什么是电涌,电涌的产生及危害

如题所述

电涌
顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压,被称为瞬变脉冲电压、瞬态过电、突波或电涌等,是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动,在电路中通常持续约百万分之一秒的一种剧烈脉冲。
220 v电路系统中持续瞬间(百万分之一秒)的5KV或10KV的电压波动,即为电涌或瞬态过电。
电涌也指电网输出电压有效值大于额定值110%,其持续时间为一个周波(20ms)至数个周波的电压变化。
一、电涌的产生
有两类:外部电涌和内部电涌。
外部电涌:最主要来源于雷电;
1、雷电电涌过电压
雷击引起的电涌危害最大,在雷击放电时,以雷击为中心1.5~2KM范围内,都可能产生危险的过电压。雷击引起(外部)电涌的特点是单相脉冲型,能量巨大。外部电涌的电压在几微秒内可从几百伏快速升高至20KV,可以传输相当长的距离。按ANSI/IEEE C62.41-1991说明,瞬间电涌可高达20KV,瞬间电流可达10KA。根据统计,系统外的电涌主要来自于雷电和其它系统的冲击,大约占 20%。
(1)感应雷击电涌过电压:雷击闪电产生的高速变化的电磁场,闪电辐射的电场作用于导体,感应很高的过电压,这类过电压具有很陡的前沿并快速衰减。
(2)直接雷击电涌过电压:直接落雷在电网上,由于瞬间能量巨大,破坏力极强,还没有一种设备能对直接落雷进行保护。
(3)雷击传导电涌过电压:由远处的架空线传导而来,由于接于电力网的设备对过电压有不同的抑制能力,因此传导过电压能量随线路的延长而减弱。
(4)振荡电涌过电压:动力线等效一个电感,并于大地及临近金属物体间存在分布电容,构成并联谐振回路,在TT、TN供电系统,当出现单相接地故障的瞬间,由于高频率的成分出现谐振,在线路上产生很高过电压,主要损坏二次仪表。
直接雷击是最严重的事件,尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。在发生这些事件 时,架空输电线电压将上升到几十万伏特,通常引起绝缘闪络(闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时,沿固体绝缘子表面放电的现象)。雷电电流在电力线上传输的距离为一公里或更远,在雷击点附近的峰值电流可达100kA或以上。在用户进线口处低压线路的电流每相可达到5kA到10kA。在雷电活动频繁的区域,电力设施每年可能有好几次遭受雷电直击事件引起严重雷电电流。而对于采 用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区,上述事件是很少发生的。
电源防电涌的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。

内部电涌:来源是电网中开关操作、感性负载的起停、供电网络运行的故障等在电力线路上产生的过电压。

操作电涌过电压
在电力系统内部,由于断路器的操作、负荷的投入和切除或系统故障等系统内部的状态变化,而使系统参数发生变化,从而引起的电力内部电磁能量转换或传输过渡过程,将在系统内部出现过电压。系统内的电涌主要来自于系统内部用电负荷的冲击,大约占 80%。在电力系统引起的内部过电压的原因大致可分为:

(1)电力大负荷的投入和切除;
(2)感性负荷的投入和切除;
(3)功率因素补偿电容器的投入和切除
(4)短路故障
供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因,都会带来内部浪涌,给用电设备带来不利影响。特别是计算机、通讯等微电子设备带来致命的冲击。即便是没有造成永久的设备损坏,比如核电站、医疗系统、大型工厂自动化系统、证券交易系统、电信局用交换机、网络枢纽等系统运行的异常和停顿都会带来很严重的后果。

经研究发现,低压电源线上88%的电涌产生于建筑物内部设备,如:空调、电梯、电焊机、空气压缩机和其它感应性负荷。

二、电涌现象
从现象上看有:
1、飞弧:在被损的部件上留下明显的电弧痕迹;
2、电晕:在绝缘体表面上,有明显的电蚀痕迹,被蚀部位绝缘下降;
3、控制电路的IC等元件损坏;
4、一般电子设备、家用电器的整流元件、稳压元件损坏;
5、接地故障造成设备带电(单相接地):造成设备相间短路(电机相间短路)。

三、电涌的危害

主要分成两种:灾难性的危害和积累性的危害。
灾难性危害:一个电涌电压超过设备的承受能力,则这个设备完全被破坏或寿命大大降低。
电机通常的绝缘电压为正常工作电压的 2 倍加 1000V 左右,故 220V 电机的绝缘电压一般为 1500V。电涌不断地冲击电机的绝缘层, 导致绝缘层被击穿。

积累性危害:多个小电涌累积效应造成半导体器件性能的衰退、设备发故障和寿命的缩短,最后导致停产或是生产力的下降。

根据统计

在中国:在保修期内出现问题的电气产品中,有63%是由于电涌产生的。
在美国:电涌给各行业造成的停产、时间的损失、设备维修、过早地更换设备等直接损失每年高达260亿美金。

四、电涌保护
电涌保护要分级实施,最终达到对配电系统和电子设备完善保护的目的。分级实施电涌防护的第一步是对电涌环境进行分类。

电涌环境的分类是依据电涌的强度和频度。国际上一般将电涌环境分为三类
(1)C类:指户外以及进线的总开关处,这些部位容易出现较强的雷电电涌,具体位置包括:电表与配电盘之间的连线,建筑物之间的架空线,连接到井下的地下电缆;
(2)B类:指与C类环境之间连线较短的位置,以及大型建筑物中的照明系统,这些位置的电涌既可以由雷电产生,也可以由内部电气开关产生,由雷电产生的电涌经过配电线衰减,已经比C类环境中的电涌衰减了一些;
(3)A类:指房间内的电源插座和较长配电线的终端;较长的含义是离开B级规定的位置10米以上的电源插座,或者离开C级规定的位置20米以上的电源插座,这些位置的电涌主要是内部电气开关产生的电涌电压。
按照电气电子工程师协会(IEEE)的推荐,浪涌保护应该分级实施,分级的方法与浪涌环境分类相对应:
第一级:在入户配电柜处,消除户外雷电产生的浪涌,防止巨大的浪涌能量进入户内;
第二级:在配电系统的配电盘处,其作用有两个,一个是进一步消弱第一级残留的浪涌能量,另一个是消除内部电气开关产生的浪涌;
第三级:安装在敏感电子设备的电源入线处,为电子设备提供完善的保护。

分级防护的目的有两个,一个是逐级衰减雷电浪涌,另一个是消除内部负荷接通和断开时产生的浪涌。

参考:

1、浪涌
http://baike.baidu.com/link?url=OgGtAXvI1yq8-uQrXWwup7B1SNfhvAbyU1786_V8Umfx47QPMtzVFnF_AFNapYq9EFNR_KtnsRAWxBuIbyzoslKSLas4rxzIozsjtEDd4we
2、电涌
http://baike.baidu.com/link?url=9KQkHY2LuVpN1iDPZ2wlaN47L7amBpr9jpL6TgTZmdTfN8VettTEHh0m2ru2uTeOD_Uc3Y4tzOGW-W5JFA0MVO4wOH8DVyTgKMxe66kOiCG
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第1个回答  2021-02-09

电涌:超出正常工作电压的瞬间过电压

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