基于10/350μs波形下不同压敏电压的限压型浪涌保护器间能量配合研究

浪涌保护器(Surge protective device,SPD)对于保障电气、电子设备免于雷击风险有着至关重要的作用。为实现电气、电子系统过电压保护,必须安装两级或多级合理能量配合SPD。针对SPD间能量配合问题,利用10/350μs波形对I类、II类SPD并联能量配合问题进行研究,得出以下结论:当SPD间无专门退耦装置时,限压型SPD间的线路特性阻抗对于其间能量配合起到关键作用。当第一级SPD压敏电压高于第二级,且SPD间距离短、冲击浪涌电流较小时,SPD间能量配合失效。当冲击浪涌电流增大或SPD间间距增大时,能够显著提升两者间能量配合效果。     

限压型低压电涌保护器级间能量配合方式的仿真研究

为了研究限压型低压电涌保护器级间能量配合的保护方式,参考IEEE工作组提出的MOV冲击等效电路模型,利用EMTP电磁暂态仿真软件来模拟在8/20μs、10/350μs两种冲击电流波作用下两级SPD最有效的配合保护方式。仿真结果得出在8/20μs冲击电流波作用下采用高-低配合的方式,而在10/350μs冲击电流波作用下采用低-高配合的方式是最为合理的。为敏感电子设备的防雷保护提供了参考依据。     

基于试验的MOV长波与短波通流容量的折算关系研究

采用冲击电流发生器,对不同厂家、不同压敏电压(U1 mA)的20 kA标称放电电流(In)金属氧化物压敏电阻(MOV)施以长波10/350μs和短波8/20μs冲击电流,以期考察MOV耐受长波与短波冲击电流的折算关系。实验结果表明:MOV在长波和短波下的通流容量折算关系与MOV的压敏电压相关,其折算值与压敏电压成正比例的关系,相比于短波,长波电流耐受能力随压敏电压升高而减弱;通过实验得出,MOV在短波和长波冲击下的通流容量比值为:当压敏电压为430 V时14. 44倍,当压敏电压为620 V时16. 32倍,当压敏电压为910 V时22. 27倍。     

多级SPD之间以及SPD与设备之间的配合实验

通过在实验室内搭建多级SPD以及SPD与被保护设备的线路模型,研究了不同的配置环境(如改变上下两级SPD之间的电缆长度、改变入侵的电涌波形和改变被保护设备的特性等)对于多级SPD之间以及SPD与保护设备之间能量配合和电压保护水平配合的效果。实验结果表明:SPD之间的电缆长度会影响下级SPD的能量分配和残压大小;侵入的电涌波形会改变SPD残压的大小以及引起线路上电涌波形的畸变;被保护设备的阻抗会改变下级SPD和被保护设备之间的能量分配。     

雷电过电压作用下配电网电涌保护器配合 保护失效概率分析

为了有效利用电涌保护器进行雷电防护,需要对雷电过电压作用下配电网SPD配合保护进行分析。本文利用EMTP软件搭建简化配电系统模型对IEEE标准推荐压敏电阻片模型进行仿真冲击,通过累积能量计算前后级SPD失效概率以及整体配合失效概率,计算前后级SPD残压与分流,讨论雷电流的波尾时间、前后级SPD连接电缆长度、通流容量对配合失效概率的影响。研究结果表明:SPD两级高低配合方式下,终端用电设备过电压得到了有效的抑制;前级SPD承受大部分雷电流和能量;前后级SPD失效概率及整体配合失效概率均随着雷电流波尾时间的增大而增加;整体配合失效概率和前级SPD失效概率随着连接电缆长度的增长而增加,后级SPD失效概率随着连接电缆长度的增长而降低。SPD通流容量对失效概率有一定影响,通流容量越大,整体配合失效概率越低。应选用通流容量较大的SPD作为前端防护器件。     

