Principle and application of photovoltaic surge protector

Zasada i zastosowanie fotowoltaicznego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego

W ostatnich latach, wraz z postępem nauki i technologii, technologicznym narodem sprzętu AGD i poprawą wymagań dotyczących mocy dla sprzętu elektronicznego, istnieje duża liczba układów scalonych na dużą lub bardzo dużą skalę, które są bardzo wrażliwe na przepięcia wewnątrz takiego sprzętu elektronicznego, dzięki czemu straty spowodowane napięciem rosną. Biorąc pod uwagę tę sytuację, "Kodeks projektowania budynków ochrony odgromowej" GB50057-94 (wydanie 2000) dodał rozdział VI - Impuls elektromagnetyczny ochrony odgromowej. Zgodnie z tym wymogiem niektórzy producenci wprowadzili również powiązane produkty ochrony przeciwprzepięciowej, które często nazywamy ochronnikami przeciwprzepięciowymi. Niezbędne jest stworzenie kompletnego systemu wyrównania potencjałów w celu ochrony systemów elektrycznych i elektronicznych, w tym wszystkich aktywnych przewodów w strefie ochrony kompatybilności elektromagnetycznej. Charakterystyka fizyczna elementów wyładowczych w różnych urządzeniach zabezpieczających przed przepięciami ma zalety i wady w praktycznych zastosowaniach, dlatego obwody zabezpieczające wykorzystujące wiele części są szerzej stosowane.
Może jednak spełnić wszystkie wymagania techniczne odgromnika, który może przewodzić prąd impulsowy 10 / 350μs ze współczesnym poziomem technicznym, wtykowym zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym do wtórnej dystrybucji mocy, urządzeniem zabezpieczającym przed energią elektryczną i filtrem mocy. Dlatego linia produktów jest rzadka. Ponadto w tym asortymencie powinny znaleźć się ograniczniki do wszystkich obwodów, tj. oprócz zasilaczy do obwodów pomiarowych, sterowniczych, regulacji technicznych, obwodów transmisji elektronicznego przetwarzania danych oraz komunikacji bezprzewodowej i przewodowej, tak aby klienci mogli z nich korzystać.
Podano krótkie wprowadzenie do kilku powszechnie stosowanych produktów ochrony przeciwprzepięciowej oraz krótką analizę ich cech i mających zastosowanie okazji.
1 System wyrównania potencjałów
Podstawową zasadą ochrony przeciwprzepięciowej jest to, że przejściowe przepięcie występuje w momencie (na poziomie mikrosekundy lub nanosekundy). Należy uzyskać ekwipotencjał między wszystkimi metalowymi częściami w chronionym obszarze. "Ekwipotencjał to zastosowanie przewodów połączeniowych lub zabezpieczeń przeciwprzepięciowych do łączenia urządzeń odgromowych, metalowych konstrukcji budynków, przewodów zewnętrznych, urządzeń elektrycznych i telekomunikacyjnych itp., w przestrzeni, w której wymagana jest ochrona odgromowa". ("Specyfikacje dla projektowania budynków w zakresie ochrony odgromowej") (GB50057-94). "Celem wyrównania potencjałów jest zmniejszenie różnicy potencjałów między częściami metalowymi a systemami w przestrzeniach wymagających ochrony odgromowej" (IEC13123.4). "Kodeks projektowania odgromowego budynków" (GB50057-94) stanowi: "Artykuł 3.1.2 W przypadku budynków wyposażonych w urządzenia odgromowe, gdy urządzeń odgromowych nie można odizolować od innych obiektów i osób w budynku, należy je Przyjąć wyrównanie potencjałów". Podczas tworzenia tej sieci wyrównania potencjałów należy zwrócić uwagę na zachowanie jak najkrótszej odległości między sprzętem elektrycznym i elektronicznym, który musi wymieniać informacje, a przewodami łączącymi między pasem wyrównawczym.
Zgodnie z twierdzeniem o indukcji, im większa indukcyjność, tym wyższe napięcie generowane przez prąd przejściowy w obwodzie; (U=L·di/dt> Indukcyjność jest głównie związana z długością drutu i ma niewiele wspólnego z przekrojem drutu. Dlatego należy Przewód uziemiający powinien być jak najkrótszy. Ponadto równoległe połączenie kilku przewodów może znacznie zmniejszyć indukcyjność systemu kompensacji potencjału. Aby zastosować te dwa elementy w praktyce, teoretycznie możliwe jest połączenie wszystkich obwodów, które powinny być podłączone do urządzenia do wyrównania potencjałów. Jest podłączony do tej samej metalowej płytki co sprzęt. Opierając się na koncepcji metalowej płyty, struktura liniowa, gwiaździsta lub siatkowa może być stosowana po doposażeniu w system wyrównania potencjałów. Zasadniczo, przy projektowaniu nowego sprzętu należy stosować tylko ekwipotencjalność siatki — system ogniw.
