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问 在电力中什么叫做电涌保护器？具体的结构和作用以及应用
读书不多而想的太多。 电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。 什么是电涌（又称浪涌）和峰值电压？ 电涌和峰值电压（脉冲）是指“常规”电压的增加，通常由剧烈变动或电力需求的增加而引起。打开大功率电器、吸尘器、空调、洗衣机都可以引发电涌和峰值电压。任何一种类型的干扰都能够损坏电子设备。超出实际维修范围。另外，恶劣天气（闪电）和电力公司的日常拉关闸及维修工作都会给电源线带来破坏性的电涌。 您为什么需要电涌保护器？ 即使是很小的电涌或峰值电压也可以最终摧毁或影响昂贵的电子设备的性能，如电脑、电话、传真、电视、音频/视频设备和其它家用电器和工具。电脑芯片的普遍使用越发需要电涌保护，因为这些芯片往往对电压波动都十分敏感。 电涌保护器如何工作？ 电涌保护器像电力海绵一样，能够吸收危险的额外电压，防止大多数这样的电压进入您的敏感设备。 具有电话线保护功能的防涌插座可给您的用电设备提供最完备的保护，以防受到有害电涌侵害。电涌和尖峰电压会通过电话和电源线破坏或降低您贵重电子设备的性能水平。完善的电涌保护功能可随时保护诸如计算机、电话机、调制解调器、电视机及其它家庭电子设备和电器用具。防浪涌插座，可以使您的用电设备及电话设备防雷击、稳定工作、延长电器使用寿命。 产品特点： 保护电话/DSL/宽带线路 保护高达45,000安的最大尖峰电流 提供高达1780焦耳能级的最大保护 过滤电磁/无线电频率干扰（EMI/RFI） 在1纳秒内响应以保护设备 ---------------------------------- 电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。 电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。 用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。 一、SPD的分类： 1、按工作原理分： 1．开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。 2．限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。 3．分流型或扼流型 分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。 扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。 用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。 按用途分：(1)电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。 (2)信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。 二、SPD的基本元器件及其工作原理： 1．放电间隙(又称保护间隙)： 它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成(如图15a)，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是*回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。 2．气体放电管： 它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的， 气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(一般情况下Up≈(2～3)Udc;工频而授电流In;冲击而授电流Ip；绝缘电阻R(>109Ω)；极间电容(1-5PF) 气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下：在直流条件下使用：Udc≥1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压） 在交流条件下使用：U dc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值) 3．压敏电阻： 它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-8s），无续流。 压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。 压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工频电源额定电压） 最小参考电压：Ulma≥（1.8～2）Uac (直流条件下使用) Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压） 压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。 4．抑制二极管： 抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区（图19），由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7。 抑制二极管的技术参数主要有 （1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。 （2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。 （3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。 （4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。 （5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。 （6）响应时间：10-11s 5．扼流线圈：扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，如图15e所示，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。 这种扼流线圈在制作时应满足以下要求： 1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。 2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。 