线路电感对两级SPD配合影响的研究

针对实际工作中多级SPD(MOV型浪涌保护器)配合失效的问题,通过建立两级SPD模型,利用雷电波的波长远大于SPD与被保护设备之间的线路阻抗的特点,提出用π型等值电路来代替线路的阻抗,用电路法代替行波法来分析被保护设备两端电压震荡的情况。运用ATP-EMPT软件对两级SPD模型进行仿真,进而说明线路电感对SPD配合的影响。仿真实验表明:当线路电感很小时,两级SPD残压出现了明显的震荡,当线路电感很大时,次级SPD分配的电流过小。对于外加冲击电流不大于10kA的两级SPD电路,线路电感为6~10uH能很好的实现能量配合,从而有效的保护电子设备。     

限压型SPD能量配合中退耦电感参数选择的研究

针对实际工作中限压型SPD(电涌保护器)能量配合失效导致被保护设备经常损坏的问题.根据铁氧磁体材料μr(相对磁导率)的变化特点,通过大量的实验数据分析得出,线绕磁环的电感量为8μH时,当冲击电流大于5 kA即出现磁饱和现象,使能量配合失效；线绕磁环的电感量为40 μH时与5m导线退耦效果基本相同,继续增大电感值对两级分...     

低压电涌保护器的有效性分析

采用标准的6kV/3kA的混合波发生器作为冲击源,采用单相低压配电系统作简单仿真模型,研究了不同长度的电缆与不同负载产生的反射与振荡现象,分析了不同类型负载和不同电缆长度对低压电源电涌保护器(SPD)保护效果的影响。仿真结果表明:对于纯电阻负载,负载阻抗增加到300Ω时,电缆长度应低于5m;增加到500Ω以上时,电缆长度应低于1m。对于纯电容负载,建议直接将负载与SPD连接,电容大于10μF时,可考虑采用50 m以上的电缆。对于阻容性负载,电阻值低于电缆的特性阻抗且电容不大于0.1μF,电缆的长度不受限制,被保护的设备上不会出现过电压;若电阻值大于电缆的特性阻抗且电容不大于0.1μF,电缆长度应限制在1m以内;若电容大于10μF,可考虑采用长度大于50m电缆。无法确定负载特性时,可采用零距离连接,即中间无连接电缆;若距离太远而无法直连,可以在15m左右的电缆后增加一级SPD,再直连负载,这时要求两级SPD能量匹配。     

电涌保护器级间导线长度及电感对能量配合的影响

采用8/20μs模拟雷电流冲击试验,在限压型电压保护器两级间分别串联3 m、5 m、7 m、的线缆以及与线缆自身分布电感等值加磁环导线,进行级间能量配合试验,研究分析开关型与限压型电涌保护器级间能量配合效果最佳电感值。得出结论:冲击电压相同,串联线缆越长,第二级保护器压敏电阻电流分流比越小;当串联导线与其电感值相等的空心电感时,各级压敏电阻的级间通流、残压以及吸收能量的分配效果相似,两者可视为等效。     

压敏电压相近的限压型SPD能量配合分析

通过不同冲击电压、 SPD级间用不同长度的导线及与其等值的电感连接时的能量配合试验,分析压敏电压相近的限压型SPD间能量的合理配合。分析试验数据,得出结论：两压敏电压相近的SPD并联时,当连接导线自身的分布电感和空心电感的电感值相等时,二者可等效;但当出现磁饱和时,一级SPD通流量明显降低,二级SPD的通流量明显增高,后级残压明显增大;在冲击电压相同的情况下, SPD间连接导线越长,保护效果越好。     

基于限压型电涌保护器能量配合的分析

B+C型电涌保护器是将B级大通流型SPD和C级箝位限压型SPD设计在一个防雷装置中,以降低输出端电压和减小安装空间。笔者运用行波理论阐述了在B+C限压型防雷器中,用电路学原理分析8μH退耦器代替5 m线缆的观点是错误的,并结合实验验证了行波理论的正确性。结果表明,性能相同的压敏电阻并联能起到分流及延长寿命的作用;当退耦器电感量再增大时(≥8μH),对输出端残压的影响不大。     

