3 综合浪涌保护系统组合
1)三级保护
对于自动化控制系统的所需浪涌保护应在系统设计中进行综合考虑,针对自动化控制装置的特性,应用于该系统的浪涌保护器基本上可以分为三级,对于自动化控制系统的供电设备来说,需要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护器。数据通信和测控技术的接口电路,比各终端的供电系统电路显然要灵敏得多,所以必须对数据接口电路进行细保护。
自动化装置的供电设备的第一级保护采用雷击电流放电器,它们不是安装在建筑物的进口处,就是在总配电箱里。为保证后续设备承受的剩余残压不过高,所以必须根据对保护范围的性质,安装第二级保护。在下级配电设施中安装过电压放电器,作为二级保护措施,作为第三级保护是为了保护仪器设备,采取的方法是把过电压放电器直接安装在仪器的前端。在不同等级的放电器之间,必须遵守导线的最小长度规定。供电系统中雷击电流放电器与过压放电器之间的距离不得小于10m,过压放电器同仪器设备保护装置之间的导线距离则不应低于5m。
2)三级保护器件
(1)充有惰性气体的过电压放电器
是自动化控制系统中应用较广泛的一级浪涌保护器件。充有惰性气体过电压放电器,一般构造的这类放电器可以排放20kA/μs或者2.5kA/μs以内的瞬变电流。气体放电器的响应时间处于毫微秒范围,其被广泛地应用于远程通信范畴。该器件的一个缺点是其触发特性与时间相关,其上升时间的瞬变量同触发特性曲线在几乎与时间轴平行的范围里相交。因此保护电平将同气体放电器额定电压相近。而特别快的瞬变量将同触发曲线在十倍于气体放电器额定电压的工作点相交,也就是说,如果某个气体放电器的最小额定电压90V,那么线路中剩余的残压可高达900V。它的另一个缺点是可能会产生后续电流。在气体放电器被触发的情况下,尤其是在阻抗低、电压超过24V的电路中会出现下列情况:原来希望维持几个毫秒的短路状态,会因为该气体放电器继续保持下去,由此引起的后果可能是该放电器在几分之一秒的时间内炸碎。所以在应用气体放电器的过电压保护电路中应该串联一个熔断器,使得这种电路中的电流很快地被中断。
(2)压敏电阻
压敏电阻被广泛作为系统中的二级保护器件,因压敏电阻在毫微秒时间范围内具有更快的响应时间,不会产生后续电流的问题。在测控设备的保护电路中,压敏电阻可以用于放电电流为2.5~5kA/μs的中级保护装置。压敏电阻的缺点是老化和较高的电容问题,老化是指压敏电阻中二极管的P-N结部分,在通常过载情况下,P-N结会造成短路,其漏电流将因此而增大,其值的大小取决于承载的频繁程度。其应用于灵敏的测量电路中将造成测量失真,并且器件易发热。压敏电阻大电容问题使它在许多场合不能应用于高频信息传输线路,这些电容将同导线的电感一起形成低通环节,从而对信号产生严重的阻尼作用。不过,在30kHz以下的频率范围内,这一阻尼作用是可以忽略。