十脉冲下限压型SPD级间串联退耦电感前后能级匹配研究

退耦电感是限压型浪涌保护器(SPD)级联配合核心元件, 对于限压型SPD能级匹配具有重要影响。针对退耦电感与限压型SPD能级匹配问题, 基于行波传输理论建立多级限压型SPD能量匹配模型, 并结合更接近自然雷击的10个8/20μs多脉冲试验进行研究, 试验结果可知: 恒定波阻抗下, 增大SPD线路间退耦电感值, 可有效减缓雷电瞬态过电压上升速率。SPD并联时, 氧化锌压敏电阻压敏电压对前后级分流比影响较小, 与残压值呈正相关关系。SPD级联电感值越大, 前级SPD泄流越多, 后级SPD箝压水平越高, 能级匹配效果越好。当出现磁饱和时, 前级SPD泄流显著降低, 后级SPD的泄流显著增加, 为避免出现该现象, 实际装设SPD时, 级间选装的退耦电感值在合理范围内应稍大于理论电感值。      

两种试验类型防雷SPD之间的电流值换算

为探讨Ⅱ级试验防雷SPD(浪涌保护器)的最大放电电流I_(max)(8/20μs)值与Ⅰ级试验防雷SPD的冲击电流I_(imp)(10/350μs)值之间的等效关系,采用将I_(max)(8/20μs)电流波和I_(imp)(10/350μs)电流波分别等效为斜角波的方法,分别计算Ⅱ级试验SPD承受的I_(max)(8/20μs)电流波能量和Ⅰ级试验SPD承受的I_(imp)(10/350μs)电流波能量,令两者的能量相等,分析计算出I_(max)(8/20μs)和I_(imp)(10/350μs)应满足的比值关系。通过分析计算得出:当Ⅱ级试验SPD的电压保护水平值与Ⅰ级试验SPD的电压保护水平值相等时,Ⅱ级试验SPD的最大放电电流I_(max)(8/20μs)值为Ⅰ级试验SPD的冲击电流I_(imp)(10/350μs)值的21.56倍,两者所能承受的能量大致相等。     

建筑物电源SPD的合理配置及能量配合

针对现行电源SPD的安装方式对电气设备保护失当问题,本研究从雷击风险评估的角度确定需保护的电源设备范围,根据国家和国际相关规范和所需设备的防护等级及绝缘耐压水平决定配置第1级电源SPD的位置及试验类型。再根据SPD的有效电压保护水平、SPD的保护范围,开关型、限压型等不同类型SPD的动作特点和伏安特性,确定SPD的参数配置和能量配合,以保证各级SPD在动作时处于能量耐受范围内。以经济、有效、合理的配合配置,使电源设备得到最有效的防护。     

金丽温高速公路温州段隧道设备雷击事故浅析

浙江金丽温高速公路温卅l段所属木西岙隧道、红枫隧道、上村隧道、蝉湾隧道的设备及防雷电电涌保护器（SPD）多次遭受雷击损坏,针对最为严重的木西岙隧道的雷害相关损坏情况进行分析探讨,通过理论计算线路上雷击感应过电压、过电流,并与线路配置的电涌保护器参数比较,找出问题所在,提出针对性的整改措施。     

电涌保护器电压保护水平值的合理判定

通过对一个防雷设计方案的分析,阐述了如何正确理解防雷设计方案中电涌保护器(SPD)的标称放电电流、电压保护水平(Up)等参数。通过对两个型号的Ⅱ级试验SPD检测报告中数据的对比分析,指出不应仅以SPD的铭牌上标注的电压保护水平(Up)值作为电压保护水平是否符合设计要求的依据,应结合SPD检测报告中的数据综合判断。建议生产商根据检测报告,标注几个标称放电电流值以下的特征电流对应的Up值,或者在产品说明中绘制冲击电流残压曲线图,完善SPD限压特性的描述。     

Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性

通过试验的方法,采用脉冲电流发生器,对不同标称放电电流的Ⅱ级试验SPD,施加波形为10/350μs的电流波,考察Ⅱ级试验SPD所能通过的冲击电流与其标称电流的关系,从而对用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性进行分析。试验结果表明:试验中的四个不同品牌型号的Ⅱ级试验SPD分别能通过其标称流0.075、0.075、0.1、0.125倍的冲击电流值,平均理论偏差为-6.25%,与相关理论研究相符;用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流是可行的,但对于所能通过的冲击电流与标称放电电流的比值,不同品牌和型号之间有较大差异。由于受市场上实际产品的限制,在实际应用中,用Ⅱ级试验SPD代替Ⅰ级试验SPD作为第一级SPD可行性低。     

卓资县气象局一次雷击分析及综合防护方案

针对雷电侵入低压电气系统和电子系统的形式、途径和所能带来的危害,论述了防御雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲(LEMP)的必要性,并进一步说明如何采取相应的综合防护措施。     

