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浪涌电压:电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压,这种瞬时过电压称为浪涌电压。
7 {# }/ x; Y+ E2 p8 _ V& V 一、浪涌电压产生的原因 $ M. [6 U$ w9 ^, G
浪涌也叫突波,就是超出正常电压的瞬间过电压,一般指电网中出现的短时间象“浪”一样的高电压引起的大电流。从本质上讲,浪涌就是发生在仅仅百万上之一秒内的一种剧烈脉冲。浪涌电压的产生原因有两个,一个是雷电,另一个是电网上的大型负荷接通或断开(包括补偿电容的投切)时产生的。
4 g9 ^1 p; v4 H+ K 1、雷电产生浪涌电压
% d8 z8 K! X2 |; Q2 K' c4 N" e 雷电是自然界发生的极为强烈的电磁暂态过程。主要通过两个个渠道对电力自动化设备产生影响。一是雷电直接击中变电站或调度中心的避雷针、避雷线,产生的瞬变电磁场对周围空间范围的电子设备的电磁作用,对封闭的金属回路产生压电流,对开口的金属回路产生感应电动势。由于雷电电磁脉冲的作用十分强烈,感生的电压可能很高。经地线泄放入地的雷电流引起地网电压升高,在接地系统中各接地点间产生很大的电压差,它们都可能对自动化设备造成干扰,轻则影响正常运行,严重的则会引起设备损坏。二是雷电在线路上空的雷云之间放电,或对线路附近的大地放电,都会使线路因电磁感应产生雷电冲击波或浪涌电压,这种冲击波会沿着线路入侵到与之相连拉电力自动化设备,造成工作错误或设备损坏。若雷电直接击中线路时,产生的浪涌电压更为强烈,危害更大。
8 W( q E; y A9 i1 @ 2、大容量电气设备产生浪涌电压 7 d( U, p$ s" i# A/ ^# E$ ^
当某些大容量的电气设备接通或断开时间,由于电网中存在电感,将在电网产生“浪涌电压”,从而引发浪涌电流。一般不管设备容量大小,都会存在浪涌电压,问题是小容量的设备产生的浪涌电压较小,不会产生多大的危害,因此常常被人们所忽略。在脱线变换器启动期间,因对大容量电容器充电会产生一个大电流。这个大电流比系统正常电流大几倍乃至几十倍(即所谓浪涌电流),而这可能使AC线路的电压降落,从而影响连接在同一AC线路上的所有设备的运行,有时会烧断保险丝和整流二极管等元件。操作方式和故障形式的多样性决定了操作过电压的不同类别,主要有:中性点不接地系统中的弧光接地过电压,空载线路的合闸过电压,空载线路、空载母线和电容器分闸时的开断电容负载过电压,空载变压器、电抗器和电动机分闸时的开断电感负载过电压等等。
( A* E2 h9 A, J, e2 Q 二、浪涌电压的危害 ; C9 |3 S- T4 m/ y
浪涌包括浪涌冲击、电流冲击和功率冲击,可分为由雷击引起的浪涌以及电气系统内部产生的操作浪涌。出现在建筑物内的浪涌从近kV到几十kV,如不加以限制会导致:引起电子设备的误动;电源设备和贵重的计算机及各种硬件设备的损坏,造成直接经济损失;在电子芯片中留下潜伏性的隐患,使电子设备运行不稳定和老化加速。 ! X: y: A1 {2 T3 y
过去,人们对浪涌电压几乎没有概念,以内这种短暂的变化对传统的电力负荷几乎没有任何影响,唯一不良的影响,可能对负荷的电气绝缘造成损伤。 3 s# M" j1 o+ |' A9 v$ X9 M# D
现在,人们越来越关注浪涌电压对制造系统、信息系统造成的影响。这主要是因为,现代工业的核心是自动化,自动化依靠计算机(常用就是PLC,这是一种通用的工业计算机)来控制。计算机对于浪涌电压十分敏感。浪涌电压是导致计算机误动作、数据丢失的主要原因。浪涌电压也会导致计算机软损伤,软损伤就是计算机受到浪涌电压作用后,可靠性降低,寿命缩短。浪涌电压导致现代化制造系统出现的故障主要包括:
. _1 L+ M0 B6 x4 g7 ~* z" m (1)存储器内数据丢失 . D1 ^4 {* o( u
(2)I/O接口电路复位,导致控制过程中断
* t; Y2 `( L. u (3)线路板上的器件损坏
5 Q* t7 h. S+ z) n (4)预置的校准值漂移
6 Z+ @% _ U1 [2 {# q, n k (5)程序跑飞、系统死锁
+ W( P8 X" B; S" G4 J (6)变频器、直流电机驱动器等的输入整流模块故障 9 } P. H8 u' I- a5 E7 y0 C
(7)控制器发出错误指令,导致系统误动作 2 D1 `) y: g& T6 C) V
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