Jika anda bekerja di sekitar sistem elektrik cukup lama, anda mula memupuk rasa hormat yang sihat terhadap kilat. Bukan jenis rasa hormat yang romantik yang dimiliki orang apabila mereka melihat ribut melanda pergunungan. Jenis praktikal, jenis yang membuatkan anda -semak semula sambungan pembumian anda sebelum kerja dan tanya jurutera tapak sama ada talian pengedaran berjalan di atas atau di bawah tanah.
Penangkap kilat adalah salah satu peranti yang kebanyakan orang di luar industri elektrik tidak pernah terfikir, walaupun mereka secara senyap-senyap melindungi hampir setiap bangunan, pencawang dan menara komunikasi di dunia. Artikel ini menghuraikan sifatnya, cara ia berfungsi, jenis yang wujud, dan sebab pilihan penangkap lebih penting daripada yang disedari oleh banyak pembeli.
Penangkap kilat
Apa Yang Dilakukan Penangkap Kilat
Pada terasnya, penangkap kilat ialah peranti pengehad voltan-. Ia terletak bersambung antara konduktor elektrik dan tanah, tidak melakukan apa-apa di bawah keadaan operasi biasa. Apabila lonjakan tiba, sama ada daripada sambaran petir terus pada talian kuasa atau daripada lonjakan voltan yang berlaku apabila pengubah besar dimatikan, penangkap diaktifkan, mewujudkan laluan rintangan-rendah sementara ke tanah dan menyalurkan tenaga lonjakan dari segala-galanya di hilir. Apabila lonjakan telah berlalu dan voltan talian turun kembali kepada normal, penangkap kembali ke keadaan tidak aktifnya.
Bahagian terakhir itu perlu diperhatikan. Tidak seperti fius, yang mengorbankan dirinya untuk melindungi litar, penangkap yang dinilai dengan betul direka untuk mengendalikan kejadian lonjakan berulang tanpa terbakar. Ia ditetapkan semula secara automatik, dan dalam kebanyakan kes peralatan yang dilindunginya tidak pernah mencatatkan apa-apa yang berlaku.
Perbandingan yang saya rasa paling berguna ialah longkang di dalam singki. Air mengalir masuk pada kadar normal, dan longkang terus mengalir tanpa sebarang usaha. Tetapi apabila seseorang membuang baldi penuh ke dalam sekali gus, longkang mengendalikan lonjakan mendadak dan sinki tidak melimpah. Penangkap adalah longkang. Transformer, suis, elektronik sensitif di dalam bangunan adalah sinki.
Di mana Nama Menjadi Mengelirukan
Salah satu perkara pertama yang orang ramai hadapi apabila mereka mula menyelidik topik ini ialah timbunan terminologi yang bertindih. Penangkal kilat, penangkap lonjakan, pelindung lonjakan, pengalih lonjakan, pengasing kilat. Istilah ini kadangkala digunakan secara bergantian, dan kadangkala ia bermaksud perkara yang benar-benar berbeza bergantung pada siapa yang bercakap dan dalam konteks apa.
Berikut ialah cara praktikal untuk memikirkan perbezaan:
Batang petir (secara teknikal dipanggil terminal udara) ialah peranti luaran yang dipasang di bahagian atas struktur. Tugasnya adalah untuk memintas mogok terus dan memberikan arus laluan terkawal ke tanah melalui konduktor ke bawah. Ia melindungi struktur bangunan daripada terbakar atau rosak secara fizikal. Ia tidak melakukan apa-apa untuk peralatan elektrik di dalamnya.
Penangkap kilat dalam erti kata tradisional merujuk kepada peranti yang dipasang pada menara penghantaran dan talian pengedaran luar. Ini memintas tenaga lonjakan bergerak di sepanjang garisan dan mengalihkannya sebelum ia mencapai pencawang atau bangunan. Dalam banyak reka bentuk, penangkap tidak membuat hubungan langsung dengan konduktor talian. Ia terletak selari dan hanya diaktifkan apabila voltan mendaki melepasi ambang yang ditetapkan.
Penahan lonjakan atau pelindung lonjakan dipasang di dalam bangunan, biasanya di panel elektrik utama. Ia mengendalikan transien voltan lampau yang telah berjaya menembusi lapisan perlindungan luar.
