Koje se diode najčešće koriste za zaštitu od prenapona u distribucijskim mrežama?

一, TVS dioda: precizna zaštitna jezgra s odzivom razine milisekunde
1. Karakteristike uređaja i princip rada
TVS (Transient Voltage Suppressor) diode dizajnirane su na temelju efekta lavinskog proboja, a njihove osnovne prednosti leže u nanosekundnoj brzini odziva (manje od ili jednako 1 × 10 ⁻¹ ² sekundi) i preciznoj kontroli napona stezanja. Kada prijelazni napon premaši svoj probojni napon (VBR), uređaj brzo prelazi iz stanja visokog otpora u stanje niskog otpora i steže napon unutar sigurnog raspona (VC vrijednost) preusmjeravanjem velikih struja. Tipični koeficijent stezanja (VC/VBR) je 1,2-1,4. Na primjer, TVS cijev serije P0640SC može izdržati vršne struje od tisuća ampera i napone stezaljki niske od stotina volti, što je čini prikladnom za zaštitu u visokonaponskim distribucijskim mrežama 600V/800V.

2. Ključni parametri za odabir
Obrnuti napon prekida (VRMM): trebao bi biti 1,1-1,2 puta veći od normalnog radnog napona kruga. Na primjer, sustav od 120 V zahtijeva upotrebu uređaja s VRMM-om većim ili jednakim 132 V.
Vršna pulsna snaga (PPP): Izračunava se na temelju energije udara, kao što je PPP Veći ili jednak E (energija udara)/VC ispod valnog oblika od 8/20 μs.
Kapacitivnost spoja (CJ): Trebalo bi odabrati uređaje s niskim kapacitetom (kao što je 0,1-10pF) za visokofrekventne signalne vodove kako bi se izbjeglo slabljenje signala. Na primjer, USB 3.0 sučelje zahtijeva korištenje TVS cijevi s CJ manjim ili jednakim 0,3 pF.
3. Tipični scenariji primjene
Ulaz za napajanje podatkovnog centra: TVS cijevi serije SMBJ koriste se za izradu tro-zaštite. Prva razina koristi uređaje velike -snage (kao što je 1500 W) za apsorbiranje velikih energetskih udara, a treća razina koristi uređaje niskog kapaciteta (kao što je 500 W) za zaštitu osjetljivih čipova.
DC strana fotonaponskog pretvarača: Paralelne TVS cijevi spojene su u DC 1000V sustav za suzbijanje prolaznog prenapona uzrokovanog naoblakom ili prespajanjem polja.
2, Poluvodička cijev za pražnjenje (TSS): Zaštita okosnice za veliki strujni kapacitet
1. Karakteristike uređaja i princip rada
TSS (tiristorski prigušivači prenapona) usvaja PNPN četveroslojnu strukturu, koja kombinira značajke prebacivanja tiristora s jednosmjernom vodljivošću dioda. Njegove ključne prednosti leže u iznimno visokoj toleranciji na prenapon (do desetaka kiloampera) i karakteristikama niskog zaostalog napona (tipična VC vrijednost manja ili jednaka 2 puta VBR). Na primjer, TSS serije P0640SC može izdržati udar od 20 kA i zaostali napon ispod 800 V pod valnim oblikom od 8/20 μs, što ga čini prikladnim za zaštitu-naponskih magistralnih vodova distribucijske mreže.

2. Ključni parametri za odabir
Probojni napon (VBO): Mora odgovarati nominalnom naponu sustava, kao što je odabir uređaja s VBO=12-15kV za sustav od 10 kV.
Kapacitet nosivosti struje (Ipp): Na temelju razine rizika od udara groma, uređaji s Ipp većim od ili jednakim 50 kA trebaju se odabrati za područja s jakim grmljavinskim olujama.
Vrijeme odziva: Tipična vrijednost Manje ili jednako 100 ns, zahtijeva koordinaciju s TVS cijevi kako bi se postigla stupnjevana zaštita.
3. Tipični scenariji primjene
Dolazni kraj trafostanice: usvojena je kompozitna shema zaštite TSS-a i MOV-a u nizu, s TSS-om kao prvim stupnjem za apsorbiranje visokih-energetskih udara i MOV-om kao drugim stupnjem za ograničavanje zaostalog napona.
Sabirni vod vjetroelektrane: paralelni TSS na terminalu kabela od 35 kV za suzbijanje prenapona uzrokovanog radom kabela.
3, Varistor (MOV): ekonomična i učinkovita univerzalna zaštita
1. Karakteristike uređaja i princip rada
MOV (Metal Oxide Varistor) koristi cinkov oksid kao glavni materijal i postiže funkciju ograničavanja napona kroz nelinearne karakteristike volt ampera. Njegove temeljne prednosti leže u visokoj tro-učinkovitosti i velikom strujnom kapacitetu (do nekoliko stotina kiloampera po čipu), ali postoji učinak starenja (degradacija performansi nakon dugotrajne-uporabe). Na primjer, 14D471K MOV može izdržati udar od 40kA pod valnim oblikom od 8/20 μs i prikladan je za krajnju zaštitu u ni-naponskim distribucijskim mrežama.

2. Ključni parametri za odabir
Osjetljivo na napon (V1mA): Mora biti veći od maksimalnog kontinuiranog radnog napona kruga, kao što je odabir uređaja s V1mA većim ili jednakim 320V za sustav od 220V.
Trenutni kapacitet: Prema razini rizika od munje, zaštita klase C zahtijeva Iimp veći od ili jednak 65 kA (valni oblik 10/350 μs).
Struja curenja: Tipična vrijednost Manja ili jednaka 20 μA, potrebno je redovito testiranje kako bi se spriječilo starenje i kvar.
3. Tipični scenariji primjene
Stambena razvodna kutija: Prihvaćanje MOV-a za konstruiranje tro-razine zaštite, prva razina instalira visoko{1}}energetske uređaje (kao što je 20kA) na kraju glavnog dolaznog voda, a treća razina instalira niske-naponske uređaje (kao što je 2kA) u strujnom krugu utičnice.
Upravljački ormar industrijskog motora: paralelni MOV na ulaznom kraju pretvarača frekvencije za suzbijanje prijelaznog prenapona uzrokovanog zaustavljanjem pokretanja motora.
4, Strategija izgradnje više-sustava zaštite
1. Načelo stupnjevane zaštite
Usvajanje kombinirane sheme "gruba zaštita+fina zaštita":

Razina 1 (gruba zaštita): Instalirajte TSS ili MOV-visoke energije na ulazu u sustav za apsorbiranje velikih valova energije (kao što su udari groma).
Druga razina (precizna zaštita): Ugradite TVS cijevi na prednji kraj opreme kako biste ograničili preostali napon na sigurnu razinu (kao što je ispod vrijednosti otpornog napona čipa).
Treća razina (lokalna zaštita): Spojite TVS cijevi-niske snage paralelno uz osjetljive komponente kako biste pružili konačnu zaštitu.
2. Ključne točke za koordinaciju parametara
Koordinacija energije: Osigurajte da prednji-uređaji apsorbiraju energiju veću ili jednaku 80% ukupne energije prenapona kako bi se izbjeglo preopterećenje pozadinskih-uređaja.
Koordinacija napona: VC vrijednost svake razine uređaja treba postupno smanjivati ​​kako bi se formirala "gradijentna zaštita". Na primjer, VC prve razine je 1500 V, VC druge razine je 800 V, a VC treće razine je 400 V.
Vremenska koordinacija: Iskoristite razliku u vremenu odziva uređaja (TSS ≈ 100ns, TVS ≈ 1ns) za postizanje brzog odgovora.