Una breve discusión sobre el principio y la aplicación de los protectores contra rayos en los sistemas eléctricos.
1. Principios básicos de la protección contra rayos
Los daños causados por los rayos y otras interferencias fuertes en los sistemas de comunicación y las consecuencias resultantes son graves, y la protección contra rayos se hará necesaria. Los rayos se componen de componentes de baja frecuencia de alta energía y componentes de alta frecuencia altamente permeables. Adopta principalmente dos formas: una es la conducción directa de los rayos a través de tuberías metálicas o cables de tierra, lo que causa daños al equipo; la otra son los pulsos electromagnéticos del rayo en los canales de rayos y los canales de descarga que inducen ondas en las tuberías metálicas o cables de tierra en varias formas de acoplamiento. La sobretensión puede causar daños al equipo. La mayoría de las pérdidas por rayos son causadas por esta inducción. Para los equipos de información electrónica, el peligro proviene principalmente de la energía de acoplamiento de los pulsos electromagnéticos del rayo causados por el rayo y la sobretensión transitoria generada a través de los tres canales siguientes. Los canales de tuberías metálicas, como tuberías de agua, líneas eléctricas, alimentadores de antenas, líneas de señales, cables de luz de obstrucción de la aviación, etc. generan sobretensiones en los canales de cables a tierra, el contraataque de los canales espaciales de electricidad, la energía irradiada de los grupos electromagnéticos;
Entre ellos, las sobretensiones en los canales de tuberías metálicas y los contraataques potenciales a tierra en los canales de tierra son las principales causas de daños a los sistemas de información electrónicos. La forma más común de daño son los daños causados por rayos en las líneas eléctricas, por lo que es necesario. ser el foco de las medidas antiexpansión. Dado que los rayos atacan de forma generalizada a los sistemas de información electrónicos, la protección contra rayos será un proyecto sistemático. El contenido principal de la protección contra rayos es la descarga y la ecualización.
1. La descarga consiste en descargar la energía del rayo y del pulso electromagnético del rayo a través de la tierra, y debe cumplir con el principio de jerarquía, es decir, descargar el exceso de energía en la mayor cantidad y medida posible antes de introducirla. colocarlo en el sistema de comunicación; la estratificación es para debilitar la energía del rayo de acuerdo con los diferentes niveles de protección contra rayos establecidos. La zona de protección contra rayos, también conocida como zona de compatibilidad electromagnética, divide el entorno en varias áreas según la diferente intensidad de los rayos y los pulsos electromagnéticos que experimentan las personas, los objetos y los sistemas de información: Área LPZOA Todos los objetos en esta área pueden estar directamente. golpeado por un rayo, por lo que cada cuerpo especial puede conducir toda la corriente del rayo y el campo electromagnético en esta área no tiene atenuación. En la zona LPZOB, es poco probable que un rayo alcance directamente los objetos en esta zona, pero el campo electromagnético en esta zona no se atenúa. En la zona LPZ1, es poco probable que los rayos alcancen directamente los objetos en esta zona y la corriente que fluye a cada conductor se reduce aún más que en la zona LPZOB. La atenuación y el efecto del campo electromagnético dependen de las medidas de blindaje generales. Si la zona de protección contra rayos posterior (zona LPZ2, etc.) necesita reducir aún más la corriente guiada y el campo electromagnético, se debe introducir la zona de protección contra rayos posterior y seleccionarla de acuerdo con la zona ambiental requerida por el sistema que necesita ser protegido. y continuar con los requisitos de la condición de zona de protección contra rayos. Cuanto mayor sea el número de la zona de protección, menor será la energía perturbadora y la tensión perturbadora esperada. En la moderna tecnología de protección contra rayos, la configuración de las zonas de protección contra rayos tiene una gran importancia, ya que puede guiarnos en la implementación de medidas técnicas como el apantallamiento, la puesta a tierra y las conexiones isoeléctricas.
