電氣設(shè)備機房的電涌防護

摘 要：電涌對電氣設(shè)備具有不同程度的危害，電涌故障不可避免，但可通過有效的防護措施降低其對電氣設(shè)備的危害。本文將對電氣設(shè)備機房的電涌防護進行相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備;電涌;MOV技術(shù)

1 概述

隨著社會的不斷進步，我國公路、鐵路、橋梁等工程項目的建設(shè)速度和建設(shè)規(guī)模不斷增長，極大的促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展。做好電氣設(shè)備機房的安全防護工作，對于我國交通運輸行業(yè)的健康發(fā)展具有實際意義。對于電氣設(shè)備而言，電涌是一種較為普遍的現(xiàn)象，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計可知，電涌給電氣設(shè)備造成的危害程度不同，但不同程度危害的累積卻會發(fā)生破壞性的影響。就我國統(tǒng)計數(shù)據(jù)來說，電氣設(shè)備在保修期內(nèi)的故障有63%是由電涌引起的。本文將就電涌的危害及其防護展開論述。

2 電涌及其危害

2.1 電涌的概念 電氣設(shè)備在工作期間其瞬時電壓超出正常工作電壓的現(xiàn)象叫做電涌，也可被稱為瞬變脈沖電壓、瞬態(tài)過電或突波。電涌現(xiàn)象出現(xiàn)時間極短，一般為百萬分之一秒。

2.2 電涌出現(xiàn)原因 造成電涌現(xiàn)象的主要原因有外部原因和內(nèi)部原因兩種，外部原因主要是由于雷電，而內(nèi)部原因則是由于操作失誤。

2.2.1 雷電導(dǎo)致電涌。引起電涌的原因較多，但雷電引起的電涌危害最大。當雷擊放電時，雷擊中心半徑1.5-2km范圍內(nèi)都會產(chǎn)生危險的過電壓。雷擊引起的電涌屬于單項脈沖型，帶有巨大的能量，外部電涌的電壓由正常值升高到2kV高壓狀態(tài)僅需要幾微秒的時間，并且傳輸距離長。具體來說，雷電導(dǎo)致的電涌共包含四種反應(yīng)類型，其主要特點可參見表1。

表1 "雷擊電涌類型及特點

[感應(yīng)雷擊電涌＼amp;雷電產(chǎn)生高速變化的電磁場，閃電輻射的電場作用于導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)雷擊電涌。前沿較陡，衰減速度快。＼amp;直接雷擊電涌＼amp;雷電直接落在電網(wǎng)上，能量瞬間劇增，產(chǎn)生極強的破壞力。保護難度較大。＼amp;雷擊傳導(dǎo)電涌＼amp;能量由遠處的架空線傳導(dǎo)而來，電力設(shè)備對過電壓的抑制能力不同，其造成的危害也不同。能量會隨著線路的延長而衰減。＼amp;震蕩電涌＼amp;動力線可等效于一個電感，與大地或周邊金屬導(dǎo)體之間存在分布電容，構(gòu)成了并聯(lián)諧振回路。供電系統(tǒng)中出現(xiàn)單相接地故障的瞬間會出現(xiàn)諧振，此時線路上會產(chǎn)生電涌，該類電涌會對二次儀表產(chǎn)生破壞作用。＼amp;]

2.2.2 操作引起電涌。在對電力設(shè)備進行操作時，會對系統(tǒng)運行參數(shù)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致電力內(nèi)部電磁能量轉(zhuǎn)換（傳輸）過渡，從而在電力系統(tǒng)內(nèi)部引發(fā)電涌，就引起電涌原因來說，主要有以下幾點：電力大負荷的投入和切除;感性負荷的投入或切除;功率因素補償容器的投入或切除;短路故障。在以上幾項原因中，有80%以上是由于用電負荷引起的。電力系統(tǒng)內(nèi)部引起的電涌表現(xiàn)的主要特點是震蕩型，在變壓器、感性負載和電容器之間震蕩，而且高次諧波成分含量比較高。當處于用電高峰期時，該類電涌表現(xiàn)的更加突出。