2 Podłącz przewody zasilające do systemu wyrównania potencjałów
Tak zwane napięcie przejściowe lub prąd przejściowy oznacza, że jego czas istnienia wynosi tylko mikrosekundy lub nanosekundy. Podstawową zasadą ochrony przeciwprzepięciowej jest ustanowienie ekwipotencjału między wszystkimi częściami przewodzącymi w chronionym obszarze na krótki czas, gdy występuje przejściowe przepięcie. Do takich elementów przewodzących należą również linie energetyczne w obwodach elektrycznych. Dlatego potrzebne są komponenty, które reagują szybciej niż mikrosekundy, zwłaszcza na wyładowania elektrostatyczne.
Do czasu szybszego niż nanosekundy. Takie pierwiastki są w stanie dostarczać potężne prądy do kilku razy dziesięciu tysięcy amperów w krótkich odstępach czasu. Wiatry do 50 kA są obliczane przy impulsach 10/350 μS w oczekiwanych warunkach uderzenia pioruna. Dzięki kompletnemu urządzeniu do równoważenia potencjałów można szybko utworzyć wyspę ekwipotencjalną, a różnica potencjałów tej wyspy wyrównawczej na odległość może sięgać nawet setek tysięcy woltów. Istotne jest jednak to, że w obszarze, który ma być chroniony, można uznać, że wszystkie części przewodzące mają prawie równe lub równe potencjały bez znaczących różnic potencjałów.
3 Instalacja i funkcja listwy przeciwprzepięciowej
Elementy elektryczne ochrony przeciwprzepięciowej dzielą się na miękkie i złożone pod względem charakterystyki odpowiedzi. Elementy wyładowcze o twardej charakterystyce reakcji obejmują rury wyładowcze gazu i wyładowania szczelinowe, iskierniki kątowe oparte na technologii wycinania łuku lub iskry wyładowcze współosiowe. Elementy wyładowcze należące do charakterystyki odpowiedzi miękkiej obejmują warystory i diody tłumiące. (Nasze zabezpieczenie przeciwprzepięciowe jest słabą reakcją.) Różnica między tymi komponentami polega na zdolności rozładowania, charakterystyce odpowiedzi i napięciu szczątkowym. Ponieważ komponenty te mają zalety i wady, ludzie łączą je w specjalne obwody ochronne, aby promować mocne strony i unikać słabości. Powszechnie stosowanymi zabezpieczeniami przeciwprzepięciowymi w budynkach cywilnych są głównie ograniczniki szczelinowe rozładowywane i ograniczniki warystorowe.
Prądy piorunowe i prądy popiorunowe wymagają wyjątkowo silnych wyładowań. Aby przeprowadzić prąd piorunowy przez układ wyrównania potencjałów do urządzenia uziemiającego, zaleca się stosowanie odgromników prądowych z iskiernikami kątowymi zgodnie z techniką cięcia łuku. Tylko on może przewodzić prąd impulsowy 10/350μs większy niż 50kA i realizować automatyczne gaszenie łuku. Napięcie znamionowe tego produktu może osiągnąć 400 V. Ponadto ogranicznik ten nie spowoduje przepalenia bezpiecznika o natężeniu 125 A, gdy prąd zwarciowy wynosi 4 kA.
Ze względu na dobrą wydajność znacznie poprawia się nieprzerwana charakterystyka pracy instrumentów i sprzętu zainstalowanego w chronionym obszarze. Należy jednak zaznaczyć, że nie tylko prąd o dużej amplitudzie może być przetwarzany, ale co ważniejsze, decydującą rolę odgrywa forma impulsowa prądu. Oba te czynniki należy rozpatrywać jednocześnie. Dlatego, chociaż iskiernik kątowy może również przewodzić prądy do 100 kA, jego forma impulsu jest krótsza (8/80 μs). Impulsy takie są impulsami prądu udarowego, które do października 1992 roku stanowiły podstawę konstrukcyjną do opracowania odgromników prądowych.
Chociaż odgromnik ma dobrą zdolność rozładowywania, zawsze ma swoje wady: jego napięcie szczątkowe wynosi aż 2,5 ~ 3,5 kV. Dlatego, gdy ogranicznik prądu piorunowego jest zainstalowany jako całość, należy go używać w połączeniu z innymi ogranicznikami.
Do takich produktów należą głównie Limitor MB, Limitor NB-B, LimitorG-B, Limited GN-B firmy Asia Brown Boffary (ABB); DEHNportMaxi (10/350μs, 50kA/ faza), DEHNport255 (10/350μs, 75kA/faza); Niemcy iskiernik kątowy PHOENIX: FLT60-400 (10/350μs, faza 60kA), FLT25-400 (10/350μs, faza 25kA); Ochronnik przeciwprzepięciowy PRF1 firmy Schneider; Seria VBF firmy MOELLER.
