù)防雷器的使用環(huán)境。它還分為額定容通電流與大容通電流量。額定容通電流量是指防雷器可以經(jīng)受多次這個(gè)等級沖擊電流而不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的損壞(即可恢復性的),而大容通電流量是指防雷器可以承受一次該等級沖擊電流而不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的損壞,但不能保證再次遭受同樣沖擊時(shí)仍不損壞。
    c.         響應時(shí)間
        響應時(shí)間是指防雷器兩端施加的電壓等于大于閥值電壓時(shí)而防雷器由微通到完全導通所經(jīng)厲的時(shí)間段,防雷器的響應時(shí)間一般不大于50ns,這個(gè)時(shí)間越短說(shuō)明防雷器兩端的殘壓越小,防雷的效果越好。
    (4). 防雷器的安裝
    直擊雷的大浪涌電流為57~80KA,所以防雷器大放電電流定在80KA,直擊雷防護分為三級;
    ①在電力電纜到配電房之前12M處設置80KA防雷器作為級保護,用4只防雷模塊分別并聯(lián)在L1 L2 L3和N線(xiàn)上,其公共端與地線(xiàn)牢固連接。
    ②在大樓配電柜交流輸入端設置20~40KA防雷器作為第的二級保護,設置模塊數與連接方法和①類(lèi)同。用來(lái)瀉放1300~1500V的殘壓
    ③在機房或中心機房配電柜(盤(pán))交流輸入端設置5~10KA防雷器作為第的三級保護,用2只防雷模塊分別并聯(lián)在L和N線(xiàn)上,其公共端與地線(xiàn)牢固連接。用來(lái)泄放500~600V的殘壓
    防雷器的連接線(xiàn)纜≥6平方毫米且越短越好。
    機房或中心機房供電系統中均增設UPS電源作為終端的后續保障工作。由防雷器及UPS電源的工作機理決定著(zhù)防雷器的安裝位置(防雷器必須安裝在UPS電源的交流輸入回路上),如果將防雷器安裝在UPS的輸出端會(huì )造成UPS工作不正常甚至燒機),原因是低級的防雷器會(huì )在由于負載端引起的浪涌超標時(shí)而動(dòng)作,對于大負載率的小功率UPS電源來(lái)說(shuō)會(huì )造成輸出電流過(guò)大而中斷輸出自動(dòng)保護。對于小負載率的大功率UPS電源來(lái)說(shuō)會(huì )造成防雷器及線(xiàn)纜熱熔起火。由于操作者對防雷器的不了解而誤將防雷器或防雷插板(浪涌保護器)接在UPS電源的輸出端而引起火災的屢見(jiàn)不鮮。



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