電源防雷器
艾爾盾【單相一體化電源防雷箱】【電源防雷箱】【防雷箱】【防雷】【防雷器】【避雷器】
品名40KA 單相一體化電源防雷箱
品牌Airdun（艾爾盾）
型號AD/T275-C40KA
【貨號】800 652
單相一體化電源防雷箱可用於電源線路的負載設備第二級防護，防止低壓設備受到過壓乾 擾或雷擊破壞。安裝於防雷分區LPZOA-2 界面。
性能特點l 單相一體化電源防雷箱採用共模、差模全保護模式 l 單相一體化電源防雷箱採用多級壓敏嵌位並聯技術 l 單相一體化電源防雷箱採用通流量大殘壓低、回響時間快 l 單相一體化電源防雷箱採用帶負載過流、過熱、失效分離裝置 l 單相一體化電源防雷箱的箱體採用優質鋼材製作，阻燃、防腐 l 單相一體化電源防雷箱採用工作狀態指示及雷擊計數，提供遙信，聲光報警 l 單相一體化電源防雷箱採用壓敏串接氣放管徹底消除漏電流，安全性能更高
工作原理單相一體化電源防雷箱是當感應雷侵入電源傳輸線路時，避雷器的防雷組件以納秒級 （100 ns）的回響速度呈現低電阻狀態，迅速將雷電流泄放至大地，並把由雷電流 引起的過電壓限制在被保護設備允許承受的耐壓範圍內，以確保設備安全運行，使 保護設備免於受損
技術參數套用說明安裝於防雷分區LPZOA-2 界面測試依據EDIN VDE 0675-6：1989-11和-6/AI：1996-03額定電壓（最大持續操作電壓）Uc 275V~ 500V_最大放電電流Imax40KA電壓保護水平UP≤2.5KV回響時間tA≤100ns最大保險絲強度100AgL/gG短路電流強度 25KA/50Hz工作溫區0C-400C - +800C安裝L1、L2、L3、N導體截面並聯/多股10mm2安裝PE導體截面並聯/多股25mm2外殼材質冷軋鋼板報警功能 帶故障遙信觸點和聲光報警雷擊計數0-99 工作狀態 正常為綠色、失效或故障為紅色連線類型螺鏇接線端保護等級IP64安裝寬度(mm) 282mm×172mm×70mm
性能特點l 單相一體化電源防雷箱採用共模、差模全保護模式
l 單相一體化電源防雷箱採用多級壓敏嵌位並聯技術
l 單相一體化電源防雷箱採用通流量大殘壓低、回響時間快
l 單相一體化電源防雷箱採用帶負載過流、過熱、失效分離裝置
l 單相一體化電源防雷箱的
針對現在市場上出現了各種各樣的防雷器,質量參差不齊,有一些甚至聞所未問(如:不用接地的避雷器,到現在為止,都弄不明白它的工作原理),因此,通過介紹避雷器的工作原理及組成,對客戶甄別真假、優劣,有所幫助。
防雷器元件從回響特性看,有軟硬兩種。屬於硬回響特性的放電元件有火花間隙(基於斬弧技術的角型火花隙和同軸放電火花隙)和氣體放電管,屬於軟回響特性的放電元件有金屬氧化物壓敏電阻和瞬態抑制二極體。這些元件的區別在於放電能力、回響特性和殘壓,避雷器就是利用它們不同的優缺點,揚長避短,組合成各種避雷器,保護電路。
一、火花間隙(Arc chopping)
1、放電間隙:原理是兩個如牛角現狀的電極,距離很短,用絕緣材料分開,當兩個電極間的電場強度達到擊穿強度時,電極之間形成電流通路。當雷電波來到的時候首先在間隙處擊穿,使間隙的空氣電離,形成短路,雷電流通過間隙流入大地,而此時間隙兩端的電壓很低,從而達到保護線路的目的。電場強度低於擊穿間隙時,放電間隙型避雷器又恢復絕緣狀態。常用於高壓線路的避雷防護中。在低壓系統,常用於電源的前級保護。
火花間隙型避雷器產品的優劣,在於製成電極的材料、間隙距離及絕緣材料。
優點:具有很強放電能力、通流量大,10/350μs脈衝波形能夠疏導50KA的脈衝電流,用於8/20μs脈衝電流,可以大於100KA,很高的絕緣電阻以及很小的寄生電容,漏電流小。對正常工作的設備不會帶來任何有害影響。