SPD残压测量回路中差模干扰问题

为了解决限压型SPD残压测量波形严重畸变上凸、幅值偏大的现象,进行了理论计算、EMTP-ATP程序仿真、新旧同轴电缆对比试验和人为将新电缆屏蔽层末端强行接地的试验,结果表明:相同引线长度,相同8/20冲击电流幅值情况下,理论计算、EMTP-ATP程序仿真、新电缆屏蔽层不接地测量残压波形符合要求,引线在SPD上端电压降(U′AB)等于引线在SPD下端的(UAB);人为将新电缆屏蔽层末端强行接地或破损同轴电缆呈现SPD残压波形严重变形上凸,冲击电流幅值越大,上凸越严重,引线在SPD上端时的电压降(U′AB)大于下端的(UAB),且均大于新电缆屏蔽层不接地的测量结果。新电缆屏蔽层接地或破损电缆构成两端接地测量系统,两端接地点存在电位差,通过阻性耦合产生电磁干扰,在同轴电缆屏蔽层和大地之间产生共模干扰电压,芯线和屏蔽层之间产生差模干扰电压。     

浅谈低压防雷及检测应注意的几个问题

简要介绍了低压防雷的两个组成部分:外部防雷及内部防雷。指出了低压防雷的主要产品——低压电涌保护器(SPD)在检测时,应注意合理选择防雷标准和雷电波形参数。认为外部防雷应采用10/350μs波形,内部防雷应采用8/20μs波形;注意SPD本体和连接件的性能以及SPD本体的耐受电流和续流熄灭能力,以免发生火灾事故;应合理布线以提高信号采集精度,尽量减小测量系统与被试品连接引线所围成的面积,根据需要在系统各单元输入端安装有选择性的浪涌吸收电路以及采用低通道滤波器滤除瞬变脉冲,防止电源和空间电磁干扰,尽量减小测量时引起的误差。     

电涌保护器SPD在低压配电系统中的应用

由雷击电磁脉冲的危害性介绍电涌保护器的分类,在设计中电涌保护器的选用,如何设置SPD的保护和接线形式以及对防雷装置日常维护等。     

低压供电系统中SPD的失效模式及失效原因

从SPD的应用环境、主要组成器件特性等方面,对SPD的失效模式、失效原因进行了分析。认为:氧化锌压敏电阻的失效模式可分为压敏电压降低,压敏电阻短路,压敏电阻限制电压升高,在大冲击电流下压敏电阻炸裂、开路等。以氧化锌压敏电阻压敏电压相对于初始值下降10%作为劣化失效的判据,其长期荷电寿命符合阿仑尼斯(Arrhenius)反应速率模型,即Lm=exp(R/T-C),与温度,荷电率成反比。低压系统中产生的暂时过电压、操作过电压、供电系统电网质量差引起的长期电压波动以及低压供电系统中频频出现的雷击是导致SPD失效的外部原因。氧化锌压敏电阻的脉冲寿命、长期荷电寿命和气体放电管的工频续流遮断能力设计不足是导致SPD失效的内在原因。     

MOV型SPD在交直流电压下的热量累积对比分析

MOV型SPD在运行时,一些因素会使MOV启动后的电流过大,电流发热量超出MOV热容量就会使SPD失效。国家标准中热稳定实验考查的就是MOV对于这种热量累积的耐受程度。对国家标准中关于MOV(Metal Oxide Varistor)型SPD(Surge Protective Device)的热稳定性判断条件进行试验和分析,对比了直流和交流电压两种情况下的热量累积并设计试验。把直流电和交流电热累积统一到"热阻"的概念,试验表明,直流电造成的SPD发热量比交流电造成的SPD发热量大10%。     

Dynamic performance of cable net facades

Model tests and finite element analyses were conducted to study the performance of cable net facades with glass panels under dynamic loadings. The effects of the glass panels on the free vibration frequencies, damping and dynamic responses of the cable net facade were investigated using dynamic characteristics and shaking table tests. Based on the test results, a mechanism to describe the glass panels working in coordination with the cable net was proposed. Under the proposed mechanism, a numerical model of the glass panels working in coordination with the cable net was established, and the corresponding analyses of the dynamic characteristics and seismic responses of the cable net facade were performed. The present study shows that the bending stiffness of the glass panels has little effect on the first mode of the cable net facade, but its effect is substantial on the high modes. For the damping of the cable net facade, the glass panels play a dominant role. The seismic response of the cable net facade on most occasions is mainly reflected by the symmetric modes; the first vibration mode is dominant.