Principle and application of photovoltaic surge protector

Principe en toepassing van fotovoltaïsche overspanningsbeveiliging

In de afgelopen jaren, met de vooruitgang van wetenschap en technologie, de technologische natie van huishoudelijke apparaten en de verbetering van de stroomvereisten voor elektronische apparatuur, zijn er een groot aantal grootschalige of ultragrootschalige geïntegreerde schakelingen die erg gevoelig zijn voor overspanning in dergelijke elektronische apparatuur, zodat het verlies veroorzaakt door de spanning toeneemt. Gezien deze situatie heeft de "Code for Lightning Protection Design of Buildings" GB50057-94 (editie 2000) hoofdstuk VI - Bliksembeveiliging elektromagnetische puls toegevoegd. Volgens deze eis hebben sommige fabrikanten ook gerelateerde overspanningsbeveiligingsproducten geïntroduceerd, die we vaak overspanningsbeveiligingen noemen. Het is essentieel om een volledig potentiaalvereffeningssysteem op te zetten om elektrische en elektronische systemen te beschermen, inclusief alle actieve geleiders in de beschermingszone voor elektromagnetische compatibiliteit. De fysische kenmerken van ontladingscomponenten in verschillende overspanningsbeveiligingsapparaten hebben voor- en nadelen in praktische toepassingen, dus beveiligingscircuits met meerdere onderdelen worden op grotere schaal gebruikt.
Het kan echter voldoen aan alle technische vereisten van de bliksemstroomafleider die een pulsstroom van 10/350 μs kan geleiden met het hedendaagse technische niveau, de insteekbare overspanningsbeveiliging voor secundaire stroomverdeling, het elektrische stroombeveiligingsapparaat en het stroomfilter. Daarom is de productlijn schaars. Dit productassortiment moet ook afleiders bevatten voor alle circuits, d.w.z. naast voedingen voor meet-, regel-, technische regelcircuits, transmissiecircuits voor elektronische gegevensverwerking en draadloze en bekabelde communicatie, zodat klanten ze kunnen gebruiken.
Er wordt een korte inleiding gegeven tot enkele veelgebruikte overspanningsbeveiligingsproducten en een korte analyse van hun kenmerken en toepasselijke gelegenheden.
1 Potentiaalvereffeningssysteem
Het basisprincipe van overspanningsbeveiliging is dat voorbijgaande overspanning op het moment (microseconde of nanoseconde niveau) optreedt. Er moet een equipotentiaal worden bereikt tussen alle metalen onderdelen in het beschermde gebied. "Equipotentiaal is het gebruik van verbindingsdraden of overspanningsbeveiligingen om bliksembeveiligingsapparatuur, metalen constructies van gebouwen, externe geleiders, elektrische en telecommunicatieapparatuur, enz. aan te sluiten in de ruimte waar bliksembeveiliging vereist is." ("Specificaties voor het ontwerp van bliksembeveiliging van gebouwen") (GB50057-94). "Het doel van potentiaalvereffening is het verminderen van het potentiaalverschil tussen metalen onderdelen en systemen in ruimtes die bliksembeveiliging vereisen" (IEC13123.4). "Lightning Protection Design Code for Buildings" (GB50057-94) bepaalt: "Artikel 3.1.2 Voor gebouwen die zijn uitgerust met bliksembeveiligingsapparatuur, wanneer de bliksembeveiligingsapparaten niet kunnen worden geïsoleerd van andere faciliteiten en mensen in het gebouw, moeten ze equipotentiaalvereffening aannemen." Bij het opzetten van dit potentiaalvereffeningsnetwerk moet ervoor worden gezorgd dat er zo min mogelijk afstand wordt aangehouden tussen de elektrische en elektronische apparatuur die informatie moet uitwisselen en de verbindingsdraden tussen de potentiaalvereffeningsriem.
Volgens de inductiestelling geldt: hoe groter de inductie, hoe hoger de spanning die wordt gegenereerd door de voorbijgaande stroom in het circuit; (U=L·di/dt> De inductantie heeft voornamelijk te maken met de lengte van de draad en heeft weinig te maken met de doorsnede van de draad. Daarom moet het zijn Houd de aardingsdraad zo kort mogelijk. Bovendien kan de parallelle aansluiting van meerdere draden de inductantie van het potentiaalcompensatiesysteem aanzienlijk verminderen. Om deze twee in de praktijk te brengen, is het theoretisch mogelijk om alle circuits die op de potentiaalvereffening moeten worden aangesloten, aan te sluiten. Het is verbonden met dezelfde metalen plaat als de apparatuur. Op basis van het concept van de metalen plaat kan de lijn-, ster- of maasstructuur worden gebruikt wanneer het potentiaalvereffeningssysteem achteraf wordt aangebracht. In principe mag alleen mesh-equipotentialiteit worden gebruikt bij het ontwerpen van nieuwe apparatuur-link-systeem.