建筑物电源过电压保护器的选择和安装

为预防雷电过电压脉冲从电源线路进入建筑物，对建筑物内设备或系统造成危害，需要在进入建筑物的电源线上安装多级过电压保护器(SPD)。对SPD的选择，安装原则及保护进行分析。     

基于人工触发闪电的开关型SPD性能试验

基于火箭人工引雷,对安装于低压架空配电线路上的开关型SPD进行性能试验。试验中发现,人工触发闪电的初始连续电流过程和回击过程在低压架空线路上感应出的正、负极性过电压在数值上相当,M过程感应出的正、负极性过电压在数值上差异较大,其中回击过程感应过电压幅值最大,均为10.23 kV。对应初始连续电流过程、回击过程和M过程,开关型SPD动作呈现出明显的点火、电弧、熄弧等过程,泄放雷电流的残压持续时间达毫秒量级。回击过程对应的SPD动作过程中存在明显的工频续流,M过程由于电流和能量都相对较小,工频续流过程不明显。雷击电磁脉冲在架空线路上耦合引起的过电流波的波前时间和波尾时间较实验室采用的8/20μs模拟雷电感应波的波前时间和波尾时间大很多倍,其对SPD的考验更残酷。     

电源SPD在恶劣雷击环境中的应用效果

以集成电路为核心的电子电气设备以及那些超大规模集成电路的微电子设备存在着绝缘强度低、过电压耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点,安装电涌保护器（SPD）就是防护电涌过电压的一项重要措施。以104国道临海市青岭收费站的防雷设施改造工程为实例,通过分析收费站所处位置的雷击环境的恶劣程度,介绍工程的实施方案,重点阐述了电源SPD各项参数的选定过程和依据,以及SPD多年运行下来的实际检验效果。事实证明,正确配置安装的SPD是能够在恶劣的雷击环境中起到良好的防护作用并达到预期效果,对减少雷电灾害和财产经济损失具有重要作用。     

隔离变压器在电源系统防雷中的应用

分析了危害弱电设备的主要电涌类型及特点,探讨了在实际防雷工程中低压配电系统中常用的氧化锌（ZnO）电涌保护器（SPD）存在启动电压偏高,对耐过电压能力较低的电气电子设备存在对电涌防护不到位的问题;将隔离变压器作为防电涌器件引入到弱电设备防雷工程中,利用初级绕组与次级绕组之间只有电磁耦合,无直接电气通道的特性隔离共模过电压;利用铁芯的磁饱和、磁滞现象抑制和削减雷击感应过电压的差模分量。将隔离变压器用于氧化锌电涌保护器之后作为精保护单元,弥补氧化锌电涌保护器的缺点,使弱电设备得到可靠保护,经实际运用验证了它的防雷效果。     

石油管理站电子设备设施遭雷击分析

本文从专业防雷的角度, 对安装有SPD却仍然年年遭雷击而损坏电气电子设备的雷击事故实例进行了分析, 再次充分说明防雷工程是一项系统工程。其中任一环节设计不完善或被忽略掉, 一旦发生雷击, 电气电子设备就可能遭到毁坏。同时依据现代防雷理论, 指出了程控交换机电源系统雷电防护级数设计不够、信号系统没有安装SPD、机房没有采取屏蔽措施与等电位连接等是石油管理站电气电子设备遭雷击的重要原因。      

低压配电系统浪涌保护器及雷电浪涌防护

介绍在设备电源线路上安装的低压配电系统浪涌保护器 (Surge protective Device简称 SPD)的基本要求及电涌保护系统最常见的元件及浪涌保护器主要的技术参数。为微电子设备及信息系统减少雷电浪涌的危害找出相应的防护措施     

加油站雷电灾害风险评估探讨

文章通过分析加油站所在地区的气象和地理环境、雷暴活动以及加油站内外的各项特征,对加油站进行了雷电灾害风险评估,通过评估出来的人员生命损失的风险值(R1为1.52×10-5)和容许值(R t为10-5)进行比较,确定出需要对该加油站采取防雷措施或采取何种程度的防雷措施,并从安装SPD等级及方法、防火系统、以及内外等电位连接方面提出了减少雷击导致的建筑物或服务设施的可能损失的参考解决方案。     

公路隧道雷电防护研究

通过对太行山区隧道机电设备频遭雷击事件的调研,分析了雷击灾害频发的河北省邢和隧道的地理、气象环境,并对雷击现场进行多次测试研究,对隧道防直击雷和雷电电磁脉冲两方面采取以下5项防雷措施:①建筑物及室外电力设施的直击雷防护,②高压线路的雷电过电压防护,③低压配电及弱电设备的过电压防护,④屏蔽,⑤等电位连结。经过几年的实地验证,防雷措施初见成效。     