缺點:殘壓高(2.5~3.5KV),反應時間長(≦100ns),動作電壓精度較低,有工頻續流,因此在保護電路中應串聯一個熔斷器,使得工頻續流迅速被切斷。
注:由於兩隻放電管分別裝在一個迴路的兩根導線上,有時會不同時放電,使兩導線之間出現電位差,為了使兩根導線上的放電管能接近統一時間放電,減少兩線之間的電位差,又研製了三級放電管。可以看作是由兩隻二級放電管合併在一起構成的。三級放電管中間的一級作為公共地線,另兩級分別接在迴路的兩條導線上。
2、氣體放電管(Gas discharge tube,GDT):是一種陶瓷或玻璃封裝,管內再充以一定壓力的惰性氣體(如氬氣),開關型的保護元件,有二電極和三電極兩種結構。當電場強度達到擊穿惰性氣體強度時,就引起間隙放電,從而限制極間的電壓。8/20μs脈衝電流能夠疏導10KA。放電電壓不穩定,當電壓大於12V、電流電壓100mA時,會產生後續電流。通常用於測量、控制、調節技術電路和電子數據處理傳輸電路中。
二、金屬氧化物壓敏電阻(Metal oxide varistor,MOV):
以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻,當加在電阻兩端的電壓小於壓敏電壓時,壓敏電阻呈高阻狀態,如果並聯在電路上,該閥片呈斷路狀態;當加在壓敏電阻兩端的電壓大於壓敏電壓時,壓敏電阻就會擊穿,呈現低阻值,甚至接近短路狀態。壓敏電阻這種被擊穿狀態是可以恢復的,當高於壓敏電壓的電壓被撤銷以後,它又恢復高阻狀態。當電力線被雷擊時,雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿,雷電流通過壓敏電阻流入大地,使電力線上的類電壓被鉗制在安全範圍內。
氧化鋅壓敏電阻避雷器,現在市場上流通很多,我國在20世紀80年代末才大批生產,被認為目前最新型、技術最先進,會做專題詳細介紹。現在我國的輸電線路的避雷器,都採用氧化鋅避雷器。
優點:開關電壓範圍寬:6V~1.5KV,反應速度快(25ns),殘壓低(可以達到終端設備的安全工作電壓),通流量大(2KA/cm2),無續流,壽命長。
缺點:容易老化,動作幾次後,漏電流會增大,從而導致壓敏電阻過熱,最終導致老化失效。
電容較大,許多情況下不在高頻、超高頻系統中使用。該電容又與導線電容構成一個低通。該低通會造成信號的嚴重衰減。但在頻率低於30KHZ時,這種衰減可以忽略。
三、瞬態抑制式二極體(Transient voltage suppressor,TVS):
1、二極放電管:有兩種形式:一是齊納型(為單向雪崩擊穿),二是雙向的矽壓敏電阻。性能類似開關二極體等。在規定的反向電壓作用下,兩端電壓大於門限電壓時,其工作阻抗能立即降至很低的水平以允許大電流通過,並將兩端電壓鉗制在很低的水平,從而有效地保護末端電子產品中的精密元件避免損壞。雙向TVS可在正反兩個方向吸收瞬時大脈動功率,並把電壓鉗制在預定水平。適用於交流電路。
優點:動作時間極快,達到皮秒級。限制電壓低,擊穿電壓低,套用於各種電子領域。
缺點:電流負荷量小,電容相當高,一般在20pF以下,現在的陶瓷放電管能夠做到3~5pF。
電子信息系統所需的浪涌保護系統一般採用兩級或三級組成。採用氣體放電管、壓敏電阻和抑制二極體,並利用各種浪涌抑制器的特點,實現可靠保護。氣體放電管一般放線上路輸入端作為一級浪涌保護器件,承受大的浪涌電流,屬於泄流型器件。二級保護器件採用壓敏電阻,可在極短時間內(ns)將浪涌電壓限制在較低的水平。對於高度靈敏的電子電路,可採用抑制二極體作為三級保護。在更短的時間內將浪涌電壓限制在末端電子設備的絕緣水平以內。如圖,當雷電等浪涌到來時,抑制二極體首先導通,把瞬間過電壓精確地控制在一定的水平,如果浪涌電流較大,則壓敏電阻啟動並泄放一定的浪涌電流,這時壓敏電阻兩端的電壓會有所升高,直至推動前級氣體放電管放電,把大電流泄放到地。當三種器件線上路中的距離較遠時,導通順序會從氣體放電管開始,依次導通。