2 Sluit de voedingsleidingen aan op het potentiaalvereffeningssysteem
De zogenaamde transiënte spanning of transiënte stroom betekent dat de bestaanstijd slechts microseconden of nanoseconden is. Het basisprincipe van overspanningsbeveiliging is het vaststellen van een equipotentiaal tussen alle geleidende delen in het beveiligde gebied gedurende een korte periode wanneer de voorbijgaande overspanning bestaat. Dergelijke geleidende elementen omvatten ook hoogspanningslijnen in elektrische circuits. Daarom heeft men componenten nodig die sneller reageren dan microseconden, vooral voor elektrostatische ontlading.
Naar sneller dan nanoseconden. Dergelijke elementen zijn in staat om in korte tijdsintervallen machtige stromen tot enkele keren tienduizend ampère te leveren. Winden tot 50 kA worden berekend met pulsen van 10/350 μS onder verwachte blikseminslagomstandigheden. Door middel van een volledige potentiaalvereffening kan snel een potentiaaleiland worden gevormd, en het potentiaalverschil van dit potentiaaleiland tot een afstand kan zelfs oplopen tot honderdduizenden volts. Wat echter essentieel is, is dat in het te beschermen gebied alle geleidende delen kunnen worden geacht bijna gelijke of gelijke potentialen te hebben zonder significante potentiaalverschillen.
3 Installatie en functie van overspanningsbeveiliging
Elektrische componenten van overspanningsbeveiliging zijn onderverdeeld in zacht en complex in termen van responskarakteristieken. Ontladingselementen met harde responseigenschappen zijn onder meer gasontladingsbuizen en ontladingsspleetontladers, ofwel hoekige vonkbruggen op basis van booghaktechnologie of coaxiale ontladingsvonkbruggen. De ontladingselementen die tot de zachte responskarakteristieken behoren, zijn onder meer varistoren en suppressordiodes. (Onze overspanningsbeveiliging is een zwakke reactie.) Het verschil tussen deze componenten is het ontlaadvermogen, de responskarakteristieken en de restspanning. Omdat deze componenten voor- en nadelen hebben, combineren mensen ze in speciale beveiligingscircuits om sterke punten te bevorderen en zwakke punten te vermijden. De meest gebruikte overspanningsbeveiligingen in civiele gebouwen zijn voornamelijk afgeleiders van het type ontladen spleet en afleiders van het varistortype.
Bliksemstromen en post-bliksemstromen vereisen extreem sterke ontladers. Om de bliksemstroom door het potentiaalvereffeningssysteem naar het aardingsapparaat te geleiden, wordt aanbevolen om stroomafleiders met hoekige vonkbruggen te gebruiken volgens de booghaktechniek. Alleen het kan een pulsstroom van 10/350 μs van meer dan 50 kA geleiden en automatische boogdoven realiseren. De nominale spanning van deze producttoepassing kan 400V bereiken. Bovendien zorgt deze afleider er niet voor dat een zekering van 125A doorbrandt wanneer de kortsluitstroom 4kA wordt.
Door de goede prestaties worden de ononderbroken werkingseigenschappen van instrumenten en apparatuur die in het beschermde gebied zijn geïnstalleerd, aanzienlijk verbeterd. Er moet echter op worden gewezen dat niet alleen de stroom met hoge amplitude kan worden verwerkt, maar wat nog belangrijker is, de pulsvorm van de stroom speelt een doorslaggevende rol. Beide moeten tegelijkertijd worden beschouwd. Hoewel de hoekvonkbrug dus ook stromen tot 100 kA kan geleiden, is de pulsvorm korter (8/80 μs). Dergelijke pulsen zijn impulsstroompulsen, die tot oktober 1992 de ontwerpbasis vormden voor de ontwikkeling van de huidige bliksemafleiders.
Hoewel de bliksemstroomafleider een goede ontladingscapaciteit heeft, heeft hij altijd zijn tekortkomingen: de restspanning is maar liefst 2,5 ~ 3,5 kV. Daarom moet de bliksemstroomafleider die in zijn geheel is geïnstalleerd, worden gebruikt in combinatie met andere afleiders.
Dergelijke producten omvatten voornamelijk Limitor MB, Limitor NB-B, LimitorG-B, Limited GN-B van het bedrijf Asia Brown Boffary (ABB); DEHNportMaxi (10/350μs, 50kA/fase), DEHNport255 (10/350μs, 75kA/fase); Duitsland PHOENIX hoek vonkbrug: FLT60-400 (10/350μs, 60kA fase), FLT25-400 (10/350μs, 25kA fase); Schneider's PRF1 overspanningsbeveiliging; De VBF-serie van MOELLER.