3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。 4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。 6． 1/4波长短路器 1/4波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器，其结构如图21所示。这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分布在n+KHZ以下（如图22所示），此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。 由于1/4波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐冲击电流性能好，可达到30KA（8/20μs）以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为2％～20％左右，另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置，使某些应用受到限制。 三、SPD的基本电路 电涌保护器的电路根据不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介绍的几种，一个技术精通的防雷产品研究工作者，可设计出五花八门的电路，好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品，是防雷工作者的重任。
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问 电弧光保护系统在水电站的配置情况？
好好奋斗 【关键词】水电站 开关柜 电弧光 安全 电弧光是由于发生相间短路或接地短路时空气电离而形成的。在我国电力系统中开关柜内部电弧光故障时有发生，而一旦发生弧光故障将对人身及设备会带来极大的损害。 水轮发电机组出口母线开关柜是水电站发电的重要输电枢纽。在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对电站的安全生产至关重要。因为国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062）及现行的电力行业规程规范未对6KV（10KV）母线保护作明确规定，因此水电站发电机出口母线一般未配置专用的快速母线保护。针对目前水电站中压母线保护配置的现状，非常有必要增设快速保护。 国内一些专家也一直强调装设专用中低压母线保护的重要性，用户也希望可以提供一种造价较低、原理简单、适用于6-35KV 的母线保护，以最大限度减少母线故障对设备的损害，提高输电可靠性。 1 配置弧光保护的必要性 在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，也未发现先进合理的解决方案，因此，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。究其原因大多是因为没有装设中低压母线保护，未能快速切除故障所造成。所以，为了保证变压器及母线开关设备的安全运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中低压母线保护。 在这种情况下，电弧光保护成为了广大水电站用户中低压母线保护的理想选择。专用母线电弧光保护不仅动作速度快，可靠性高而且与其它专用母线保护相比具有价格优势。 我国于 2004 年开始使用进口专用母线电弧光保护，目前电力系统，尤其是发电系统，约 70% - 80%的新建电厂均采用了专用母线电弧光保护。 2 采用专用母线电弧光保护的好处 由于光电式电弧光保护系统测量的光和电是两个完全不同物理性质的参数，采用光信号，故障电流信号双判据的动作原理决定了他的误动率要比系统中其他主保护（包括发电机、变压器、 线路）误动概率要小，既能保障高压开柜安全运行，又不会影响电站正常生产。 采用专用母线电弧光保护具有以下几个优点： （1）保护附近工作人员免受电弧光对人身的伤害。 （2）保护中低压设备免受严重破坏，防止火灾发生。 （3）保护主变压器或者厂用变压器免受严重冲击而损坏。 （4）防止波及站用直流系统，避免造成巨大的经济损失。 （5）最大限度地减少用户的停电时间（用户停电恢复时间，由原来的 2-3 个星期减少到几 个小时以内）。 （6） 延长现有开关设备的使用寿命。 3 水电站电弧光保护系统的配置方案 3.1 电弧光保护系统配置 BS622电弧光保护系统一般由主单元、扩展单元及电弧光传感器组成，由于采用弧光传感器检测电弧光，并通过高速固态出口输出断路器跳闸信号，该系统对电弧光的反应速度从检测到电弧光到发出跳闸信号最快时间不超过7毫秒。 电弧光系统的保护动作机制：传感器在检测到母线弧光故障后，将弧光信号传送给扩展单元，然后扩展单元通过总线将信号再传递给主单元。主单元在收到信号后，将向断路器发出跳闸信号将进线断路器跳闸，从而抑制电弧光的发展。 当传感器检测到电缆室的弧光故障时，扩展单元可直接跳本柜的断路器，而不会影响到进线。 3.2 电气原理方案 （1）正常情况下，装置自检、弧光传感器自检，如果发现弧光故障，均能给出弧光故障信息，同时，如果是装置故障，将闭锁跳闸出口，避免误动作；此信号可由一个告警节点输出至告警小母线或信号采集装置。 （2）母线因故产生电弧光，相应母线室的弧光传感器检测到弧光后，将信号上传到扩展单元。 （3）若为母线分段运行，各主单元在收到弧光信号的同时，比较自身采集到的电流信号。弧光和电流均满足判据，则为本段母线发生弧光，发出跳闸信号，本段进线断路器跳闸，从而熄灭电弧，同时给出跳闸信号。 （4）如果电缆室发生弧光故障，则相应的扩展单元动作，跳相应的本柜断路器。 （5）若为单进线运行带I、II段母线，各母线的主单元收到弧光信号的同时，立即将弧光信号同步转发至另外一个主单元。则工作进线的主单元收到弧光信号（本段传来信号或者另一台主单元转发），且电流满足条件，则发出跳闸信号，跳开分段断路器，从而熄灭电弧，同时给出跳闸信号，并保证其它母线正常运行。 （6）失灵保护：若母联断路器失灵，则启动失灵保护跳低压侧进线；若低压侧进线失灵，则启动失灵保护跳高压侧断路器。 （7）若各段母线的主单元退出运行，则该段弧光保护退出。 4 结束语 随着人们对电弧光故障的进一步研究和认识，许多水电站已开始应用电弧光保护系统，如斜卡水电站、撒多水电站10kV高压开关柜均配置了电弧光保护。 我们bilsum建议水电站35kV以下母线增设电弧光保护系统作为母线主保护，从而弥补目前只有母线后备保护的技术缺陷。减少或避免开关柜内部电弧光故障带来的人身伤害，提高安全生产率；使开关及变压器等主要设备损失降到最低，在最短时间内恢复生产；为水电站“无人值班、少人值守”生产模式提供必要的保障
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