Puntos clave da selección do protector contra sobretensións e análise dos problemas relacionados

O protector de sobretensións é un protector de circuíto de alta eficiencia, que soporta altas tensións transitorias, pulsos de alta enerxía, cambios rápidos (10-9 s) desde a alta impedancia orixinal ata a baixa impedancia e pulsos de interferencia de alta tensión transitoria ata a tensión predeterminada, para protexer eficazmente o equipo e os dispositivos sensibles de danos e funcionar no circuíto sen interferencias.

(1) Os dispositivos de protección contra sobretensións divídense en tres niveis
O primeiro nivel pode descargar a corrente continua do raio ou a enorme enerxía transmitida cando a liña de transmisión de enerxía é alcanzada directamente por un raio. A protección de primeiro nivel será un pararraios de fonte de alimentación conmutada de tensión trifásica, e o seu fluxo de raio non será inferior a 60 kA. Xeralmente úsase para a distribución xeral.
O propósito da segunda etapa é limitar aínda máis o valor da sobretensión residual a través do pararraios da primeira etapa a 1500-2000 V e implementar unha conexión equipotencial para lpz1-lpz2. Cando a saída do pararraios da liña do armario de distribución se utilice como protección de segundo nivel, debe utilizarse o pararraios de potencia limitadora de tensión e a súa capacidade de corrente de raio non debe ser inferior a 20 KA.

O propósito do terceiro nivel é protexer finalmente o equipo e reducir o valor da sobretensión residual a menos de 1000 V. Como protección de terceiro nivel, será un pararraios de potencia limitadora de tensión en serie e a súa capacidade de corrente de raio non será inferior a 10 kA. Xeralmente úsase para equipos terminais de distribución de enerxía.
Os diferentes sistemas de distribución deben seleccionar os dispositivos de protección contra sobretensións correspondentes, que se poden dividir en TN (TN-S, NC, TN-CS), it e TT.

1) Protección primaria
O propósito é evitar que a sobretensión se conduza directamente desde a área lpz0 á área lpz1 e limitar a sobretensión de decenas de miles a centos de miles de voltios a 2500-3000v.
Cando o pararraios instalado no lado de baixa tensión do transformador de potencia doméstico se utilice como protección de primeiro nivel, deberá ser un pararraios de potencia de conmutación de tensión trifásica, e o seu fluxo de raios non deberá ser inferior a 60 kA. Este nivel de pararraios de potencia deberá ser un pararraios de potencia de alta capacidade conectado entre cada fase da liña de entrada na entrada do sistema de subministración de enerxía do usuario e a terra. O profesor Di de ensino en liña de deseño eléctrico xeralmente require que este nivel de pararraios de potencia teña unha capacidade de impacto máxima de máis de 100 kA por fase e que a tensión límite requirida sexa inferior a 1500 V, o que se denomina pararraios de potencia de nivel clásico. Estes pararraios electromagnéticos están deseñados para soportar a gran corrente de raios e raios inducidos e atraer sobretensións de alta enerxía, que poden desviar unha gran cantidade de corrente de sobretensión á terra. Só proporcionan a tensión límite (cando a corrente de impulso flúe a través do pararraios, a tensión máxima na liña chámase tensión límite) como protección de nivel medio, porque o protector de nivel clásico absorbe principalmente a gran corrente de sobretensión e, por si só, non poden protexer completamente os equipos eléctricos sensibles dentro do sistema de subministración de enerxía.

O pararraios de primeiro nivel pode evitar ondas de raio de 10/350 µs e 100 kA, alcanzando o estándar de protección máis alto especificado pola IEC.
A referencia técnica é: o fluxo do raio é maior ou igual a 100 kA (10/350 µs); o valor da tensión residual non debe ser superior a 2,5 kV; o tempo de resposta é menor ou igual a 100 ns.
2) Protección secundaria
O obxectivo é limitar aínda máis o valor da sobretensión residual a través do pararraios de primeiro nivel a 1500-2000 V e implementar unha conexión equipotencial para lpz1-lpz2.
Cando a saída do pararraios da liña do armario de distribución se utilice como protección de segundo nivel, o pararraios limitador de tensión instalarase no lugar de distribución derivado que subministre enerxía a equipos eléctricos importantes ou sensibles, e a súa capacidade de corrente de raio non será inferior a 20 KA. O Sr. Di, ensino en liña de deseño eléctrico, dixo que estes pararraios poden absorber mellor a enerxía residual de sobretensión que pasa polo pararraio na entrada da fonte de alimentación do usuario e teñen un excelente efecto inhibitorio sobre a sobretensión transitoria.

A capacidade máxima de impulso do pararraios empregado aquí debe ser superior a 45 kA por fase e a tensión límite requirida debe ser inferior a 1200 V, o que se denomina pararraios de clase II. En xeral, se o sistema de alimentación do usuario alcanza o segundo nivel de protección, pode cumprir os requisitos de funcionamento dos equipos eléctricos.
O protector de clase C adóptase para o pararraios de clase II para a protección de modo completo da fase I, fase I e fase I, e os principais parámetros técnicos son: a capacidade de corrente do raio é maior ou igual a 40 ka (8/20 µs); o valor máximo da tensión residual non debe ser superior a 1000 V; o tempo de resposta non debe ser superior a 25 ns.

