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节点文献

论电气设备的电涌防护

 

【作者】 陈祥瑶

【机构】 山东省临沂技师学院

【摘要】

【关键词】
【正文】摘   要:电涌是微秒量级的异常大电流脉冲,其波头时间一般在0.25~20μs,其单位能量一般在2.5~10MJ/Ω。它可使电子设备受到瞬态过电压的破坏。随着电子技术快速发展,集成电路对电压和电流脉冲的敏感程度越来越高,外部电涌过电压和内部电涌已成为电子设备损坏和工作中断的主要因素之一。保证精密电子设备系统能正常工作的基本要求是电涌防护设计应正确并很好的协调配合,以免外部电涌过压及内部电涌所导致的设备损坏。
  关键词: 设备机房 电涌 防护原理 措施分析
  随着电子技术快速发展,集成电路对电压和电流脉冲的敏感程度越来越高,外部电涌过电压和内部电涌已成为电子设备损坏和工作中断的主要因素之一。保证精密电子设备系统能正常工作的基本要求是电涌防护设计应正确并很好的协调配合,以免外部电涌过压及内部电涌所导致的设备损坏。另外,必须选用合格并且品质优秀的产品。
  新建及改扩建工程的重要电气设备机房应采用高品质电源电涌防护器,对整个电气系统提供完善的电涌防护措施,同时语音、数据及图象等金属导体有线传输的弱电网络也应做好电涌防护,这是确保该类设备正常工作的重要技术环节。
  1 电涌的产生。电涌是微秒量级的异常大电流脉冲,其波头时间一般在0.25~20μs,其单位能量一般在2.5~10MJ/Ω。它可使电子设备受到瞬态过电压的破坏。每年半导体器件的集成化都在提高,元件的间距在减小,半导体的厚度也在变薄。这使得电子设备受到瞬态过电压破坏的可能性越来越大。如果一个电涌导致的瞬态过电压超过一个电器设备的承受能力,那么这个电器元件或设备或者被完全破坏,或者使用寿命大大缩短。
  雷电是导致电涌最明显的原因,雷电击中输电线路导致巨大的经济损失。每一次电力公司切换负载而引起的电涌都缩短各种计算机、通讯设备、仪器仪表和PLC的使用寿命。另外,大型电机设备、电梯、发电机、空调、制冷设备等也会引发电涌。UPS也可能被电涌摧毁。
  建筑物顶部的接闪器在防直击雷时可将大部分的放电分流入地,避免建筑物的严重损坏。UPS不间断电源处理电压的严重下降。二者非常有用,但都不能保护计算机免受电涌的破坏,而且UPS本身集中使用了很多微处理器,也有可能被电涌摧毁。
  2 电涌防护原理。电涌防护采用电涌防护器,一般电涌防护器采用MOV技术,它和火花间隙技术是不同的。电涌不能被阻止,因为它包含的能量太强。正是由于这种原因,保护敏感电气设备免受电涌损坏的策略是把电涌从设备分流。理想的电涌防护器在电力线上应是觉察不到的,而当电压达到一定的限值时,应立即动作,分流多余的能量入地。
  3 电气设备机房电涌防护措施分析
  3.1 安装了直击雷防雷设备的电涌防护不可忽视。直击雷防雷设备的作用是接闪,即防止雷电直接击中机房所在建筑物以及接闪器保护范围内的各种金属管线和用电设备。对于在接闪器保护范围外的各种金属导线以及由直击雷所产生的感应雷电和建筑物内所产生的内部电涌是不能保护的。对于由电力故障所产生的部分外部电涌也是不能保护的。这包括:高压/低压动力电源线、部分网络和专用数据通信线被雷电直接击中,建筑物内的感应电动机、备用发电机、中央空调、电梯等产生的内部电涌,电力故障所产生的各种外部电涌,因为静电感应、电磁感应、电位反击等所造成的各种感应雷电等等。因此必须要加装电涌保护器以保护电源线和数据线。
  3.2 机房接地不可等同于设备的电涌防护。机房接地是计算机设备和精密电子设备正常工作的需要。机房接地主要是可以防止静电(如静电荷出现积累,可以从地线泄放掉),这样可以保护机器和人员的安全;另外有些设备接地后才可以正常的工作(不接地会受到电磁干扰、以及无基准点)。所以机房接地并不是用来防止雷电,也是防止不了雷电的,必须要加装电涌保护器才可以防止雷电和内部、外部电涌。
  4 电涌保护分级。我国在机房建设的电涌防护方面有明确的要求,要求所有机房必须要做直击雷电防护和接地网的建设;要求有条件的机房和比较重要的机房必须进行感应雷电的防护。对于最新的计算机机房和通讯机房的建设规范中都明确要求要进行感应雷电的防护;《气象法》中明确要求政府机关和有条件的单位在建设机房时要考虑雷电电涌防护问题;在最新的建筑电气设计规范中,明确要求进行感应雷电的防护;在许多行业的机房建设规范中都有明确的要求(如银行、金融、电信、税务、政府机关、法院、公共市政设施等),必须进行机房的电涌防护。
  5 电涌防护器设置。最大的电涌产生在建筑物外,由雷电和电力公司切换负载所致,这种感应电涌可沿电力线传输,进入建筑物内。电源系统电涌防护器的具体配置应根据供电系统接地型式选择。220/380V供电系统接地型式常采用的有TN—S、IN—C—S、TT、IT四种,各接地型式地供电系统配电箱电涌防护器设置。 交流电源与计算机的电源相连,数据线把计算机与电话线或局域网连接在一起;给计算机提供电源的交流电源线路、将计算机与电话通信网、数据网或其他局域网连接在一起的数据线路,电涌可以通过这些线路破坏性地干扰计算机。因此,与计算机相连的电源和数据线都需要安装电涌防护器。
  结语:电气设备机房的电涌过压及电磁干扰的防护,是保证正常办公、生产、电气设备及人身安全的重要技术手段,是确保精密电子设备运行和信息网络正常运行不可缺少的技术环节。在日常办公和经营活动中的重要作用变得越来越突出和重要。 
  参考文献:
  1. 杨绍胤,杨庆;电涌保护器的应用[J];电气应用;2005年02期
  2.洪展;李健荣;;雷电对石油气站的危害及预防措施[J];气象研究与应用;2007年03期
  3.叶健蕙,车群转;高层建筑的防雷接地措施[J];安装;2003年04期
  • 【发布时间】2016/7/6 17:03:59
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