避雷器的工作,是從反應時間最快、設備的最末端開始的,然後逐級往前端啟動的。
,單純用氣體放電管保護後端的設備會出現下列問題:導通時間過長,殘壓過大,有可能超過後端設備的耐壓水平。放電後,會產生工頻續流。為避免上述問題,採用另外一種電路(圖三)。為了解決產生工頻續流的問題,同時也避免壓敏電阻因漏電流過大而發熱自爆或老化,我們在氣體放電管上串聯一個壓敏電阻,這樣就可避免產生工頻續流,又可以防止壓敏電阻因漏電流而自爆、老化。但新的問題又產生了,這樣避雷器的動作時間為氣體放電管的導通時間和壓敏電阻導通時間的總和。假設氣體放電管的導通時間為100ns,壓敏電阻的導通時間為25ns,則它們總的反應時間為125ns。為了減小反應時間,在電路中併入一個壓敏電阻,這樣可使總的反應時間為25ns。
:當過電壓出現時,抑制二極體作為動作最快的元件首先動作,線路設計為,在抑制二極體可能毀壞之前,放電電流即隨著幅值的上升轉換到前置的放電路徑上,即充氣式放電路上。
Us+△u≥Ug
Us:抑制二極體上的電壓
△u:去耦感應線圈上的電壓
Ug:氣體放電管的動作電壓
如果放電電流小於該值,則充氣放電管不動作。採用這種線路不僅可以在低保護水平的條件下利用放電器動作迅速的優點,同時還可以達到很高的放電電容。這樣就可以消除抑制二極體過載一級熔斷器在出現電源續流時頻繁切斷電路的缺點。
頻率較高的線路也可以採用歐姆式電阻作為去耦元件,與低電容橋接線路共同使用。
2、三極放電管:在兩根的導線上,安裝兩個二極放電管,會出現電位差,因此就有三極放電管,多了一極做公共接地,可以減少時間差(0.15~0.2μs),及由此產生的橫向雷電壓幅值。
市場上普通電源避雷器器件一般採用壓敏電阻,用於一級、二級和三級電源。這種組合方式在距離大於5米時,導通時間從第一級開始逐級向後導通。
若第一級採用氣體放電管,二級和三級採用壓敏電阻,則必須滿足第一級與第二級滿足大於十米的距離,第二級與第三級滿足大於5米的距離,這樣才能保證前一級先動作。否則可能導致第一級不動作的現象,而二級和三級避雷器又沒有那么大的通流量,導致避雷器無法切實保護設備。這點在工程設計中一定要引起注意。
防雷保護器選用
對於城市供電網三相四線制系統，如圖6所示，第一級電源防雷四線採用高能避雷器4個，在三條火線上，一條零線上各並聯一個高能避雷器與地連線。
當供電迴路熔斷器F1（或空氣開關）額定電流大於250A時，需在高能避雷器並聯支路上（火線）加裝250A熔斷器F2（或空氣開關），反之則不需要。
第二級電源防雷採用過壓保護器4個，在三條火線、一條零線上各並一個過壓保護器與地連線（圖7）。
在正常情況下，保護器處於高阻狀態，當電網由於雷擊或開關操作出現瞬時脈衝電壓時，過壓保護器內藏模組里的氧化鋅壓敏電阻元件立即在納秒時間內迅速導通，將該脈衝電壓短路到大地泄放，從而保護所有設備，當該脈衝電壓流過保護器後，保護器又變為高阻狀態，從而不影響設備的供電。
當供電迴路熔斷器F1（或空氣開關）額定電流大於125A時，需在過壓保護器並聯支路上（火線）加裝125A熔斷器F2（或空氣開關），反之則不需要。
第三級防雷保護，用於保護重要設備的電源系統、電子設備的精細過壓保護。安裝在重要設備的電源插座上（圖8）。
4.數據信號防雷數據信號防雷保護低電平數據信號部分，包括雙絞線傳輸、通訊信號線、衛星接收器天線、主機及服務
圖8電源三級防雷保護
圖9典型的避雷器裝置示意圖