Perlindungan lengkap memerlukan ketiga-tiganya. Batang kilat tanpa penangkap pada talian masuk masih menyebabkan sistem elektrik terdedah kepada lonjakan yang dibawa sepanjang konduktor. Penangkap pada baris tanpa panel-pelindung lonjakan tahap meninggalkan batu terakhir tanpa perlindungan. Melangkau penangkal petir sepenuhnya bermakna serangan terus ke atas bangunan boleh mengatasi segala-galanya. Setiap lapisan mengendalikan ancaman yang berbeza, dan ia bertujuan untuk bekerjasama.
Cara Peranti Berfungsi Di Dalam
Kebanyakan penangkap kilat moden dibina di sekeliling varistor oksida logam, biasanya dipanggil MOV. Bahan aktif ialah zink oksida, dimampatkan ke dalam cakera dan disusun di dalam perumahan penangkap. Zink oksida mempunyai sifat yang berguna: rintangan elektriknya berubah secara mendadak bergantung pada voltan yang dikenakan padanya.
Pada voltan talian biasa, zink oksida memberikan rintangan yang sangat tinggi. Hampir tiada arus mengalir melaluinya, dan penangkap secara berkesan tidak dapat dilihat oleh litar. Apabila lonjakan menolak voltan melebihi paras perlindungan penangkap, rintangan zink oksida menurun dengan beberapa susunan magnitud dalam mikrosaat. Banjir semasa melalui penangkap dan ke dalam tanah, memintas peralatan yang dilindungi. Apabila lonjakan tamat dan voltan kembali normal, rintangan naik semula, dan penangkap menjadi senyap semula.
Reka bentuk terdahulu menggunakan celah percikan dan cakera silikon karbida berbanding zink oksida, dan anda masih akan menemuinya dalam pemasangan yang lebih lama. Penangkap celah rod, sebagai contoh, hanyalah dua batang logam yang diletakkan rapat dengan celah udara kecil di antaranya. Apabila voltan menjadi cukup tinggi, udara terion dan percikan api melompat celah, menyediakan laluan nyahcas. Mudah dan teguh, tetapi tidak tepat, dan arka tidak padam dengan bersih, yang boleh menyebabkan-mengikuti masalah dalam sistem. Penahan jenis injap-menambah blok karbida silikon untuk membantu mengehadkan arus ikutan selepas lonjakan, menambah baik reka bentuk jurang rod sementara masih kurang daripada apa yang akan ditawarkan oleh teknologi MOV.
Jadual di bawah memberikan perbandingan pantas jenis penangkap utama yang mungkin anda hadapi:
| taip | Prinsip Operasi | Julat Voltan | Penggunaan Biasa |
|---|---|---|---|
| Jurang Batang | Pengionan udara merentasi jurang tetap | Rendah hingga sederhana | Perlindungan transmisi asas, sistem lama |
| Jurang Tanduk | Arka padam apabila jurang semakin melebar | Sederhana | Pengedaran luar bandar, pencawang warisan |
| Jenis Injap (SiC) | Had silikon karbida mengikut arus selepas kebakaran jurang | Sederhana hingga tinggi | Perlindungan grid warisan |
| Oksida Logam (MOV) | Varistor ZnO, tiada jurang percikan, penetapan semula-sendiri | Rendah kepada lebih-tinggi | Pencawang moden, talian pengedaran, papan panel |
| Penahan Kilat Polimer | Teras MOV dengan perumah getah silikon | Pengagihan kepada voltan tinggi | Garis luar, persekitaran pantai dan perindustrian |
| Kelas Stesen | MOV{0}}berkapasiti tinggi, penyerapan tenaga maksimum | Sangat tinggi kepada ultra-tinggi | Pencawang besar, perlindungan penjana |
Mengapa Bahan Perumahan Bukan Butiran Kecil
Untuk kebanyakan abad kedua puluh, perumah penahan kilat dibuat daripada porselin atau kaca yang dikeraskan. Kedua-dua bahan melakukan kerja dengan secukupnya dalam persekitaran yang bersih dan stabil. Tetapi mencukupi tidak sama dengan ideal, dan pengalaman lapangan selama beberapa dekad menjelaskan batasannya.
