什么是電涌
電涌(又稱浪涌)被稱為是瞬態(tài)過電,是電路中出現(xiàn)的一種短暫的電流、電壓波動,在電路中通常持續(xù)時間為微秒級。 220V 電路系統(tǒng)中持續(xù)瞬間(約百萬分之一秒)的 5KV 或 10KV 的電壓波動,即為電涌。電涌的來源有兩類:外部電涌和內部電涌。
外部電涌:最主要來源于雷電,另一個來源是電網中開關操作等在電力線路上產生的過電壓。
內部電涌:經研究發(fā)現(xiàn),低壓電源線上 88%的電涌產生于建筑物內部設備,如:空調、電梯、電焊機、空氣壓縮機、水泵、開關電源、復印機和其它感應性負荷。
雷電電涌遠遠超出了計算機和其它微電子設備所能承受的水平。大多數(shù)情況下,電涌會造成電器設備芯片損壞,或計算誤碼、部件提前老化、數(shù)據(jù)丟失等。即使是一個 20 馬力的小型感應式發(fā)動機的啟動或關閉也會產生 3000V~5000V 的電涌,使和它共用同一配電箱的電子設備受到頻繁的干擾。
欲使設備得到很好的保護,首先應對其所處的環(huán)境、受雷電影響的程度做出客觀的估計,因它與出現(xiàn)過電壓的幅值、概率、網絡結構、設備抗電壓能力、保護水平和接地等有關;防雷工作應作為一項系統(tǒng)工程來考慮,強調全面防護(包括建筑物、傳輸線路、設備和接地等),綜合治理,且要做到科學、可靠、實用和經濟。針對感應雷瞬時能量較大的特點,根據(jù) IEC(國際電工委員會)國際標準對能量逐級吸收的理論,及防護區(qū)間量級分類的原則,需要做多級防護。采用避雷針、避雷帶和避雷網等可防止和減少雷電對建筑物、人身和居室造成的危害。
避雷器的種類基本上分三大類型:
電源避雷器:按電壓的不同,分 220V 的單相電源避雷器和 380V 的三相電源避雷器(安裝時主要是并聯(lián)方式,也有串聯(lián)方式)。 “電源防雷器”并接在電力線路上,可遏制瞬態(tài)過電壓和泄放浪涌電流。從總進線到用電設備端通常配置分為三級,經過逐級限壓和放電,逐步消除雷電能量,保證用電設備的安全。根據(jù)不同的需要可選用“可插拔模塊型”、“端子接線式”和“移動插座式”等品種。
信號型避雷器:多數(shù)用于計算機網絡、通信系統(tǒng)上,安裝的方式是串聯(lián)。 “信號防雷器”接入信號接口后,一方面能切斷雷電進入設備的通路,另一方面能迅速對大地放電,確保信號設備的正常工作。信號防雷器具有多種規(guī)格,分別可用于電話、網絡、模擬通信、 數(shù)字通訊、有線電視及衛(wèi)星天線等設備的防雷,各種設備的輸入口特別是室外引入端,均應安裝信號防雷器。
天饋線避雷器:它適用于有發(fā)射機天線系統(tǒng)和接收無線電信號設備系統(tǒng),連接方式也是串聯(lián)。選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠,重要場所應設置專用的接大地線,切不可將防雷接地線與避雷針接地線并接,且要盡量遠離、分開入地。
接地的幾種方法
接地從字面來看上十分簡單事情,但是對于經歷過電磁干擾挫折的人來說可能是一個最難掌握的技術。實際上在電磁兼容設計中,接地是最難的技術。面對一個系統(tǒng),沒有一個人能夠提出一個絕對正確的接地方案,多少會遺留一些問題。造成這種情況的原因是接地沒有一個很系統(tǒng)的理論或模型,人們在考慮接地時只能依靠他過去的經驗或從書上看到的經驗。但接地是一個十分復雜的問題,在其它場合很好的方案在這里不一定最好。關于接地設計在很大程度上依賴設計師的直覺,也就是他對“接地”這個概念的理解程度和經驗。
接地的方法很多,具體使用那一種方法取決于系統(tǒng)的結構和功能。現(xiàn)在存在的許多接地方法都是來源于過去成功的經驗,這些方法包括:
單點接地:如圖 1 所示,單點接地是為許多在一起的電路提供公共電位參考點的方法,這樣信號就可以在不同的電路之間傳輸。若沒有公共參考點,就會出現(xiàn)錯誤信號傳輸。單點接地要求每個電路只接地一次,并且接在同一點。該點常常一地球為參考。由于只存在一個參考點,因此可以相信沒有地回路存在,因而也就沒有干擾問題。
圖 1 單點和星形接地
多點接地:如圖 2 所示,從圖中可以看出,設備內電路都以機殼為參考點,而各個設備的機殼又都以地為參考點。這種接地結構能夠提供較低的接地阻抗,這是因為多點接地時,每條地線可以盡可能短;并且多根導線并聯(lián)能夠降低接地導體的總電感。在高頻電路中必須使用多點接地,并且要求每根接地線的。長度小于信號波長的 1/20。
圖 2 多點接地
混合接地:混合接地既包含了單點接地的特性,又包含了多點接地的特性。例如,系統(tǒng)內的電源需要單點接地,而射頻信號又要求多點接地,這時就可以采用圖 3 所示的混合接地。對于直流,電容是開路的,電路是單點接地,對于射頻,電容是導通的,電路是多點接地。
圖 3 混合接地
當許多相互連接的設備體積很大(設備的物理尺寸和連接電纜與任何存在的干擾信號的波長相比很大)時,就存在通過機殼和電纜的作用產生干擾的可能性。當發(fā)生這種情況時,干擾電流的路徑通常存在于系統(tǒng)的地回路中。在考慮接地問題時, 要考慮兩個方面的問題,一個是系統(tǒng)的自兼容問題,另一個是外部干擾耦合進地回路,導致系統(tǒng)的錯誤工作。由于外部干擾常常是隨機的,因此解決起來往往更難。
監(jiān)控系統(tǒng)防雷接地方法
1.監(jiān)控系統(tǒng)應有良好的防雷接地,以保證人身安全、設備安全。
2.監(jiān)控設備的工作接地電阻應小于 1Ω。
3.防雷接地應采用專用接地干線。由監(jiān)控控制室引入接地體,專用接地干線采用銅芯絕緣導線或電纜。接地線截面不應小于 20mm2。
4.監(jiān)控系統(tǒng)的接地線不能與強電交流電網零線短接或混接。由控制室引到監(jiān)控系統(tǒng)其他各監(jiān)控設備的接地線,應選用銅芯絕緣軟線,其截面面積不應小于 4mm2。
5.監(jiān)控系統(tǒng)一般可采用單點接地。
6.監(jiān)控系統(tǒng)中三芯電源插座的接地端,應與系統(tǒng)的接地端相連(保護地線)。