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(guò)浪涌按捺元件所能承受的電流額度 (瞬時(shí)過(guò)流)
3.短時(shí)過(guò)壓超過(guò)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(guò)電壓)
二、為什么必需對(duì)浪涌保護(hù)器實(shí)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(shí)將會(huì)對(duì)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(huì)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(shí)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(jī)能分類:過(guò)流保護(hù)、過(guò)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(jí)別分類:產(chǎn)品級(jí)、元件組級(jí)、元件級(jí) (只有多元件保護(hù)器才有此種分級(jí))
四、浪涌保護(hù)器的故障保護(hù)實(shí)際應(yīng)用
1.在上游加空氣開關(guān)/斷路器
能實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù),但空開的響應(yīng)時(shí)間慢、還存在耦合題目,是最簡(jiǎn)樸但遠(yuǎn)不是理想選擇;
2.在上游加帶熔絲的斷路器
能實(shí)現(xiàn)過(guò)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(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)
詳細(xì)應(yīng)用:?jiǎn)蜗喈a(chǎn)品的L-N上設(shè)置一個(gè)熔絲;三相產(chǎn)品L1/L2/L3-N上分別設(shè)置一個(gè)熔絲
某些國(guó)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(chǎng)上能見(jiàn)到最好的故障保護(hù)方式。
(單元件保護(hù)器:每個(gè)模式上的浪涌按捺元件只有一個(gè))
4.使用帶內(nèi)置熔絲的保護(hù)器:熔絲數(shù)目級(jí)為產(chǎn)品級(jí) (僅就多元件產(chǎn)品而言)
能實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù),產(chǎn)品具有一定的不亂性
對(duì)某個(gè)特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個(gè)元件(好比6個(gè)),并在每一組上設(shè)置一個(gè)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(jí)為元件組級(jí) (僅就多元件產(chǎn)品而言)
能實(shí)現(xiàn)過(guò)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(duì)某個(gè)特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個(gè)元件(好比6個(gè)),將這些元件分組(好比分成2組),并在每一組上設(shè)置一個(gè)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(jí)為元件級(jí) (僅就多元件產(chǎn)品而言)
能實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù),產(chǎn)品具有很高的不亂性
對(duì)某個(gè)特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個(gè)元件,為這個(gè)模式上的每一個(gè)元件都設(shè)計(jì)獨(dú)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(jí)為元件級(jí)雙重故障保護(hù) (僅就多元件產(chǎn)品而言)
能同時(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)流和過(guò)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(jí)別最高一種方式。
對(duì)某個(gè)特定的保護(hù)模式(如L-N)上并聯(lián)的多個(gè)元件,為這個(gè)模式上的每一個(gè)元件的前面串聯(lián)2個(gè)熔絲,分別實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù);其中過(guò)熱保護(hù)能很好地避免按捺元件在故障時(shí)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(qiáng)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(yùn)行期間,確保保護(hù)器及所有內(nèi)部元件的安全運(yùn)行,并在發(fā)生故障時(shí)使故障部門安全分離;
2.保護(hù)器在任何情況下對(duì)于周邊環(huán)境完全無(wú)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(huì)對(duì)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(shí)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(jí),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(shí)不會(huì)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(duì)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(gè)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(gè)元件在故障時(shí)有足夠的開釋空間,并且能將開釋時(shí)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(shí)際上,要做到以上兩個(gè)方面不是輕易的事情,下面我們先容一下現(xiàn)實(shí)情況下的詳細(xì)應(yīng)用:
1.幾乎所有的國(guó)產(chǎn)保護(hù)器,包括歐洲品牌的國(guó)產(chǎn)保護(hù)器,都回避了這個(gè)題目。詳細(xì)情況一般是:IP20,單元件設(shè)計(jì),內(nèi)部沒(méi)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?yàn)橥獠糠雷o(hù)等級(jí)只有20,在遭受大電流沖擊時(shí)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(zhǎng)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(jí),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(diǎn):
-- 在遭受惡性沖擊的時(shí)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(shí)候,多個(gè)內(nèi)部元件會(huì)被擊穿失效,并泛起炸裂。這時(shí)候因?yàn)樵粓?jiān)硬的環(huán)氧化物封死,炸裂產(chǎn)生的炙熱氣體沒(méi)有空間開釋,所以內(nèi)部的多個(gè)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(zhǎng)短常理想的。但對(duì)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(píng)價(jià): 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(shí)候,可靠地消除故障元件砸裂時(shí)的沖擊力,消除砸裂時(shí)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(píng)價(jià): 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(shí)候,可靠地消除故障元件砸裂時(shí)的沖擊力,消除砸裂時(shí)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(jí)熔絲增加過(guò)熱保護(hù),能很好地避免內(nèi)部按捺元件在故障時(shí)發(fā)生炸裂;
5.實(shí)施的辦法越多,數(shù)目等級(jí)越高,產(chǎn)品本錢也會(huì)越高;
結(jié)語(yǔ):在“無(wú)端障保護(hù)設(shè)計(jì)”和“元件級(jí)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(méi)有分離裝置、沒(méi)有內(nèi)部元件隔離的單元件保護(hù)器到采用元件級(jí)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(duì)于使用浪涌保護(hù)器的終端用戶或者工程設(shè)計(jì)職員來(lái)說(shuō),建議在選擇保護(hù)器時(shí)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(jì),另一方也要結(jié)合自己的實(shí)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(duì)電源的要求、故障率、運(yùn)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。