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浪涌保護(hù)器故障安全保護(hù)的作用

一、浪涌保護(hù)器發(fā)生故障的成因分析:
  1.浪涌損傷積累到一定程度造成故障 (老化)   
  2.超過浪涌按捺元件所能承受的電流額度 (瞬時過流)
  3.短時過壓超過浪涌按捺元件所能承受的最大持續(xù)工作電壓:MCOV  (暫態(tài)過電壓) 
  二、為什么必需對浪涌保護(hù)器實行故障保護(hù)
  當(dāng)浪涌保護(hù)器中的按捺元件(MOV)被擊穿,該故障元件所在線路為短路狀態(tài),這時將會對配電系統(tǒng)造成嚴(yán)峻影響。短路電流由配電系統(tǒng)流向失效的浪涌保護(hù)器,會使該元件迅速發(fā)燒,并燃燒起火、甚至炸裂為碎片。因此,必需配備合適的分離裝置使失效的元件和配電系統(tǒng)相分離。
  三、實現(xiàn)浪涌保護(hù)器的故障保護(hù)的分離裝置的分類
  1.按照機能分類:過流保護(hù)、過熱保護(hù)   
  2.按照裝置性質(zhì)分類: 熔絲、斷路器
  3.按照設(shè)置的位置分類:內(nèi)置、外置
  4.內(nèi)置熔絲的數(shù)目級別分類:產(chǎn)品級、元件組級、元件級 (只有多元件保護(hù)器才有此種分級)
  四、浪涌保護(hù)器的故障保護(hù)實際應(yīng)用
  1.在上游加空氣開關(guān)/斷路器
  能實現(xiàn)過流保護(hù),但空開的響應(yīng)時間慢、還存在耦合題目,是最簡樸但遠(yuǎn)不是理想選擇;

 


 

2.在上游加帶熔絲的斷路器
  能實現(xiàn)過流保護(hù),效果比空氣開關(guān)好;斷路器的位置不應(yīng)離保護(hù)器太遠(yuǎn);
 


 


 

3.使用帶內(nèi)置熔絲的保護(hù)器:(單元件產(chǎn)品) 
  能實現(xiàn)過流保護(hù)
 


 


 

詳細(xì)應(yīng)用:單相產(chǎn)品的L-N上設(shè)置一個熔絲;三相產(chǎn)品L1/L2/L3-N上分別設(shè)置一個熔絲
  某些國產(chǎn)歐洲品牌產(chǎn)品有此種設(shè)置,也是單元件產(chǎn)品目前在市場上能見到最好的故障保護(hù)方式。
   (單元件保護(hù)器:每個模式上的浪涌按捺元件只有一個)
  4.使用帶內(nèi)置熔絲的保護(hù)器:熔絲數(shù)目級為產(chǎn)品級 (僅就多元件產(chǎn)品而言)
  能實現(xiàn)過流保護(hù),產(chǎn)品具有一定的不亂性 
  對某個特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個元件(好比6個),并在每一組上設(shè)置一個熔絲;
  某些IEEE尺度的入口產(chǎn)品采用了這種方式


 


 

5.使用帶內(nèi)置熔絲的保護(hù)器:熔絲數(shù)目級為元件組級 (僅就多元件產(chǎn)品而言)
  能實現(xiàn)過流保護(hù),產(chǎn)品具有較好的不亂性 (詳細(xì)要看元件多少和分組比例)
  對某個特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個元件(好比6個),將這些元件分組(好比分成2組),并在每一組上設(shè)置一個熔絲;
  某些IEEE尺度的入口產(chǎn)品采用了這種方式
 


 


 

6.使用帶內(nèi)置熔絲的保護(hù)器:熔絲數(shù)目級為元件級   (僅就多元件產(chǎn)品而言)
  能實現(xiàn)過流保護(hù),產(chǎn)品具有很高的不亂性
  對某個特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個元件,為這個模式上的每一個元件都設(shè)計獨立的熔絲。
  目前只有高真?zhèn)€IEEE尺度的入口產(chǎn)品采用了這種方式