2. El equilibrio consiste en evitar que todas las partes del sistema generen diferencias de potencial que sean suficientes para causar daños. Es decir, el potencial de todos los conductores metálicos en el entorno del sistema y del sistema mismo se mantiene básicamente. igual durante fenómenos transitorios Esto se basa esencialmente en la ecualización de tensión y la conexión equipotencial. Un sistema de compensación de potencial está compuesto por un sistema de puesta a tierra confiable, cables metálicos para conexión equipotencial y conectores equipotenciales (protectores contra rayos). En el tiempo extremadamente corto en que existen fenómenos transitorios, este sistema de compensación de potencial se puede proteger rápidamente. Partes conductoras en el área del sistema, incluidos los conductores activos. Gracias a este completo sistema de compensación de potencial se puede formar en muy poco tiempo una zona equipotencial. En esta zona puede haber una diferencia de potencial de decenas de kilovoltios con respecto a la distancia. Es importante que no existan diferencias de potencial significativas entre todas las partes conductoras dentro del área del sistema a proteger.
3. El sistema de protección contra rayos consta de tres partes. Cada parte tiene su importante función y no existe sustitución. La protección externa, que consta de terminales aéreos, conductores de bajada y cuerpos de puesta a tierra, puede dirigir la mayor parte de la energía del rayo al suelo para su descarga. La protección transitoria, que consiste en blindaje, conexión a tierra y cableado razonables, puede reducir o bloquear la inducción introducida a través de cada canal de intrusión. La protección interna consiste en una conexión de igual potencial y protección contra sobretensión, que pueden equilibrar el potencial del sistema y limitar la amplitud de la sobretensión.
2. Función y parámetros técnicos de los protectores contra rayos.
Los protectores contra sobretensiones también se denominan conectores equipotenciales, protectores contra sobretensiones, supresores de sobretensiones, absorbedores de sobretensiones y protectores contra rayos. etc., los pararrayos utilizados para proteger las líneas eléctricas se denominan pararrayos eléctricos. Dadas las características actuales de los daños causados por el rayo, la protección contra el rayo, especialmente en la rectificación de protección contra el rayo, es la solución de protección contra el rayo más sencilla y económica basada en la protección pararrayos. La función principal del pararrayos es mantener constante el potencial en ambos extremos o dentro de un rango durante fenómenos transitorios y transferir el exceso de energía al conductor activo.
La descarga subterránea es una parte importante para realizar la ecualización de voltaje y la conexión equipotencial. Algunos parámetros técnicos principales del pararrayos: voltaje de funcionamiento nominal, corriente de funcionamiento nominal y capacidad de carga del pararrayos de fuente de alimentación en serie-paralelo especialmente aprobado. La capacidad actual, la capacidad de un pararrayos para transferir la corriente del rayo, medida en kiloamperios, está relacionada con el tipo de apertura de la onda. Los pararrayos se pueden dividir funcionalmente en aquellos que pueden proteger contra rayos directos y aquellos que pueden proteger contra rayos inductivos. Los pararrayos que pueden proteger contra rayos directos se utilizan generalmente para proteger líneas que pueden ser alcanzadas por rayos directos, como la protección en la unión de LPZOA y LPZ1. Utilice una forma de onda de corriente de 10/35 μs para probar e indicar su capacidad de flujo de corriente. Los descargadores de sobretensiones contra rayos inductivos se utilizan generalmente para proteger líneas que es poco probable que sean alcanzadas por rayos directos, como la protección en la unión del área LPZOB, el área LPX1 y el área LPZ1. Utilice la forma de onda de corriente de 8/20 μs para probar e indicar su tiempo de respuesta de capacidad actual. El tiempo necesario para que el pararrayos controle los fenómenos transitorios está relacionado con las propiedades de la forma de onda. La tensión residual, la capacidad limitadora de tensión del pararrayos ante fenómenos transitorios, está relacionada con la amplitud de la corriente del rayo y las propiedades de la forma de onda.
3. Selección de pararrayos
Para lograr el efecto ideal de protección basada en pararrayos, se debe prestar atención a "instalar razonablemente pararrayos apropiados en los lugares apropiados". " ", la elección del protector contra rayos es muy importante.
