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防雷接地系統


信息來源:長沙UPS電源     發布時間:2016/5/4 21:08:46     瀏覽量:4204

防雷接地系統
1、防雷系統
我國大部分區域屬雷電多發區,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。一般來說,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生的強大電磁場變化與導體感應出的過電壓,過電流形成雷 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接地體入侵。(2)由交流供電電源 線路入侵。(3)由通信信號線路入侵。不管理通過哪種形式,哪種途徑入侵,都會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境作為一個整體進行考慮,防護應該針對整體進行,而不應該只考慮局部情況。信息系統的保護可以分成線路的保護和電子設備的保護兩個部分,兩者是相輔相成,缺一不可的。 線路保護的主要作用是降低起源處的過電壓、過電流,從而減小對系統所有部分的危害(包括對線路本身的絕緣危害)。電子設備的保護則主要指經過適當的保護后,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部分,它們是一個有機的整體。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。這些措施可能會減少雷電流在需要防雷的空間內所產生的電磁效應,防止雷電損壞機房內的電氣設備或電子設備,這是外部防雷系統所無法保證的。 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。見圖1-8所示。
從0級保護區到最內層保護區,必須實行分級保護。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”的作用將超過預設門控電壓泄放到大地。氣體放電管是利用氣體在低壓時是高度絕緣的,而在高壓作用下會產生電離導通態。實現將電源線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。導通型半導體防雷器件,是一種特殊的閘流管,對正反兩個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。在設計制造過程中就已經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,壓敏電阻呈高阻值狀態,此時壓敏電阻即使并接在電源輸入回路上,也像一個斷開的開關: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,壓敏電阻立即呈導通鉗位狀態,此時壓敏電阻類似一個穩壓二極管。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定值,而是隨著通過電流的大小呈非線性變化,即通過的電流由大逐漸變小時,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,并接在相線與地線之間的壓敏電阻就會動作,呈導通鉗位狀態,雷電流即通過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。當雷電壓過后,防雷器又恢復到高阻態,電源輸入回路也恢復到正常供電狀態。如此的循環往復----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,常將兩個或兩個以上的壓敏電阻及配套附件以并聯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,規格一樣的多個小容通電流量的壓敏電阻并聯構成模塊,有同時實現L—N和N—E多層保護功能模塊。但是要利用型號,規格一樣的多個小容通電流量的壓敏電阻并聯構成模塊,就必須解決好對多個壓敏電阻并聯的各元件進行雷擊電流均流的問題。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,很容易造成先動作的壓敏電阻提前損壞,進而導致其他壓敏電阻相繼的損壞。
(3).防雷器主要技術參數
a.          壓敏電壓(也叫閥值電壓),
    壓敏電壓是指壓敏電阻的開關動作電壓。其基本定義是在溫度20°C時通過1mA的直流電流時壓敏電阻兩端所施加的電壓,在實際操作中人們定位于工作電壓的峰值最大不能超過壓敏電壓的70% ;否則壓敏電阻的漏電流會明顯增加,壓敏電壓小多了又會造成防雷器頻繁動作(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,但在我國的實際使用過程中曾大量出現過熱自毀事故,原因是我國電源電壓升高波動過大。造成壓敏電阻漏電流過大,長時間發熱而損壞(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特定雷電波的最大峰值電流量,是防雷器中非常重要一個基本指標,這個指標決定著防雷器的使用環境。它還分為額定容通電流與最大容通電流量。額定容通電流量是指防雷器可以經受多次這個等級沖擊電流而不產生實質性的損壞(即可恢復性的),而最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生實質性的損壞,但不能保證再次遭受同樣沖擊時仍不損壞。
c.         響應時間
    響應時間是指防雷器兩端施加的電壓等于大于閥值電壓時而防雷器由微通到完全導通所經厲的時間段,防雷器的響應時間一般不大于50ns,這個時間越短說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
直擊雷的最大浪涌電流為57~80KA,所以防雷器最大放電電流定在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防雷器作為第一級保護,用4只防雷模塊分別并聯在L1 L2 L3和N線上,其公共端與地線牢固連接。
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類同。用來瀉放1300~1500V的殘壓
③在機房或中心機房配電柜(盤)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在L和N線上,其公共端與地線牢固連接。用來泄放500~600V的殘壓
防雷器的連接線纜≥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的輸出端會造成UPS工作不正常甚至燒機),原因是低級的防雷器會在由于負載端引起的浪涌超標時而動作,對于大負載率的小功率UPS電源來說會造成輸出電流過大而中斷輸出自動保護。對于小負載率的大功率UPS電源來說會造成防雷器及線纜熱熔起火。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不鮮。


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