Porselin adalah berat. Pada menara penghantaran yang berjalan melalui rupa bumi yang sukar, berat penangkap porselin bertambah. Lebih penting lagi, porselin berkecai dengan kuat apabila peranti gagal dalam keadaan lonjakan yang melampau. Perumahan porselin yang meletup pada struktur pencawang hidup mewujudkan bahaya yang serius bagi sesiapa yang bekerja berdekatan dan boleh mencetuskan kerosakan sekunder pada peralatan di sekelilingnya.
Kaca mempunyai masalah yang sama. Kedua-dua bahan juga mengumpul pencemaran dari semasa ke semasa, terutamanya di kawasan pantai yang mendapan semburan garam di permukaan, atau berhampiran tapak perindustrian di mana bahan cemar kimia adalah perkara biasa. Permukaan porselin atau kaca yang kotor boleh menghasilkan kekonduksian yang mencukupi untuk menyebabkan kilatan kilat semasa cuaca basah, yang menggagalkan tujuan mempunyai penangkap di tempat pertama.
Peralihan kepada perumah polimer, khususnya komposit getah silikon, menangani kebanyakan isu ini dengan cara yang praktikal. APenahan Kilat Polimerlazimnya mempunyai berat 80 hingga 90 peratus kurang daripada unit porselin dengan penarafan voltan yang sama. Permukaan getah silikon secara semula jadi hidrofobik, bermakna manik air daripada merebak ke dalam filem konduktif nipis. Sifat hidrofobik ini pulih walaupun selepas permukaan telah tercemar dan dibersihkan, yang merupakan ciri yang tidak ada pada bahan seramik.
Apabila penangkap polimer gagal, ia gagal dengan cara terkawal. Perumahan retak atau bolong dan bukannya meletup. Itu penting dari segi keselamatan kakitangan dan mencegah kerosakan melata pada peralatan berdekatan.
Tiada satu pun daripada ini bermakna penangkap porselin adalah usang. Mereka masih berfungsi dengan pasti dalam banyak pemasangan sedia ada, dan terdapat aplikasi yang sifat termanya menawarkan kelebihan. Tetapi untuk pembinaan baharu, terutamanya pada talian pengedaran luar dalam persekitaran yang mencabar, kes kejuruteraan untuk perumahan polimer sukar dipertikaikan.
VICTORY Polimer Penahan Kilat
Pemasangan dan Pembumian
Penangkap yang tidak dibumikan dengan betul tidak benar-benar melindungi apa-apa. Peranti boleh mengalihkan arus lonjakan ke dalam terminal tanah semahunya, tetapi jika elektrod tanah mempunyai rintangan yang tinggi atau konduktor yang menyambungkan penangkap ke tanah terlalu panjang, tenaga lonjakan tidak akan hilang dengan cepat dan voltan yang merosakkan masih akan muncul di seluruh peralatan yang dilindungi.
Konduktor pembumian hendaklah sesingkat dan terus yang mungkin. Setiap meter tambahan konduktor menambah kearuhan, yang diterjemahkan kepada voltan tambahan di bawah keadaan lonjakan. Elektrod tanah itu sendiri, sama ada rod terdorong, plat tertimbus atau elektrod-konkrit bersalut dalam asas bangunan, perlu mencapai rintangan yang cukup rendah untuk memenuhi keperluan perlindungan sistem. Dalam kebanyakan aplikasi pengedaran, ini bermakna rintangan tanah 10 ohm atau kurang, dan dalam pemasangan elektronik sensitif sasaran selalunya di bawah 1 ohm.
Di pencawang, penahan dipasang pada setiap terminal transformer dan pada setiap talian masuk dan keluar. Kedudukan ini memastikan lonjakan yang bergerak di sepanjang mana-mana talian dipintas sebelum ia boleh mencapai belitan pengubah, yang merupakan antara komponen yang paling mahal dan paling tidak boleh diganti dalam pencawang. Dalam bangunan kediaman dan komersial ringan, keseluruhan-penangkap bangunan di panel pintu masuk perkhidmatan ialah pendekatan standard, kadangkala ditambah dengan-titik-penggunaan peranti pada peralatan sensitif seperti pelayan atau instrumen perubatan.
