IEC和IEEE浪涌防护标准文件比较

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IEC和IEEE浪涌防护标准文件比较
相对于其它工业领域,浪涌防护行业出现时间尚不足百年。在这样一个年轻的领域,人们对它的认识仍然存在着差异,而对于世界的各地的用户来说,如何选择合适的浪涌保护器就成为最为关心的问题。
目前,在浪涌保护行业中存在着两大标准制定机构,一个是国际电气技术委员会(IEC) ,另一个是电气电子工程师协会(IEEE)。他们之间虽然既有相似之处,又存在差异。本文将重点讲述两者之间的主要差异。讲述的内容则分为浪涌保护的应用场所和产品特点两个方面。
作为国际机构,IEEE已经有很长的历史。有关浪涌保护的标准文件为 ANSI/IEEE C62.41-48。此标准文件对浪涌保护的各项应用规范做出了规定,其建议的测试波形考虑到了现实世界中电压及电流波动的实际情况,得到了广泛肯定。
IEEE有关浪涌保护的文件包括:
C62.41.1          浪涌环境概述;
C62.41.2          浪涌问题论述;
C62.42            浪涌保护器元件;
C62.44            浪涌保护器的应用;
C62.45            浪涌保护器的测试;
C62.48            系统互动。
一、浪涌保护器的测试波形的比较
IEC和IEEE 采用的测试波形的整体比较:
其中8/20 µs 波形用于短路电流测试,1.2/50 µs 波形和100 kHz  环波用于电压测试。
东方人体区别1:
IEEE对于C,B类浪涌保护器的测试波形称为 8/20 混合波,其构成为1.2/50 µs 的开路电压测试,和8/20 µs的短路电流测试。
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IEEE对于 A类保护器的测试波形为 100kHz的电压环波,用以模仿现实环境中配电系统内部产生的瞬态电压和电磁射频干扰。执行环波测试的依据是:在现实的配电环境中,各类电气电子负载,如电机等传导性设备,逆变器,变频设备没,非线性电子设备,它们的开关和运作都会在线路造成瞬态电压,污染配电系统。据研究表明,内部瞬态电压在配电系统的浪涌污染中占80%以上。它们将严重危害敏感而精密的电子设备,引起设备故障,增加维护维修费用,加速设备老化,和促使设备提早报废。因此,担任电源防护任务的浪涌保护器不仅要有效防护包括雷击在内的外来浪涌冲击,还应该起到抑制有害内生瞬态污染的作用。
然而,在IEC的标准文件中,对于占系统浪涌污染80%的内部瞬态电压没有做出任何论述,更没有制定针对此类问题的任何测试,因此可以认为,执行IEC标准的浪涌保护器从设计上就没有考虑到内部瞬态电压和电磁射频噪声的抑制问题。
区别2:
IEC标准和IEEE标准的最大差异在于对“直击雷”的防护及直接雷击的持续时间的认识。而争议的焦点在于该采用何种测试波形对此类“直击雷”进行模仿。现在我们知道,IEC目前采用的是10/350 波形,
而IEEE 在经过大量调查研究之后,决定仍然采用8/20 波形。
对于配电系统的浪涌防护,IEEE和IEC都按空间的暴露程度划分了三类(IEEE称A,B,C;IEC称 3,2,1)。对于B, A 类环境,IEEE和IEC都推荐采用压敏电阻MOV作为抑制元件,而对于应用于C类环境的浪涌保护器(防护雷击和外部浪涌),IEC和IEEE 却存在着较大的分歧。因此,以上差异体现到具体应用就是:在配电系统的1类(C类)场所,究竟应该采用何种类型的保护器。
二、IEC和IEEE对配电系统的1类(C类)保护器的比较
对于用于此类环境的保护器,IEC标准文件规定的电流测试波形为10/350,并在此基础上建议使用放电管作为浪涌保护器的内部元件。
而IEEE标准文件规定的电流测试波形为8/20,并建议采用压敏电阻MOV为主要元件。
●放电管和压敏电阻 (MOV) 的比较:
单个元件的短路电流的承受能力:放电管  >  MOV
浪涌电流处理时间:长。
原因:
放电管属于开关型的保护器,当它触发时,浪涌电压对其内部的空气进行电离后形成通路,随之将电流导入地下。在导通的过程中,会有电弧放电。但此种保护器在实际应用中存在两个问题:
1在处理大电流放电的时候,灭弧的时间就会很长,而灭弧的时间过长,就可能会使下游断路器跳脱(短路)。
2 开关型的保护器自身消解电流的能力很差(客观上可提高放电管本身的寿命),
因此,被导入地下的大电流几乎没有得到消解,所以它们对配电系统仍然具有严重威胁。其原因在于,在这种情况下,放电管的作用和建筑物避雷器的作用相类似,避雷器通过引雷将雷击导入地下,保护建筑物不受伤害,但是对建筑物内部的配电系统,通信系统起到的实际上是一种“引雷入室”的作用,因为没有经过消解的雷击电流通过地面反击,就能直接威胁到配电系统和通信系统。同理,经过放电管导入地下的雷击电流也几乎没有得到消解,因此,放电管的工作原理对配电系统/通信系统的危害和避雷器如出一辙。
可能的后果:放电管保护依然完好,内部设备却遭到了损坏。
响应时间长,一般在100纳秒以上。
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在放电管响应之前,外部浪涌会直接进入系统,威胁配电系统及其连接设备。而在现实的用电环境中,雷击及其它外部浪涌(比如:公用电网的停电和来电,周边同一用电线路的高功率配电系统的启动和关停)的峰值时间一般为10纳秒,半峰时间一般0. 5ms 到 2000 ms。
发光眼镜允通电压(触发电压):高。
不能处理低于其触发电压、但对配电系统及连接设备仍然有害的浪涌。
保护模式:通常只有一个模式,L-G。
而我们常见的三线4线+地星形线路结构所具有的电气通路有:L-G,L-N,N-G。因此,外部浪涌(包括雷击)仍然有可能通过L-N,N-G,进入配电系统。
优势:单个元件,成本低廉;自身消耗小,使用寿命长。
单个元件的短路电流的承受能力:  MO V < 放电管
浪涌处理时间:短。
金属槽筒原因:
MOV保护器属于限压性保护器,当它触发时,MOV由高阻抗转为低阻抗,并形成电流通路。但是,和放电管将电流导入地下的做法所不同的是:压敏电阻中的金属氧化锌会以牺牲自身的方式对经过浪涌电流进行消解(具体的消解方式为发热,将浪涌电能转为热能,制作工艺精湛的MOV对电流消解比例高达80%—90%),从而确保导入地下的电流保持在安全的范围,不会因为地面反击对配电系统和通信系统造成实质性的危害。
但此种保护器在实际应用中存在问题:
1 通过自我牺牲的方式消解电流会加快元件老化,缩短元件寿命。诺基亚cdma
2 单个元件的电流承受能力比放电管弱。
补偿方式:优秀的MOV保护器一般采用以下方式来提高使用年限和稳定性:
✧改进金属氧化锌的制作工艺,提高耐受性
✧对于需要保护的模式采用MOV元件阵列,使浪涌电流平均分配到每个MOV上,
一方面提高保护器的电流承受能力,另一方面降低或避免元件损耗;
✧提高MOV的制作工艺,最大限度地降低阵列中每个MOV的属性差异,确保电流
的平均分配;
✧采用元件级独立熔丝和热托扣,提高稳定性。如果MOV阵列中任何一个元件开
始老化,它的触发电压将降低于其它MOV元件,因此,就会最先因故障而退出
保护阵列,但由于采用了元件级熔丝和热脱扣,因此能完全消除单点故障对阵
列中的其它元件的影响,从而保证浪涌保护器的正常工作。
✧对各MOV元件采用优质绝缘材料,和使用专利的化学封装技术,确保因老化而
故障的MOV元件能安全推出所在的阵列。

本文发布于:2023-07-30 13:02:02,感谢您对本站的认可!

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标签:电流   系统   保护器   配电
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