Ключові моменти вибору мережевого фільтра та аналіз пов'язаних з ним проблем

Захист від перенапруги – це високоефективний захист кола, який витримує короткочасні зміни високої напруги, імпульси високої енергії, швидкі (10-9 с) зміни імпедансу від початкового високого до низького, а також короткочасні імпульси високої напруги до заданої напруги, ефективно захищаючи обладнання та чутливі пристрої від пошкоджень, забезпечуючи безперебійну роботу кола.

(1) Пристрої захисту від перенапруги поділяються на три рівні
Перший рівень може відводити прямий струм блискавки або величезну енергію, що передається при безпосередньому ударі блискавки в лінію електропередачі. Захист першого рівня повинен бути трифазним імпульсним розрядником блискавки, а його блискавковий потік повинен бути не менше 60 кА. Зазвичай використовується для загального розподілу.
Метою другого ступеня є подальше обмеження значення залишкової напруги перенапруги через розрядник першого ступеня до 1500-2000 В та забезпечення еквіпотенціального з'єднання для lpz1-lpz2. Коли вихідний розрядник живлення від лінії розподільчої шафи використовується як захист другого рівня, слід використовувати розрядник живлення з обмеженням напруги, а його здатність до струму блискавки повинна бути не менше 20 кА.

Мета третього рівня полягає в остаточному захисті обладнання та зниженні значення залишкової напруги перенапруги до рівня менше 1000 В. Як захист третього рівня, це має бути послідовний розрядник з обмеженням напруги, а його здатність до струму блискавки повинна бути не менше 10 кА. Зазвичай використовується для обладнання розподільчого електроживлення.
Для різних розподільчих систем слід вибирати відповідні пристрої захисту від перенапруги, які можна розділити на TN (TN-S, NC, TN-CS), IT та TT.

1) Первинний захист
Мета полягає в тому, щоб запобігти прямому проведенню перенапруги з області lpz0 в область lpz1 та обмежити перенапругу від десятків тисяч до сотень тисяч вольт до 2500-3000 В.
Коли силовий блискавкозахист, встановлений на стороні низької напруги побутового силового трансформатора, використовується як захист першого рівня, це повинен бути трифазний силовий блискавкозахист з комутаційною напругою, а його блискавковий потік повинен бути не менше 60 кА. Цей рівень силового блискавкозахисту повинен бути потужним блискавкозахистом, підключеним між кожною фазою вхідної лінії на вході системи живлення користувача та землею. Викладач Di з онлайн-викладання електротехнічного проектування зазвичай вимагає, щоб цей рівень силового блискавкозахисту мав максимальну ударну здатність понад 100 кА на фазу, а необхідна гранична напруга була менше 1500 В, що називається класичним силовим блискавкозахистом. Ці електромагнітні блискавкозахисту розроблені так, щоб витримувати великий струм блискавки та індуковану блискавку, а також притягувати високоенергетичні імпульсні перенапруги, які можуть відводити велику кількість імпульсного струму на землю. Вони забезпечують лише граничну напругу (коли імпульсний струм протікає через силовий розрядник, максимальна напруга на лінії називається граничною напругою) як захист середнього рівня, оскільки захисний пристрій класу 1 переважно поглинає великий імпульсний струм, і він сам по собі не може повністю захистити чутливе електрообладнання всередині системи живлення.

Розрядник блискавки першого рівня може запобігти блискавковим хвилям 10/350 мкс та 100 кА, досягаючи найвищого стандарту захисту, визначеного IEC.
Технічні вимоги: потік блискавки більше або дорівнює 100 кА (10 / 350 мкс); значення залишкової напруги не повинно перевищувати 2,5 кВ; час реакції менше або дорівнює 100 нс.
2) Вторинний захист
Мета полягає в подальшому обмеженні значення залишкової імпульсної напруги через розрядник першого рівня до 1500-2000 В та реалізації еквіпотенціального з'єднання для lpz1-lpz2.
Коли вихідний розрядник потужності з лінії розподільчої шафи використовується як захист другого рівня, розрядник потужності з обмеженням напруги повинен бути встановлений у місці розподільчої гілки, що забезпечує живлення важливого або чутливого електрообладнання, а його здатність до струму блискавки повинна бути не менше 20 кА. Пане Ді, онлайн-викладач електротехнічного проектування, зазначає, що ці розрядники потужності можуть краще поглинати залишкову енергію перенапруги, що проходить через розрядник перенапруги на вході живлення користувача, і мають чудовий гальмівний ефект на перехідні перенапруги.

Максимальна імпульсна здатність розрядника, що використовується тут, повинна бути понад 45 кА на фазу, а необхідна гранична напруга повинна бути менше 1200 В, що називається розрядником класу II. Як правило, якщо система живлення користувача досягає другого рівня захисту, вона може відповідати вимогам експлуатації електрообладнання.
Захисник класу C використовується для блискавкозахисних розрядників класу II для повного захисту фаз I, фаз I та фаз I, а основні технічні параметри такі: здатність до струму блискавки більше або дорівнює 40 кА (8/20 мкс); пікове значення залишкової напруги не повинно перевищувати 1000 В; час спрацьовування не повинен перевищувати 25 нс.

