關(guān)于電源系統(tǒng)的B類保護(hù)和C類保護(hù)

關(guān)鍵詞：特征能量解耦電感額定通流容量殘壓避雷器

通常把電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)劃分為B類保護(hù)和C類保護(hù)。B類保護(hù)的主要作用是要處理掉強(qiáng)大的雷電電磁脈沖干擾，抵御直擊雷的閃擊，C類保護(hù)主要的作用是完成經(jīng)過(guò)B類粗保護(hù)后的精保護(hù)工作，將電源系統(tǒng)的瞬態(tài)過(guò)電壓限制在電器絕緣許可的范圍內(nèi)。通常這兩級(jí)的協(xié)調(diào)配合，能大大提高電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)水平，使設(shè)備在雷雨季節(jié)工作起來(lái)更加安全可靠。

1C類保護(hù)

根據(jù)我們國(guó)家有關(guān)部門的要求，如圖1所示，通信電源設(shè)備上都已按照3＋1的方式（相線對(duì)零線分別接三個(gè)避雷器，零線對(duì)地線接一個(gè)避雷器）安裝C類避雷器，能對(duì)一般的感應(yīng)雷起到有效的保護(hù)。這類避雷器主要是壓敏電阻類避雷器，通流容量一般是15kA～20kA(8/20μs），額定通流容量時(shí)的殘壓≤1.5kV（通信電源的絕緣強(qiáng)度為1.5kV），避雷器最大持續(xù)工作電壓（IEC標(biāo)準(zhǔn)）分為AC275V和AC385V，選擇時(shí)要注意大于電網(wǎng)的最大波動(dòng)電壓，同時(shí)也要注意這個(gè)問(wèn)題：最大持續(xù)工作電壓的提高，會(huì)使避雷器的殘壓跟著升高。在供電情況良好的城市站，可選用最大持續(xù)工作電壓為AC275V的產(chǎn)品，在供電情況較差的農(nóng)村站，最好選用最大持續(xù)工作電壓為AC320V的產(chǎn)品，如VAL?MS320ST。

壓敏電阻類避雷器的主要不足是：

圖13＋1保護(hù)電路

（1）殘壓會(huì)隨著流過(guò)電流的增加而增加，當(dāng)系統(tǒng)受到大的雷電脈沖干擾時(shí)，流過(guò)避雷器的電流常常會(huì)大于避雷器的額定通流容量，隨著殘壓的升高（超過(guò)1.5kV時(shí)）會(huì)危及到設(shè)備的安全，不能對(duì)設(shè)備起到可靠的保護(hù)作用。

（2）使用時(shí)會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象。壓敏電阻類避雷器的使用壽命通常是承受額定通流容量20次左右的沖擊，失效時(shí)會(huì)發(fā)生雪崩現(xiàn)象。

為了能使這類避雷器時(shí)刻處于可靠的工作狀態(tài)，保障電源線路的安全，避雷器通常附加有失效檢測(cè)、脫離和遙信功能。

圖2火花間隙工作原理

①起動(dòng)電壓點(diǎn)燃電弧②電火花連接兩個(gè)電極

③電火花向外部擴(kuò)散④電火花達(dá)到撞擊板

⑤產(chǎn)生分電火花⑥電火花中斷并熄滅

2B類避雷器

B類保護(hù)的主要作用已如前所述，常見(jiàn)的直擊雷有兩種情形：

（1）直接閃擊電源線路并沿著電源線路傳導(dǎo)進(jìn)入設(shè)備；

（2）閃擊室外避雷針后傳導(dǎo)入地，使地電位瞬間升高（幾萬(wàn)伏以上），由于電源零線和設(shè)備外殼均接在這個(gè)地網(wǎng)上，地電位的瞬間升高會(huì)使設(shè)備的絕緣擊穿。

按照IEC的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這類避雷器的通流容量應(yīng)大于或等于25kA(10/350μs）。在技術(shù)上這類避雷器又分為空氣間隙型和壓敏電阻型。