1. La distribución de la corriente del rayo entre las distintas instalaciones que entran al edificio es la siguiente: aproximadamente el 50% de la corriente del rayo se descarga a tierra a través del dispositivo externo de protección contra el rayo, y otro 50% de la corriente del rayo. La corriente se descargará por todo el edificio. Distribución dentro de la sustancia metálica del sistema. Este modo de evaluación se utiliza para estimar la capacidad de flujo de corriente y las especificaciones del conductor metálico del pararrayos para la conexión equipotencial en la unión de la zona LPAOA, la zona LPZOB y la zona LPZ1. La corriente del rayo aquí es una forma de onda de corriente de 10/35 μs. En el caso de la distribución de la corriente del rayo en diversos materiales metálicos: la amplitud de cada parte de la corriente del rayo depende de la impedancia e inductancia de cada canal de distribución. El canal de distribución se refiere a los materiales metálicos a los que se puede distribuir la corriente del rayo, como por ejemplo. como líneas eléctricas, líneas de señal, tuberías de agua, estructuras metálicas y otras tuberías metálicas y otras conexiones a tierra generalmente se pueden estimar aproximadamente en función de sus respectivos valores de resistencia a tierra. En caso de incertidumbre, se puede considerar que la resistencia de las conexiones es igual, es decir, cada tubería metálica distribuye la corriente por igual.
2. Cuando la línea eléctrica se introduce por encima y la línea eléctrica puede ser alcanzada por un rayo directo, la corriente del rayo que ingresa al área protegida del edificio depende de la impedancia de la línea conductora externa, el pararrayos. rama de descarga y la línea del lado del usuario y resistencia. Si las impedancias en ambos extremos son iguales, a la línea eléctrica se le asigna la mitad de la corriente directa del rayo. En este caso se debe utilizar un pararrayos con función de protección directa contra el rayo.
3. El modo de evaluación posterior se utiliza para evaluar la distribución de la corriente del rayo en la unión de las zonas de protección después de la zona LPZ1. Dado que la impedancia de aislamiento del lado del usuario es mucho mayor que la impedancia de la rama de descarga del pararrayos y la línea conductora externa, la corriente del rayo que ingresa a la zona de protección contra rayos posterior se reducirá y no se requiere una estimación especial en términos de valor. . Generalmente se requiere que la capacidad actual del pararrayos de la fuente de alimentación utilizada en la zona de protección contra rayos posterior sea inferior a 20 kA (8/20 μs), y no es necesario utilizar un pararrayos con una gran capacidad de corriente. La selección posterior de pararrayos en la zona de protección contra rayos debe considerar la distribución de energía y la coordinación de voltaje entre varios niveles. Cuando muchos factores son difíciles de determinar, el uso de pararrayos de suministro de energía en serie y en paralelo es una buena opción. El tipo serie-paralelo es un concepto propuesto basado en las características de muchos escenarios de aplicación y diferentes niveles de alcance de protección en la protección contra rayos moderna (en comparación con el pararrayos tradicional de tipo paralelo). Su esencia es la combinación eficaz de tecnología de filtrado y descargador de múltiples etapas mediante la coordinación de energía y la distribución de voltaje. La protección contra rayos serie-paralelo tiene las siguientes características: amplia aplicación. No sólo se puede utilizar de forma convencional, sino que también es adecuado para lugares donde las áreas protegidas son difíciles de distinguir. El dispositivo de desacoplamiento inductivo actúa como divisor de voltaje y retardo bajo sobretensión transitoria para ayudar a lograr la coordinación de energía.
Reduce la tasa de aumento de perturbaciones transitorias para lograr un voltaje residual bajo, una vida útil prolongada y tiempos de respuesta extremadamente rápidos.
4. La selección de otros parámetros del pararrayos depende del nivel de la zona de protección contra rayos donde se ubica cada objeto protegido, y su voltaje de trabajo se basa en el voltaje nominal de todos los componentes instalados en el. circuito de plomo. Los pararrayos en serie paralelo también deben prestar atención a su corriente nominal.
5. Otros factores que afectan la distribución de la corriente del rayo en las líneas electrónicas: La reducción de la resistencia de puesta a tierra en el extremo del transformador aumentará la corriente de distribución en la línea electrónica. Aumentar la longitud del cable de alimentación reducirá la distribución de corriente en las líneas eléctricas y permitirá una distribución de corriente equilibrada en los conductores principales. Una longitud de cable demasiado corta y una impedancia neutra demasiado baja provocarán un desequilibrio de corriente, provocando interferencias en modo diferencial. Cuando el cable de alimentación se conecta a varios usuarios en paralelo, la impedancia efectiva se reducirá, lo que dará como resultado un aumento en la corriente de distribución. En un estado de suministro de energía en red, las corrientes temporales de rayos fluyen principalmente hacia la línea eléctrica. por qué la mayoría de las pérdidas por rayos ocurren en la línea eléctrica.