2.3 電涌的危害 電涌的引起原因較為復(fù)雜，而電氣設(shè)備一旦遇到過電壓就可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或損壞，嚴重時可能會影響設(shè)備的正常運行。而雷電對電氣設(shè)備的破壞性最強，這也是路橋工程電氣設(shè)備機房應(yīng)關(guān)注的重點。電涌引起原因不同，對電氣設(shè)備造成的破壞程度也不同，按其危害程度可分為破壞性危害和積累性危害兩種。如220V電機的絕緣電壓一般為1500V，當外界環(huán)境變化引起的過電壓超過這個值后，會擊穿絕緣層，造成災(zāi)害性危害;當過電壓值較小時，小電涌累積效應(yīng)會影響電氣設(shè)備中部件的性能，進而誘發(fā)故障或縮短設(shè)備壽命。

3 電涌防護

3.1 防護原理 電涌不可避免，而且其包含的能量極為強大，也無法阻止，利用先進技術(shù)將電涌與敏感電氣設(shè)備進行分流是比較理想的防護策略。而最佳的電涌防護器應(yīng)該是對電力系統(tǒng)毫無影響，只有當電壓達到一定限制時，才會產(chǎn)生動作，分流過多的能量入地。能滿足這一要求的是MOV技術(shù)。MOV技術(shù)原理如下：正常狀態(tài)下會掛在電源線上，而不對電源的正常工作產(chǎn)生任何影響，當出現(xiàn)電涌時，才會立即做出反應(yīng)，保護電源不被損壞。一般是對設(shè)備進行電壓值預(yù)設(shè)，當工作電壓達到這一設(shè)定值時，MOV立即做出反應(yīng)，時間僅為1-3毫微秒，防護器在響應(yīng)的瞬間電阻由完全值降到接近零歐姆，這就對用電設(shè)備幾乎造成了短路，瞬時高電壓由MOV入地，從而達到保護用電設(shè)備的目的。

3.2 電氣設(shè)備機房電涌防護措施分析

3.2.1 接閃器保護范圍外電氣設(shè)備的保護。防雷設(shè)備的主要功能是防止雷電對電氣設(shè)備機房造成直接的作用，并對接閃器保護范圍內(nèi)的各類金屬管線和用電設(shè)備起到保護作用，該類保護設(shè)備的作用范圍具有一定的局限性，無法對接閃器保護范圍外的金屬導(dǎo)線或電氣設(shè)備進行保護，而且也無法阻止直擊雷所產(chǎn)生的感應(yīng)雷電對電氣設(shè)備的損壞。因此，在電氣設(shè)備機房內(nèi)應(yīng)加裝電涌保護器，確保內(nèi)部電源和數(shù)據(jù)線的安全。

3.2.2 機房接地不可替代電涌防護。電氣設(shè)備接地是設(shè)備正常工作的需求，機房接地的主要作用是消除靜電積累，保護電氣設(shè)備和人員的安全，設(shè)備只有接地后才能正常使用。但機房接地不具備防雷的功能，也無法消除電涌的危害，因此應(yīng)對機房加裝電涌保護器，以防止雷電、系統(tǒng)內(nèi)部或外部電涌的危害。

3.2.3 UPS供電設(shè)備的電涌防護。蓄電池（UPS）的作用是對供電系統(tǒng)的突然斷電或電壓不足情況提供可靠的電力支撐，在突然斷電時，UPS能保護電氣設(shè)備、控制器及數(shù)據(jù)免受破壞，但不具備防電涌損壞的功能，因此，用UPS供電的電氣設(shè)備仍然要做好電涌防護措施。

4 結(jié)語

隨著科技的不斷進步，電氣設(shè)備的應(yīng)用范圍越來越廣，而信息化技術(shù)也使各個企業(yè)開始由傳統(tǒng)的管理模式，逐漸轉(zhuǎn)為信息化管理模式，這就對電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性提出了更為嚴格的要求。電涌是對電氣設(shè)備具有破壞性的一種故障現(xiàn)象，電涌不可避免，但可通過保護裝置降低電涌對電氣設(shè)備的損害，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行提供保障。

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