Memilih Penangkap yang Tepat
Memilih penangkap dari rak berdasarkan penarafan voltan sahaja adalah kesilapan biasa. Beberapa parameter perlu sepadan dengan aplikasi.
Voltan kendalian berterusan (COV) mestilah sekurang-kurangnya sama dengan voltan berterusan maksimum yang akan dilihat oleh penangkap semasa operasi sistem biasa, termasuk sebarang kenaikan voltan yang berlaku semasa keadaan kerosakan. Mengecilkan saiz COV membawa kepada pelarian haba, di mana penangkap panas di bawah voltan normal dan akhirnya gagal.
Penarafan tenaga menentukan berapa banyak tenaga lonjakan yang boleh diserap oleh penangkap tanpa rosak. Peranti yang menghadapi serangan tenaga-yang kerap atau tinggi, seperti penangkap pada talian penghantaran puncak bukit yang terdedah, memerlukan kelas tenaga yang lebih tinggi daripada yang melindungi panel dalam dalam persekitaran-pendedahan rendah.
Tahap perlindungan, dinyatakan sebagai voltan baki pada arus nyahcas terkadar, menentukan berapa banyak voltan yang sebenarnya akan dilihat oleh peralatan yang dilindungi semasa lonjakan. Voltan sisa yang lebih rendah bermakna perlindungan yang lebih baik untuk peralatan sensitif, tetapi juga biasanya bermakna harga yang lebih tinggi. Tahap perlindungan perlu dipadankan dengan penarafan tahan impuls apa sahaja yang berada di hiliran.
Barisan produk Penangkal Kilat Polimer menangani banyak keperluan pemilihan ini merentas julat voltan yang luas dan untuk aplikasi pengedaran luar gabungan teknologi MOV dan perumah getah silikon meliputi kebanyakan perkara yang dicari oleh pengendali grid moden dari segi prestasi, berat dan kebolehpercayaan jangka panjang-dalam persekitaran yang sukar.
Nota tentang Piawaian
Penangkap yang dimaksudkan untuk aplikasi utiliti dan industri diuji terhadap IEC 60099 atau IEEE C62, bergantung pada pasaran. Piawaian ini merangkumi segala-galanya daripada ujian tugas operasi yang mensimulasikan sambaran kilat berulang kepada ujian pencemaran yang mendedahkan perumahan kepada kabus garam dan bahan cemar industri dalam tempoh yang lama. Membeli penangkap yang membawa pensijilan mengikut piawaian ini bukan pilihan dalam kebanyakan aplikasi profesional. Ia adalah satu-satunya cara untuk mempunyai keyakinan bahawa peranti akan benar-benar berkelakuan seperti yang didakwa apabila lonjakan sebenar tiba.
Membeli penangkap yang tidak disahkan untuk menjimatkan wang pada skim perlindungan pencawang adalah ekonomi palsu. Kos pemasangan transformer atau suis yang gagal akan mengurangkan kos penangkap berkali-kali ganda.
Fikiran Penutup
Perlindungan kilat adalah salah satu bidang yang kejuruteraan difahami dengan baik dan alat untuk melakukan kerja dengan betul wujud dan tersedia secara meluas. Kebanyakan kegagalan dalam perlindungan kilat bukan disebabkan oleh teknologi yang tidak mencukupi tetapi dari sudut yang dipotong semasa reka bentuk atau pemasangan, produk yang salah dinyatakan untuk alam sekitar, atau sistem pembumian diabaikan kerana ia tidak kelihatan dan tidak menarik.
Penangkap kilat dipasang dengan betul, di lokasi yang betul, dengan penilaian yang betul, dan disambungkan ke tanah yang kukuh, akan melindungi infrastruktur elektrik selama beberapa dekad tanpa penyelenggaraan. Itu adalah pulangan yang munasabah untuk pelaburan yang sederhana, itulah sebabnya mengapa peranti itu telah menjadi bahagian standard reka bentuk sistem kuasa sejak zaman awal pengedaran elektrik.