高架地铁线（站）防雷若干问题探讨

地铁是机电系统、电气系统和电子系统高度集中的工程建设项目,雷电对地铁各控制系统的功能、对乘客及相关人员的人身安全带来严重的威胁.通过计算北京地铁新城五线高架车站的年预计雷击次数,对地铁在特大型城市中的重要性、发生雷电事故后果严重程度进行分析.结果表明,地铁高架车站(及高架区间)应为第二类防雷建筑物.运行列车遭受雷击可能性分析表明,充分利用高架区间灯杆的高度,在接触轨和走行轨上按一定的间隔安装专用电涌保护器有利于加强和完善列车和牵引电源的雷电防护.分析了在高架桥梁的防雷接地中大量使用地极保护器的利与弊,探讨了通过加强对杂散电流防腐的设计来减少或不使用地极保护器的基本构思.     

电感在两级电涌保护器设计中的应用

介绍了雷电波在遇到串联电感时,不同的时刻折、反射系数会发生变化,雷电波通过它们时将发生波形的改变.雷电波的陡度降低,雷电波的电压幅值也相应降低.根据这一原理,利用ICGS冲击平台进行大规模的试验,通过对实验数据进行对比分析,提出在多级电涌保护器的设计中,采用串联电感的方法可以降低电涌保护器的残压,相对地增加SPD的承受能力,提高电涌保护器的保护效果,对电力系统的防雷保护具有重要意义.     

一种新型信号电涌保护器的设计

信号电涌保护器(信号SPD)是广泛应用于信号系统终端设备的一种雷电防护装置。为了提高其自身元器件安全性和实现故障指示功能,同时考虑到电路的复杂程度和内部结构空间的有限性,本文设计研究了一种新型的信号SPD,该产品使用了高分子正温度系数电阻(PTC)来保护其他的元器件,并增加了集成故障指示器。将该产品进行瞬态抑制二极管(TVS)、串联电阻的过热保护模拟试验以及信号SPD测试标准中的冲击电流、传输特性和过载失效模式3项试验,试验结果表明:新产品具有热保护功能,且参数指标完全满足信号SPD测试标准的要求。同时,产品具有无源的故障指示器,适用于信号可以短时中断的系统。     

初始长连续电流引起的地电位抬升和SPD损坏

在电子电气系统接地领域,地电位抬升对电子设备的破坏效应一直是人们关注的焦点。基于触发闪电技术,开展了地网地电位抬升冲击电涌保护器(surge protective device,SPD)的观测试验,重点分析了触发闪电初始长连续电流过程对SPD的冲击和损坏效应。结果发现,触发闪电注入地网后,闪电的初始长连续电流和继后回击的共同作用下很容易造成额定通流量的SPD损坏,当流经SPD的能量累积达到一定程度时仅初始长连续电流过程也会损坏SPD;冲击SPD的效应与初始长连续电流过程的不同的波形密切相关,当长连续电流过程叠加上升沿较快幅值较大的初始连续电流脉冲(ICCP,initial continuous current pulse)时,流经SPD的能量会迅速增加,是长连续电流过程中SPD损坏的最为关键因子。个例分析发现,当初始长连续电流过程持续时间和平均电流量级达到100 ms和200 A左右,泄放电量为25 C,流经SPD的能量达1000 J左右,易造成标称放电电流20 kA甚至更高的SPD损坏。     

CHARACTERISTICS ANALYSIS OF THE INDUCED OVERCURRENT GENERATED BY CLOSE TRIGGERED LIGHTNING ON THE OVERHEAD TRANSMISSION POWER

Techniques of artificially-triggered lightning have provided a significantly useful means to directly measure various physical parameters of lightning discharge and to conduct research on protection methods of lightning electromagnetic pulses. In this study, using capacitive and resistive dividers, current probes and optical fiber transmission devices, we measured and analyzed the induced overvoltage on the overhead transmission line and the overcurrent through Surge Protective Devices (SPD) when a lightning discharge was artificially triggered nearby on August 12, 2008 at Conghua Field Lightning Experiment Site. The triggered lightning discharge contained an initial current stage and eight return strokes whose peak currents ranged from 6.6kA to 26.4kA. We found that overcurrents through SPD were induced on the power line both during the initial continuous current stage and the return stroke processes. During the return strokes, the residual voltage and the current through the SPD lasted up to the ms (millisecond) range, and the overcurrents exhibited a mean waveform up to 22/69μs with a peak value of less than 2kA. Based on the observed data, simple calculations show that the corresponding single discharge energy was much greater than the values of the high voltage pulse generators commonly used in the experiments regulated for SPD. The SPD discharge current peak was not synchronous to that of the residual voltage with the former obviously lagging behind the latter. The SPD discharge current peak was well correlated with the triggered lightning current peak and the wave-front current gradient. The long duration of the SPD current is one of the major reasons why the SPD was damaged even with a big nominal discharge current.