 


 

7.使用帶內(nèi)置熔絲的保護(hù)器:熔絲數(shù)目級為元件級雙重故障保護(hù)  (僅就多元件產(chǎn)品而言)
  能同時實現(xiàn)過流和過熱保護(hù):在確保安全的前提下,產(chǎn)品具有極高的不亂性,能適應(yīng)各種可能泛起的故障題目,是迄今為止存在的故障保護(hù)級別最高一種方式。
對某個特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個元件,為這個模式上的每一個元件的前面串聯(lián)2個熔絲,分別實現(xiàn)過流保護(hù)和過熱保護(hù);其中過熱保護(hù)能很好地避免按捺元件在故障時發(fā)生炸裂。
  目前只有最高真?zhèn)€IEEE尺度的入口產(chǎn)品采用了這種方式,如美制的強士林 (JOSLYN) 保護(hù)器
 


 


 

五、浪涌保護(hù)器內(nèi)部的故障安全保護(hù)的含義
  1.在運行期間,確保保護(hù)器及所有內(nèi)部元件的安全運行,并在發(fā)生故障時使故障部門安全分離; 
  2.保護(hù)器在任何情況下對于周邊環(huán)境完全無污染,不冒煙,不燃燒,不發(fā)生爆炸。
  3.故障保護(hù)應(yīng)達(dá)到的綜合要求應(yīng)該是:在任何前提下, 不會對其它負(fù)載,周邊環(huán)境及人生安全造成損害。
  六、多元件產(chǎn)品實現(xiàn)元件隔離的方式 
  假如保護(hù)器外殼達(dá)到一定防護(hù)等級,好比IP65,可以以為能夠?qū)?nèi)部元件故障引發(fā)的污染物(煙塵,火焰,爆裂碎片)限制在外殼以內(nèi),使周邊設(shè)備不受影響。但假如要確保內(nèi)部的元件在故障時不會影響到內(nèi)部的其它元件和線路,這就要求內(nèi)部元件之間有很好的隔離,這對于多元件產(chǎn)品尤其如斯。
  內(nèi)部元件的隔離需要解決好以下兩個題目:
  1.一方面起到固定保護(hù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及元件的作用,進(jìn)步產(chǎn)品抗震,抗拉伸的能力;
  2.另一方面要能夠某個元件在故障時有足夠的開釋空間,并且能將開釋時產(chǎn)生的污染物(煙塵,火焰,爆裂碎片)限制在一定的范圍之內(nèi),從而確保故障元件的周邊的部門不受影響。 
實際上,要做到以上兩個方面不是輕易的事情,下面我們先容一下現(xiàn)實情況下的詳細(xì)應(yīng)用:
  1.幾乎所有的國產(chǎn)保護(hù)器,包括歐洲品牌的國產(chǎn)保護(hù)器,都回避了這個題目。詳細(xì)情況一般是:IP20,單元件設(shè)計,內(nèi)部沒有采取元件隔離措施;


 


 


  效果:密封差、產(chǎn)品抗震、抗摔的能力有限,受外部環(huán)境的影響大(如:高海拔、塵土、真菌、侵蝕性氣體等),不能適應(yīng)室外安裝;因為外部防護(hù)等級只有20,在遭受大電流沖擊時可能砸裂。
 2.多元件產(chǎn)品內(nèi)部采用環(huán)氧化物密封并完全固定;
  長處: 
     -- 很好地晉升了保護(hù)器的抗震、抗摔的能力;
     -- 可能晉升保護(hù)器的防護(hù)等級,達(dá)到IP66;
     -- 可以使保護(hù)器幾乎不受外部影響,全天候工作;
     -- 有利于內(nèi)部元件的發(fā)燒后的降溫;



 

 

