關(guān)于電源系統的B類(lèi)保護和C類(lèi)保護

關(guān)鍵詞：特征能量解耦電感額定通流容量殘壓避雷器

通常把電源系統的防雷保護劃分為B類(lèi)保護和C類(lèi)保護。B類(lèi)保護的主要作用是要處理掉強大的雷電電磁脈沖干擾，抵御直擊雷的閃擊，C類(lèi)保護主要的作用是完成經(jīng)過(guò)B類(lèi)粗保護后的精保護工作，將電源系統的瞬態(tài)過(guò)電壓限制在電器絕緣許可的范圍內。通常這兩級的協(xié)調配合，能大大提高電源系統的防雷保護水平，使設備在雷雨季節工作起來(lái)更加安全可靠。

1C類(lèi)保護

根據我們國家有關(guān)部門(mén)的要求，如圖1所示，通信電源設備上都已按照3＋1的方式（相線(xiàn)對零線(xiàn)分別接三個(gè)避雷器，零線(xiàn)對地線(xiàn)接一個(gè)避雷器）安裝C類(lèi)避雷器，能對一般的感應雷起到有效的保護。這類(lèi)避雷器主要是壓敏電阻類(lèi)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（通信電源的絕緣強度為1.5kV），避雷器最大持續工作電壓（IEC標準）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：最大持續工作電壓的提高，會(huì )使避雷器的殘壓跟著(zhù)升高。在供電情況良好的城市站，可選用最大持續工作電壓為AC275V的產(chǎn)品，在供電情況較差的農村站，最好選用最大持續工作電壓為AC320V的產(chǎn)品，如VAL?MS320ST。

壓敏電阻類(lèi)避雷器的主要不足是：

圖13＋1保護電路

（1）殘壓會(huì )隨著(zhù)流過(guò)電流的增加而增加，當系統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(zhù)殘壓的升高（超過(guò)1.5kV時(shí)）會(huì )危及到設備的安全，不能對設備起到可靠的保護作用。

（2）使用時(shí)會(huì )發(fā)生老化現象。壓敏電阻類(lèi)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)生雪崩現象。

為了能使這類(lèi)避雷器時(shí)刻處于可靠的工作狀態(tài)，保障電源線(xiàn)路的安全，避雷器通常附加有失效檢測、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?、陔娀鸹ㄟB接兩個(gè)電極

③電火花向外部擴散④電火花達到撞擊板

⑤產(chǎn)生分電火花⑥電火花中斷并熄滅

2B類(lèi)避雷器

B類(lèi)保護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(xiàn)路并沿著(zhù)電源線(xiàn)路傳導進(jìn)入設備；

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

按照IEC的有關(guān)標準規定，這類(lèi)避雷器的通流容量應大于或等于25kA(10/350μs）。在技術(shù)上這類(lèi)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(chēng)作雷電流型避雷器，是B類(lèi)避雷器的首選產(chǎn)品。這類(lèi)避雷器是在古老的間隙放電原理的基礎上，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 )后續電流切斷，避免電網(wǎng)對地短路，使避雷器重新恢復到初始工作狀態(tài)。這類(lèi)避雷器的特點(diǎn)是通過(guò)雷電流的能力非常強，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(lèi)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，能達到2.5kA/μs，雷電流流過(guò)這段距離C類(lèi)保護10m長(cháng)的電源線(xiàn)路時(shí)，經(jīng)過(guò)電感和電阻的作用所產(chǎn)生的電壓降遠大于4kV，滿(mǎn)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(lèi)保護的代用產(chǎn)品。這類(lèi)避雷器是通過(guò)多片壓敏電阻的并聯(lián)來(lái)擴大通流容量（增容：1＋11.7，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(lèi)避雷器變得體積大、價(jià)格高。這類(lèi)避雷器特征能量小，滿(mǎn)足不了處理雷電能量的要求，在使用中常會(huì )發(fā)生爆炸和起火現象。

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

表1不同類(lèi)型避雷器性能比較＊

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

指標時(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(lèi)保護和C類(lèi)保護的配合

B類(lèi)保護和C類(lèi)保護均采用壓敏電阻的保護方案，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到很大的通流容量；能量特性??；使用壽命短（額定通流容量約20次左右）；當雷電流超出額定通流容量時(shí)，殘壓會(huì )升高，對設備不能有效保護。

兩級保護分別采用間隙與壓敏電阻的保護方案具有優(yōu)勢互補的特點(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，經(jīng)久耐用（>10000次），在方案配合中承擔主要的保護任務(wù)，動(dòng)作延遲和起動(dòng)電壓高的問(wèn)題由C類(lèi)保護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(lèi)保護的額定通流容量值，C類(lèi)保護能有效處理并且能保證殘壓值小于1.5kV，對設備起到有效保護。在這種方案配合當中，由于C類(lèi)保護僅承擔少量的保護任務(wù)，還能大大提高壓敏電阻的使用壽命。

為了使B類(lèi)保護和C類(lèi)保護的配合能協(xié)調得更好，在安裝時(shí)要注意兩級之間的解耦問(wèn)題，場(chǎng)地允許時(shí)線(xiàn)路直線(xiàn)距離要?10m，否則在線(xiàn)路中要串線(xiàn)路中要串聯(lián)一個(gè)解耦電感。

如前所敘，通信電源設備上都已按照3＋1的方式安裝有C類(lèi)保護，在做B類(lèi)保護時(shí)，最好也采用3＋1的安裝方式，這種安裝方式適應性廣，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。