Varistors functioneren als veel bidirectionele onderdrukkingsdiodes in serie en parallel en werken als spanningsafhankelijke weerstanden. Wanneer de spanning de gespecificeerde spanning overschrijdt, kan de varistor elektriciteit geleiden; Wanneer de spanning lager is dan de gespecificeerde spanning, geleidt de varistor geen elektriciteit. Op deze manier kan de varistor een perfecte spanningsbeperkende rol spelen. Varistoren werken extreem snel, met responstijden in het lage nanosecondebereik.
De varistor die vaak in de voeding wordt gebruikt, kan stroom geleiden met een limiet van 40kA8/20us puls, dus hij is zeer geschikt voor de tweede trap van de voeding. Maar het is niet ideaal als bliksemstroomafleider. In het document IEC1024-1 van het International Electron Technology Committee is vastgelegd dat de te verwerken lading 10/350 μs is, wat overeenkomt met 20 keer de ladingshoeveelheid in het geval van een puls van 8/20 μs.
( 10/350) μs=20xQ(8/20) μs
Uit deze formule blijkt dat het essentieel is om niet alleen aandacht te besteden aan de amplitude van de ontlaadstroom, maar ook aan de pulsvorm. Het nadeel van de varistor is dat hij gemakkelijk te verouderen is en een hoge capaciteit heeft. Bovendien wordt het diode-element afgebroken. Aangezien in de meeste gevallen een kortsluiting optreedt wanneer de PN-junctie overbelast is, begint de varistor, afhankelijk van hoe vaak deze wordt belast, lekstromen te trekken die fouten kunnen veroorzaken in meetgegevens ongevoelige testcircuits. Tegelijkertijd zal het, vooral bij hoge nominale spanningen, een intense hitte genereren in de baan.
De hoge capaciteit van de varistor maakt het in veel gevallen onmogelijk om hem te gebruiken in signaaltransmissielijnen. De capaciteit en draadinductie vormen een laagdoorlaatcircuit dat het signaal aanzienlijk verzwakt. Maar de demping onder ongeveer 30kHz is te verwaarlozen. Dergelijke producten omvatten voornamelijk ABB's Limitor V, Limited VTS, Limitor VE, Limitor VETS, LimitorGE-S; Vervangbare overspanningsbeveiligingen uit de PRD-serie van Schneider; MOELLER's VR7-, VS7-serie producten; Duitsland DEHNguard385 (8/20μs, 40kA fase), DEHNguard275 (8/20μs, 40kA fase); VAL-MS400ST (8/20μs, 40kA fase), VAL-ME400ST/FM (8/20μs, 40kA/fase) uit PHOENIX, Duitsland; Ma Shen DB30-4A/B (8/20μs, 30kA/fase), DB40-4A/B (8/20μs, 40kA fase).
4 Installeer een overspanningsbeveiliging volgens het overspanningsbeveiligingsschema
Een samenstel (type railmontage, type stopcontact, adapter) dat een enkel beveiligingselement of een gecombineerd beveiligingscircuit bevat dat is geïntegreerd volgens de technische installatieomstandigheden, wordt een ontlader genoemd.
De overspanningsbeveiliging moet in bijna alle gevallen in ten minste twee niveaus worden verdeeld. Zo kan bijvoorbeeld elke afleider met slechts één beveiligingsniveau op verschillende plaatsen in de stroomvoorziening worden geïnstalleerd. Dezelfde afleider kan ook meerdere beschermingsniveaus hebben. Om een adequate overspanningsbeveiliging te bereiken, moeten mensen het bereik van verschillende elektromagnetische compatibiliteitsdivisies beschermen, dit beveiligingsbereik, inclusief van bliksembeveiligingszone 0 overspanningsbeveiligingszone 1 tot 3, totdat de interferentiespanningsbeveiligingszone een hoger serienummer heeft. Beschermingszones voor elektromagnetische compatibiliteit 0 tot 3 zijn ingesteld om schade aan apparatuur als gevolg van hoogenergetische koppeling te voorkomen. De elektromagnetische compatibiliteitsbeveiliging met een hoger serienummer is ingesteld om vervorming en verlies van informatie te voorkomen. Hoe hoger het nummer van de beschermingszone, hoe lager de verwachte storingsenergie en het storingsspanningsniveau. De elektrische en elektronische apparatuur die bescherming nodig heeft, is geïnstalleerd in een zeer effectieve beschermingsring. Zo'n beschermingsring kan voor een enkel stuk elektronische apparatuur zijn, een ruimte met meerdere elektronische soorten apparatuur of zelfs een heel gebouw dat er doorheen gaat. Draden die meestal een ruimteafgeschermde beschermring hebben, worden tegelijkertijd met de randapparatuur van de beschermcirkel aangesloten op de spanningsbeveiligingsafleider.

Laat een antwoord achter