器、同軸電纜、串口等處安裝信號防雷保護器。
（1）信號一級保護
雙絞線信號保護（過壓保護插頭）保護信號系統和設備。額定電壓100VAC/DC，每線最大放電電流Ismax為10kA(8～20μs)，回響時間≤10ns。
對於電力線路、信號線路（模擬和數字），例如電話設備為110VAC/DC；控制和儀表線路、數據線路為12V直流/8V交流和24V直流/15V交流。
（2）信號二級保護
?串口保護器帶過保護電路的插入式選配器，用來保護信號系統和設備，都可用在高傳輸場合。例如保護連線埠的主機及伺服器，裝於串口前。額定電壓8V、12V，最大放電電流Ismax為15kA，數據傳輸速率1Mbit/s。精細保護用額定電壓12V直流，額定放電電流100A(8～20μs)，數據傳輸速率為1Mbit/s。
?同軸電纜信號保護器用於保護使用75Ω～93Ω接口的計算機系統，裝於粗、細纜網卡前，最大放大電電流Ismax為20kA(8～20μs)，數據傳輸速率為16Mbit/s。5.廣播衛星天線饋線（有線電視線路）過壓保護器 用來保護75Ω系統的設備，如天線放大器，廣播衛星接收系統等。最大放電電流Ismax為3.5kA(8～20μs),頻率範圍4～2050MHz。
用於50Ω、75Ω和93Ω的同軸天饋系統，如無線電系統。裝在接收天線和接收機的信號電纜接頭上。頻率上限200MHz～1GHz,最大發射功率1.2kW。
圖9示出避雷器裝置示意圖。
圖10示出電源防雷及過壓保護選型示意圖。圖中：
A1電源第一級保護高能避雷器
B1電源第二級保護過壓保護器
電源第三級保護浪涌吸收保護器
A2信號第一級保護雙絞線信號保護器
（網路第一級保護器同軸電纜信號保護器）
B2信號第二級保護串口保護器、同軸電纜
信號保護器
A3有線電視線路保護器
B3天饋線保護器五、結論
正確安裝電源防雷器，設備因雷擊導致電源損壞的機會，可以減少到接近零，即可免除更換設備之費用，保障系統不間斷連續運行。並可減少建築物因雷擊所引起的電源火警機會，確保人身及其他財產的安全。
編輯本段參考文獻
[1]陳志清謝恆坤氧化鋅壓敏瓷及其在電力系統中的套用水利電力出版社，1992年4月
[2]蔣國雄邱毓昌避雷器及其高壓試驗西安交通大學出版，1989年5月
[3]中華人民共和國電子工業部標準MYL1型防雷用氧化鋅壓敏電阻器，SJ2307.1.－83
[4]中華人民共和國鐵道行業標準鐵路信號設備雷電防護用氧化鋅壓敏電阻器TB/T2312－92
1．本系列單相電源避雷器採用深色全金屬外殼，密封性好、安全可靠。 2．本系列單相電源避雷器採用並聯方式與被保護設備連線；請勿擅自拆卸本系列產品。 3．用戶按避雷器上的接線標誌正確接線，接地線用截面積不小於25mm2的絕緣黃綠銅導線。 接地線長度儘可能的短，以減小接地電阻。 4．本系列產品出廠時配有安裝配件，用戶可以根據實際情況安裝、接線，檢查有、無接 錯後即可通電投入運行。 5．定期檢查電源避雷器的工作情況： 避雷器正常時，工作指示燈（綠燈）亮，當避雷器上的劣化指示燈（紅）亮時，表明 該電源避雷器內部重要元器件失效，則請立即更換。 6．電源防雷箱使用期間，應定期檢測並查看指示燈工作狀態：綠色指示燈為工作指示， 防雷箱工作正常； 紅色指示燈正常工作時不亮，當防雷箱出現故障，紅色指示燈亮， 應及時維修或更換。 7．電源防雷箱的雷電計數器計數範圍為0~99次，計數動作電流為不小於5KA；通電時 顯示為00次， 當停電時不再顯示，可以按“讀數”按鈕，顯示雷擊的次數。在防雷箱 上端設有計數器清零按鈕，查看後可隨時對計數器進行清零； 8．接地電阻不大於4Ω。 9．非專業人員請勿拆卸。 註：本公司保留技術更改權。如果用戶有特殊需求，可與供貨商聯繫。