3) Protección de terceiro nivel
O propósito é protexer finalmente o equipo reducindo a sobretensión residual a menos de 1000 V, de xeito que a enerxía de sobretensión poida danar o equipo.
Cando se utilice como terceiro nivel de protección o pararraios instalado no extremo de entrada da fonte de alimentación CA dun equipo de información electrónica, deberá ser un pararraios de potencia con limitación de tensión en serie e a súa capacidade de corrente de raio non deberá ser inferior a 10 kA.
Finalmente, pódese usar un pararraios integrado na fonte de alimentación interna dos equipos eléctricos para eliminar completamente as pequenas sobretensións transitorias. O Sr. Di, ensino en liña de deseño eléctrico, a capacidade máxima de impacto do pararraios usado aquí debe ser de 20 KA por fase ou inferior, e a tensión límite requirida debe ser inferior a 1000 V. Para algúns equipos electrónicos particularmente importantes ou sensibles, é necesario ter a protección de terceiro nivel, e tamén pode protexer o equipo eléctrico da sobretensión transitoria xerada dentro do sistema. Para a fonte de alimentación do rectificador utilizada para equipos de comunicación por microondas, equipos de comunicación de estacións base móbiles e equipos de radar, os pararraios de alimentación de CC cunha tensión de traballo axeitada deben seleccionarse como protección non nivelada segundo as necesidades de protección da súa tensión de traballo.

4) Segundo o nivel de tensión soportada do equipo protexido
Se a protección contra raios de dous niveis pode limitar a tensión por debaixo do nivel de tensión soportada do equipo, só se require unha protección de dous niveis. Se o nivel de tensión soportada do equipo é baixo, poden ser necesarios catro ou máis niveis de protección. A capacidade de corrente de raio do cuarto nivel de protección non debe ser inferior a 5 ka.
(2) Por que se debe instalar un fusible e un disyuntor diante do protector contra sobretensións?
Cando a corrente de irrupción que pasa polo protector contra sobretensións é maior que o seu IMAX, este avaríarase e fallará, o que provocará un curtocircuíto no circuíto. Para cortar o curtocircuíto, é necesario instalar un disxuntor ou un fusible. Segundo o Sr. Di, profesor de deseño eléctrico en liña, cada raio provocará o envellecemento do protector contra sobretensións. Por exemplo, se a corrente existe durante moito tempo, o protector contra sobretensións sobrequentarase e acelerará o envellecemento. Neste momento, o sistema de protección térmica do disxuntor ou fusible debe actuar para desconectar o protector contra sobretensións antes de que este alcance a temperatura máxima permitida.

Requisitos do protector contra sobretensións para fusibles e disyuntores: cando se aplican 20 pulsos de proba estándar de 8/20 microsegundos e 1,2/50 microsegundos baixo a corrente nominal, o disyuntor ou fusible non se disparará. Cando o protector contra sobretensións se avaría e entra en curtocircuíto, o disyuntor ou fusible debe actuar. Se o protector contra sobretensións é un módulo de conmutación, debido a que o seu modo de dano é circuíto aberto, pódese protexer sen disyuntor miniatura nin fusible.
Tanto o fusible como o disyuntor pódense usar como protección superior do protector contra sobretensións. Características do fusible: o fusible ten dúas funcións de protección: retardo de longo prazo e corrente instantánea con características de límite de tempo inverso. O Sr. Di, ensino en liña de deseño eléctrico, úsase como protección contra sobrecargas e curtocircuítos respectivamente, é dicir, o fusible debe substituírse despois dunha fusión por fallo. Características do disyuntor: o disyuntor ten protección contra corrente instantánea e protección térmica contra sobrecargas. Despois da desconexión por fallo, pódese reiniciar manualmente sen substituír compoñentes.
Observe a diferenza entre as liñas de entrada: o protector de sobretensións de 440 V debe seleccionarse para un sistema trifásico de cinco cables a 280 V ou para un sistema trifásico de catro cables a 380 V. O protector de sobretensións de 220 V debe seleccionarse para un sistema monofásico de dous cables a 220 V ou para un sistema monofásico de tres cables a 220 V. Ademais, teña en conta que o nivel de protección do protector de sobretensións seleccionado é o nivel 2 para trifásico de 280 V na liña de entrada do edificio residencial; grao 3 para monofásico de 220 V.
Despois de que a liña do sistema TN-CS entre na caixa de distribución xeral do edificio, a liña de enchufe divídese en liña N e liña PE. Só é necesario instalar un protector contra sobretensións entre a liña de fase I e a liña de enchufe.
O interruptor situado diante do protector contra sobretensións pode seleccionar o fusible e o disyuntor. En xeral, débense seleccionar de 40 a 63 A para IMAX > 40 ka e de 20 a 32 A para IMAX < 40 ka.

(3) Son o mesmo un protector contra sobretensións e un pararraios?
Aínda que tanto o protector de sobretensións como o pararraios teñen a función de previr as sobretensións, especialmente as sobretensións dos raios, aínda teñen moitas diferenzas na aplicación.
1) Os pararraios teñen varios niveis de tensión, que van desde 0,38 kV de baixa tensión ata 500 kV de alta tensión, mentres que os dispositivos de protección contra sobretensións xeralmente só teñen produtos de baixa tensión;

2) Os pararraios instálanse principalmente no sistema primario para evitar a invasión directa da onda do raio, mentres que os protectores contra sobretensións instálanse principalmente no sistema secundario, que é unha medida suplementaria despois de que o pararraios elimine a invasión directa da onda do raio ou cando o pararraios non elimine a onda do raio;

3) O pararraios úsase para protexer os equipos eléctricos e o protector de sobretensións úsase principalmente para protexer instrumentos electrónicos ou contadores;
4) Dado que o descargador está conectado ao sistema eléctrico primario, debería ter un rendemento de illamento externo suficiente e un tamaño de aspecto grande. Debido a que o protector contra sobretensións está conectado a baixa tensión, o tamaño pode ser moi pequeno.