3) Захист третього рівня
Мета полягає в тому, щоб остаточно захистити обладнання, зменшивши залишкову перенапругу до менш ніж 1000 В, щоб енергія перенапруги не пошкодила обладнання.
Коли силовий блискавкозахист, встановлений на вхідному кінці джерела змінного струму електронного інформаційного обладнання, використовується як захист третього рівня, він повинен бути послідовно обмежувальним силовим блискавкозахистом з обмеженням напруги, а його здатність до струму блискавки повинна бути не менше 10 кА.
Нарешті, вбудований розрядник блискавки може бути використаний у внутрішньому джерелі живлення електрообладнання, щоб повністю усунути невеликі перехідні перенапруги. Пане Ді, онлайн-навчання з електротехнічного проектування, каже, що максимальна ударна здатність розрядника блискавки, що використовується тут, повинна становити 20 кА на фазу або нижче, а необхідна гранична напруга повинна бути менше 1000 В. Для деякого особливо важливого або чутливого електронного обладнання необхідно мати захист третього рівня, який також може захистити електрообладнання від перехідних перенапруг, що генеруються всередині системи. Для випрямляючого джерела живлення, що використовується для обладнання мікрохвильового зв'язку, обладнання мобільних базових станцій зв'язку та радіолокаційного обладнання, слід вибирати розрядники блискавки постійного струму з відповідною робочою напругою як захист без рівня відповідно до потреб захисту їх робочої напруги.

4) Відповідно до рівня витримуваної напруги захищеного обладнання
Якщо дворівневий блискавкозахист може обмежити напругу нижче рівня витримуваної напруги обладнання, потрібен лише дворівневий захист. Якщо рівень витримуваної напруги обладнання низький, може знадобитися чотири або більше рівнів захисту. Сила струму блискавки четвертого рівня захисту повинна бути не менше 5 кА.
(2) Чому запобіжник та автоматичний вимикач повинні бути встановлені перед мережевим фільтром?
Коли пусковий струм, що проходить через мережевий фільтр, перевищує його IMAX, мережевий фільтр вийде з ладу, що призведе до короткого замикання в ланцюзі. Щоб усунути коротке замикання, необхідно встановити автоматичний вимикач або запобіжник. Пане Ді, онлайн-навчання електротехнічному проекту, каже, що кожен удар блискавки призводить до старіння мережевого фільтра. Наприклад, якщо струм існує протягом тривалого часу, мережевий фільтр перегріється та прискорить старіння. У цей час система теплового захисту, автоматичний вимикач або запобіжник, повинна спрацювати, щоб відключити мережевий фільтр, перш ніж він досягне максимально допустимого теплового навантаження.

Вимоги до мережевого фільтра для запобіжника та автоматичного вимикача: при застосуванні 20 стандартних випробувальних імпульсів тривалістю 8/20 мікросекунд та 1,2/50 мікросекунд за номінального струму, мережевий фільтр або запобіжник не спрацює. У разі виходу з ладу мережевого фільтра та короткого замикання має спрацювати мережевий фільтр або запобіжник. Якщо мережевий фільтр є комутаційним модулем, оскільки його режим пошкодження - розімкнуте коло, його можна захистити без мініатюрного автоматичного вимикача та запобіжника.
Як запобіжник, так і автоматичний вимикач можуть використовуватися для покращеного захисту від перенапруги. Характеристики запобіжника; Запобіжник має дві функції захисту: тривалу затримку часу та миттєвий струм з характеристиками зворотного обмеження часу. Пан Ді, онлайн-викладач електротехнічного проектування, використовується як захист від перевантаження та короткого замикання відповідно, тобто плавку вставку необхідно замінити після усунення несправності. Характеристики автоматичного вимикача: автоматичний вимикач має миттєвий струмовий захист та тепловий захист від перевантаження. Після відключення від несправності його можна скинути вручну без заміни компонентів.
Зверніть увагу на різницю між вхідними лініями: мережевий фільтр на 440 В слід вибирати для трифазної п'ятипровідної системи 280 В або трифазної чотирипровідної системи 380 В. Мережевий фільтр на 220 В слід вибирати для однофазної двопровідної системи 220 В або однофазної трипровідної системи 220 В. Крім того, зверніть увагу: рівень захисту вибраного мережевого фільтра на 2 рівень для трифазної 280 В на вхідній лінії житлового будинку; клас 3 для однофазної 220 В.
Після того, як лінія системи TN-CS входить до загального розподільчого щита будівлі, лінія PE поділяється на лінію N та лінію PE. Потрібно лише встановити мережевий фільтр між фазною лінією I та лінією PE.
Перемикач перед фільтром перенапруги може вибирати запобіжник та автоматичний вимикач. Як правило, для IMAX > 40kA слід вибирати 40 ~ 63A, а для IMAX < 40kA — 20 ~ 32A.

(3) Чи є мережевий захист від перенапруги та розрядник блискавки одним і тим самим?
Хоча і захист від перенапруги, і розрядник блискавки мають функцію запобігання перенапрузі, особливо перенапрузі блискавки, вони все ще мають багато відмінностей у застосуванні.
1) Розрядники мають кілька рівнів напруги, від низької напруги 0,38 кВ до надвисокої напруги 500 кВ, тоді як пристрої захисту від перенапруги зазвичай мають лише низьковольтні вироби;

2) Блискавкозахисні пристрої здебільшого встановлюються в первинній системі для запобігання прямому проникненню блискавки, тоді як мережеві фільтри здебільшого встановлюються у вторинній системі, що є додатковим заходом після того, як блискавкозахисний пристрій усуває пряме проникнення блискавки або коли блискавкозахисний пристрій не усуває блискавку;

3) Розрядник блискавки використовується для захисту електрообладнання, а мережевий фільтр здебільшого використовується для захисту електронних приладів або лічильників;
4) Оскільки розрядник підключений до первинної електричної системи, він повинен мати достатні зовнішні ізоляційні характеристики та великі габарити. Оскільки мережевий фільтр підключений до низької напруги, його розмір може бути дуже малим.