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    电源防雷器的防雷原理

    作者:施工队长    来源:成都系统集成公司    更新时间:2010-7-22 0:52:30    设计指数:          ★★★ 

      业内人士都知道雷电具有很强的破坏性,主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击四种形式。其中又以感应雷和电压反击对弱电设备破坏能力最强。当天空的雷雨产生雷击时,其将携带高负荷雷电脉冲、电压及电流,以电磁波形式无规则释放,从而导致雷区域1~5公里范围内(视雷电波强度而定)所有带金属的导线(如高空架设天线、有线电视电缆、通信电缆、供电系统电缆等),在瞬间内感应到相应强度的脉冲电压及电流,这些电流沿着电器设备上的各种电源电线或信号电缆进入电器设备内部,在雷击电压超过电器设备额定抗电压的瞬间击坏内部器件;主要原因是由于连接在电器上所有电线电缆所带的电压高低不等,高电压就会往低压冲去,形成电流,从而将电器设备局部击坏,造成整个设备系统瘫痪,严重时甚至把整机击毁,甚至触及到人身安全。

      一、雷电的几种防护方法

      ①对直击雷的防护 雷雨云

      对于直击雷可以采用避雷针,其结构如图所示:避雷针由三部份组成:最上部份叫受电端,中间是导电线,下部份是接地体。当雷雨云接近避雷针时,它会感应出大量的异性电荷,通过导电线和受电端向空中放电与雷雨云中的电荷中和减弱雷雨云的电场强度,达到防雷目的。如 受电端果是直击雷,避雷针可以把雷电流引入大地,从而起到保护作用。

      ②对感应雷的防护

      为了防护感应雷对供电线路,传输电缆和架空天线及高层 导电线建筑的破坏,可以在线路上安装碳化硅阀型避雷器或金属氧化物(如氧化锌)避雷器如图所示;对于高层建筑,可将建筑物内的金属设施联合接地;对于非金属屋顶,可加装金属防护网并可靠接地。这些措施虽然有效,但有时也难免遭受雷击,究其原因关键在于存在接地电阻,雷击电 接地体流经接地电阻产生很高电压,仍可将设备击坏,故避雷效果不理想。现在随着社会的进步,特别是电子技术迅速发展,防雷技术也在不断完善和提高。生产避雷器的厂家有增无减,各种类型用途的新型避雷器不断问世。等电位避雷器就是其中之一。

      目前我国虽然有多种防雷技术,但原理不外乎两种方法避雷。

      第一、分合式避雷器采用断开法,在雷击时快速将电源断开,保护设备。优点:工程简单。缺点:雷击时间极短(以纳秒计算),有时还来不及完全断开,雷电脉冲电流已经让电器设备遭到重创,同时当今人们的生活和工作,也不允许电器设备随意断电;因此缺点非常明显,并不能够较好防雷,效果也就可想而知。

      第二、接地式避雷器是利用地泄法,原理:把雷击电流直接引入大地,避免电器受到雷击,但是需要有完善的埋地线工程。优点:几乎不存在技术成份,缺点:会给高层楼宇的住户、或高山、黄土等放电不理想地方的安装带来极大施工不便,这种环境下释放雷电效果也不理想,且年久必将被腐蚀。没有谁会去经常检查地线是否被腐蚀,有时环境也不允,要做到国家标准(阻值≤4欧姆),完全合格的费用几乎都是避雷器本身造价的数倍,甚至几十倍。如果有一种能够同时解决以上的弊端就是非常理想的了。

      二、电位避雷器

      ①避雷器的主要优点

      (A)避雷效果与接地无关,避雷器由于采用“等电位”处理技术,它的避雷效果与设备有否接地无关,从而免去安装传统的避雷器必须接地的麻烦。因此安装简单,使用方便。

      (B)延长电器高设备的使用寿命

      接地虽然电器没有遭受雷击损坏,但雷电脉冲长期冲击电器,致使各元器件电性能会受到一定破坏,影响电视机,电脑等设备的使用寿命。安装等电位避雷器后,对电器设备保护尽忠职守,万无一失。

      (C)体形虽小,但保护设备本事很大

      电器都是因巨大的雷击电流作用下设备或元器件发热而损坏。发热的能量与电阻、电流和作用的时间成正比。雷击时电流虽然很大,但避雷内阻很少作用时间很(8~20微秒),发热量也很少,所以它既能保护设备,它自身也不会被损坏。再说,避雷器因为是电流型的,它能承受很高的雷击电压,只要不超过避雷器所承受的最大电流,即使雷击电压几万伏甚至更高都不怕。

      (E)电源。信号通道同时避雷,一举两得,免维护,既阻燃又防爆。

      (F)具有自动诊断和修改和修复内部故障功能。

      (G)安全警示功能:当防雷器完全损坏后,不输出任何电流,以此警告不能继续使用,这种警示功能是其他防雷器所不具备的

      如果电器设备安装上电位”避雷器之后,在雷击电压超过电器额定电压的瞬间,利用”等电位“技术处理。即使电压高于1万伏,因连接端口的电线或电缆所带的电压伏数相等,电器各端口没有电位差,等于没有电流通过,能量抵消后,电器也就不会被损害,这是其他避雷器所不具备的独到防雷功效。

      我们都见过燕子双脚立在高压线上不被击伤或击毙,不是燕子双脚有高压绝缘功能,而是因为燕子身体任何部位都带上伏数相等的电压,没有电位差,等于没有电流通过,燕子安然无恙。以上两者原理是一样的。

      三、电位、电压及其等电位的基本概念

      大家知道,在没有其它动力作用下,水总是从水位高的地方流向水位低的地。设甲、乙两个相连的水池,中间用阀门“K”隔开,如甲的水位比乙池水位高,如图所示:当我们把阀门“K”打开,甲池里的水就会经过阀门“K”流向乙池,形成水流。这是因为相连的两个水池的水存在着水位差的缘故。水流开始后,甲池里的水位将遂渐降低,而乙池里的水位将相应升高,直到两个水池的水位相等时,甲池不再流向乙池。因此,当甲乙两水池的水位相等时,我们就叫它们为等水位(参考点为水池底)。物体带电后也具有一定的电位,这和水池贮水后有一定水位相似。一般说来,物体所带正电荷越多电位越高;带负电荷越多电位越低。如果我们把两个电位不同的带电体用导线连接起来电位高的带电体的正电荷便向电位,低的那个带电体流去,导线中便产生电流,如图所示:换句话说,要在电路中产生电流就必须在电路的两端有一定的电位差,就是产生电流的原因。在电路中任意两点的电位差称为该两点的电压。


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