空氣間隙型避雷器也稱作雷電流型避雷器，是B類避雷器的首選產(chǎn)品。這類避雷器是在古老的間隙放電原理的基礎(chǔ)上，增加了切斷電弧的技術(shù)（見(jiàn)圖2），使避雷器在處理完雷電流之后，能將網(wǎng)絡(luò)后續(xù)電流切斷，避免電網(wǎng)對(duì)地短路，使避雷器重新恢復(fù)到初始工作狀態(tài)。這類避雷器的特點(diǎn)是通過(guò)雷電流的能力非常強(qiáng)，能承受直擊雷的閃擊，由于電極是耐電弧腐蝕的特種合金，能夠承受額定通流容量的上萬(wàn)次沖擊。這類避雷器的主要不足是：

（1）動(dòng)作延時(shí)是壓敏電阻的4倍（100ns)；

（2）點(diǎn)火電壓在3kV～4kV之間。（正確的說(shuō)點(diǎn)火電壓高不算是缺點(diǎn)，由于雷電流的變化率很大，能達(dá)到2.5kA/μs，雷電流流過(guò)這段距離C類保護(hù)10m長(zhǎng)的電源線路時(shí)，經(jīng)過(guò)電感和電阻的作用所產(chǎn)生的電壓降遠(yuǎn)大于4kV，滿足間隙型避雷器的點(diǎn)火條件。）

壓敏電阻型避雷器[通流容量在60kA(8/20μs)以上]是B類保護(hù)的代用產(chǎn)品。這類避雷器是通過(guò)多片壓敏電阻的并聯(lián)來(lái)擴(kuò)大通流容量（增容：1＋1<1.7，并聯(lián)越多效率越低），還要有解決電流均衡分配的特殊技術(shù)，使得這類避雷器變得體積大、價(jià)格高。這類避雷器特征能量小，滿足不了處理雷電能量的要求，在使用中常會(huì)發(fā)生爆炸和起火現(xiàn)象。

表1是不同類型的避雷器在同等測(cè)試波形(10/350μs）條件和相同的通流容量下的性能比較：

表1不同類型避雷器性能比較＊

項(xiàng)目＊注1壓敏電阻類避雷器如果沒(méi)有10/350μs的通流容量

指標(biāo)時(shí)，可以按下式換算：

通流容量：I(8/20μs)÷5=I(10/350μs)

注2該表的比較前提是相同的雷電流通流容量

3B類保護(hù)和C類保護(hù)的配合

B類保護(hù)和C類保護(hù)均采用壓敏電阻的保護(hù)方案，所具有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)也就是壓敏電阻避雷器所具有的優(yōu)缺點(diǎn)，主要的不足是難以達(dá)到很大的通流容量；能量特性小；使用壽命短（額定通流容量約20次左右）；當(dāng)雷電流超出額定通流容量時(shí)，殘壓會(huì)升高，對(duì)設(shè)備不能有效保護(hù)。

兩級(jí)保護(hù)分別采用間隙與壓敏電阻的保護(hù)方案具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特點(diǎn)，能把兩種避雷器的優(yōu)點(diǎn)都充分發(fā)揮出來(lái)，是一個(gè)比較理想的方案配合。間隙型避雷器承受大電流的能力強(qiáng)，經(jīng)久耐用（>10000次），在方案配合中承擔(dān)主要的保護(hù)任務(wù)，動(dòng)作延遲和起動(dòng)電壓高的問(wèn)題由C類保護(hù)的壓敏電阻避雷器去解決，在間隙型避雷器動(dòng)作延遲期間，由于雷電脈沖電流不會(huì)超過(guò)C類保護(hù)的額定通流容量值，C類保護(hù)能有效處理并且能保證殘壓值小于1.5kV，對(duì)設(shè)備起到有效保護(hù)。在這種方案配合當(dāng)中，由于C類保護(hù)僅承擔(dān)少量的保護(hù)任務(wù)，還能大大提高壓敏電阻的使用壽命。

為了使B類保護(hù)和C類保護(hù)的配合能協(xié)調(diào)得更好，在安裝時(shí)要注意兩級(jí)之間的解耦問(wèn)題，場(chǎng)地允許時(shí)線路直線距離要?10m，否則在線路中要串線路中要串聯(lián)一個(gè)解耦電感。

如前所敘，通信電源設(shè)備上都已按照3＋1的方式安裝有C類保護(hù)，在做B類保護(hù)時(shí)，最好也采用3＋1的安裝方式，這種安裝方式適應(yīng)性廣，即適用于TT電網(wǎng)，也適用于TN等電網(wǎng)，還能保障人身安全。