Warystory działają jak wiele dwukierunkowych diod tłumiących szeregowo i równolegle i działają jak rezystory zależne od napięcia. Gdy napięcie przekroczy określone napięcie, warystor może przewodzić prąd; Gdy napięcie jest niższe niż określone napięcie, warystor nie przewodzi prądu. W ten sposób warystor może pełnić doskonałą rolę ograniczającą napięcie. Warystory działają niezwykle szybko, z czasami reakcji w niskim zakresie nanosekund.
Warystor powszechnie stosowany w zasilaczu może przewodzić prąd o ograniczeniu impulsu 40kA8 / 20us, dzięki czemu jest bardzo odpowiedni do rozładowywania zasilacza drugiego stopnia. Ale nie jest idealny jako ogranicznik prądu piorunowego. W dokumencie IEC1024-1 Międzynarodowego Komitetu Technologii Elektronowej zapisano, że ilość ładunku do przetworzenia wynosi 10/350 μs, co odpowiada 20-krotności wielkości ładunku w przypadku impulsu 8/20 μs.
( 10/350) μs=20xQ(8/20) μs
Z tego wzoru widać, że należy nie tylko zwrócić uwagę na amplitudę prądu rozładowania, ale także zwrócić uwagę na kształt impulsu. Wadą warystora jest to, że łatwo się starzeje i ma dużą pojemność. Ponadto element diodowy jest zepsuty. Ponieważ w większości przypadków zwarcie występuje, gdy złącze PN jest przeciążone, w zależności od tego, jak często jest obciążane, warystor zaczyna pobierać prądy upływowe, które mogą powodować błędy w obwodach testowych niewrażliwych na dane pomiarowe. Jednocześnie, szczególnie przy wysokich napięciach znamionowych, będzie generować intensywne ciepło w trakcie.
Duża pojemność warystora w wielu przypadkach uniemożliwia jego zastosowanie w liniach transmisji sygnałów. Pojemność i indukcyjność przewodu tworzą obwód dolnoprzepustowy, który znacznie tłumi sygnał. Ale tłumienie poniżej około 30kHz jest znikome. Do takich produktów należą głównie Limitor V, Limited VTS, Limitor VE, Limitor VETS, LimitorGE-S firmy ABB; Wymienne ochronniki przeciwprzepięciowe serii PRD firmy Schneider; Produkty MOELLER z serii VR7-, VS7; Niemcy DEHNguard385 firmy DEHN (8/20μs, faza 40kA), DEHNguard275 (8/20μs, faza 40kA); VAL-MS400ST (8/20μs, faza 40kA), VAL-ME400ST/FM (8/20μs, 40kA/faza) z PHOENIX, Niemcy; Ma Shen DB30-4A/B (8/20μs, 30kA/faza), DB40-4A/B (8/20μs, faza 40kA).
4 Zainstaluj listwę przeciwprzepięciową zgodnie ze schematem ochrony przeciwprzepięciowej
Zespół (typ montażu na szynie, typ gniazda elektrycznego, adapter), który zawiera pojedynczy element zabezpieczający lub połączony obwód zabezpieczający zintegrowany zgodnie z technicznymi warunkami instalacji, nazywa się wyładowaniem.
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe w prawie wszystkich przypadkach powinno być podzielone na co najmniej dwa poziomy. Na przykład każdy ogranicznik zawierający tylko jeden poziom zabezpieczeń może być zainstalowany w różnych miejscach w zasilaczu. Ten sam ogranicznik może mieć również wiele poziomów ochrony. Aby uzyskać odpowiednią ochronę przeciwprzepięciową, ludzie będą musieli chronić zakres różnych działów kompatybilności elektromagnetycznej, ten zakres ochrony, w tym od strefy ochrony odgromowej 0 strefy ochrony przeciwprzepięciowej od 1 do 3, aż do momentu, gdy strefa ochrony przed napięciem zakłóceń będzie miała wyższy numer seryjny. Strefy ochrony kompatybilności elektromagnetycznej od 0 do 3 są ustawione tak, aby uniknąć uszkodzenia sprzętu w wyniku sprzężenia o wysokiej energii. Ochrona kompatybilności elektromagnetycznej o wyższym numerze seryjnym jest skonfigurowana tak, aby zapobiec zniekształceniu i utracie informacji. Im wyższy numer strefy ochronnej, tym niższa oczekiwana energia zakłóceń i poziom napięcia zakłóceń. Sprzęt elektryczny i elektroniczny, który wymaga ochrony, jest zainstalowany w bardzo skutecznym pierścieniu ochronnym. Taki pierścień ochronny może być przeznaczony dla pojedynczego sprzętu elektronicznego, przestrzeni z wieloma rodzajami sprzętu elektronicznego, a nawet całego budynku, przez który przechodzi. Przewody, które zwykle mają ekranowany pierścień ochronny, są podłączone do ogranicznika napięcia w tym samym czasie, co urządzenia peryferyjne koła ochronnego.

Odpowiedz