缺點:
        -- 在遭受惡性沖擊的時候,可能產(chǎn)生劇烈爆炸;
          詳細(xì)而言,假如保護(hù)器的Imax是120kA。此類產(chǎn)品在遭受超出其Imax的沖擊時候,多個內(nèi)部元件會被擊穿失效,并泛起炸裂。這時候因為元件被堅硬的環(huán)氧化物封死,炸裂產(chǎn)生的炙熱氣體沒有空間開釋,所以內(nèi)部的多個故障元件只有同密封的環(huán)氧化物一起
炸裂,才能完成開釋,但這種崩潰性的開釋所造成的后果可能不堪設(shè)想。
         總結(jié):此種隔離方式在產(chǎn)品不遭受超出其Imax的惡性沖擊的情況下長短常理想的。但對于可能泛起的惡性沖擊,此種隔離方式存在著重大安全隱患。
  3.多元件產(chǎn)品內(nèi)部采用填沙隔離:用沙狀顆粒(如石英沙)填充內(nèi)部約80%的空間
評價: 避免了“環(huán)氧化物密封”存在的安全隱患
     -- 能較好地晉升保護(hù)器的抗震、抗摔的能力,但不如“環(huán)氧化物密封”;
     -- 能較好地使保護(hù)器幾乎不受外部影響,全天候工作,但不如“環(huán)氧化物密封”;
     -- 能有效地匡助內(nèi)部元件發(fā)燒后的降溫;
     -- 能在保護(hù)器遭受惡性沖擊的時候,可靠地消除故障元件砸裂時的沖擊力,消除砸裂時產(chǎn)生的火弧,能夠讓炙熱氣體低烈度開釋并迅速降溫;
  4.多元件產(chǎn)品內(nèi)部采用填充彈性膠體隔離:用彈性膠體填充內(nèi)部約80%的空間
評價: 是目前為止最佳的元件隔離方式
     -- 能很好地晉升保護(hù)器的抗震、抗摔的能力;
     -- 能很好地使保護(hù)器幾乎不受外部影響,全天候工作;
     -- 能非常有效地匡助內(nèi)部元件發(fā)燒后的降溫;
     -- 能在保護(hù)器遭受惡性沖擊的時候,可靠地消除故障元件砸裂時的沖擊力,消除砸裂時產(chǎn)生的火弧,能夠讓炙熱氣體低烈度開釋并迅速降溫;


 

七、元件分離、隔離措施和保護(hù)器不亂性之間的關(guān)系:多元件產(chǎn)品的挫折
       1.在某特定模式上并聯(lián)的元件數(shù)目越多,在正常工作情況下越不亂可靠;
       2.在某特定模式上設(shè)置的熔絲越多,在故障前提下越能夠進(jìn)步保護(hù)器在故障情況下的生存能力,越能力使保護(hù)器適應(yīng)存在連續(xù)大幅度浪涌電流沖擊的惡劣配電環(huán)境;
       3.元件之間的隔離措施越好,越能夠使保護(hù)器在某特定模式上并聯(lián)的數(shù)目越多;
       4.設(shè)置兩級熔絲增加過熱保護(hù),能很好地避免內(nèi)部按捺元件在故障時發(fā)生炸裂;
       5.實施的辦法越多,數(shù)目等級越高,產(chǎn)品本錢也會越高;
  結(jié)語:在“無端障保護(hù)設(shè)計”和“元件級雙重故障保護(hù)加彈性膠體隔離”之間選擇最適合的產(chǎn)品從完全沒有分離裝置、沒有內(nèi)部元件隔離的單元件保護(hù)器到采用元件級雙重分離裝置并且采用彈性膠體隔離的多元件產(chǎn)品之間有非常大的差距,中間可以劃分出良多的檔次;對于使用浪涌保護(hù)器的終端用戶或者工程設(shè)計職員來說,建議在選擇保護(hù)器時一方面要了解所選擇的保護(hù)器采用了何種故障保護(hù)設(shè)計,另一方也要結(jié)合自己的實際需求,了解使用環(huán)境的詳細(xì)情況(濕度、海拔、污染程度、易燃易爆程度、本身配電環(huán)境、雷擊概率、連接設(shè)備對電源的要求、故障率、運維本錢、故障停工本錢等)綜合考慮各方面因素,從而選擇出最適合的產(chǎn)品。

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