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菲尼克斯电气集团

改为你的默认来源 2020-04-28 01:28

  菲尼克斯电气集团_信息与通信_工程科技_专业资料。三、 德国菲尼克斯电气集团公司对应用于铁路各系统的电源及信 号(通道)防雷保安器的几点问题的探讨和建议 1、 国内铁路信号系统所用防雷保安器现状 我国目前铁路站点信号系统主要采用以分离式元件 (即由压

  三、 德国菲尼克斯电气集团公司对应用于铁路各系统的电源及信 号(通道)防雷保安器的几点问题的探讨和建议 1、 国内铁路信号系统所用防雷保安器现状 我国目前铁路站点信号系统主要采用以分离式元件 (即由压 敏电阻和气体放电管)集成防雷保护单元进行保护,但是由于技 术和质量的种种原因,其不能对信号线路和设备进行有效地保 护。根据铁路“跨越式发展”的要求,从 2002 年开始在路内引 入国外先进技术生产的模块化防雷产品,特别是在 ZPW2000A 系 统上道时, 大量使用了以压敏电阻为核心元器件的模块化防雷产 品。经过 3 年多的实践应用,起到了很好的防护效果,得到了路 内实用单位的一致好评。 目前路内越来越多的系统和设备开始使 用此种模块化的防雷产品进行防雷保护。 今年年初, 铁道部颁布了铁运 ?2006? 26 号文-关于印发 《铁 路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》的通知,提 出了对路内站点的综合防雷要求, 为规范路内防雷器的使用和更 好地提高防护效果起到了积极的指导作用。26 文针对防雷保安 器提出具体要求,其中: “防雷保安器并联使用时,在任何情况 下不得成为短路状态;串联应用时,在任何情况下不得成为开路 状态。 ” ,出于对信号系统运行的安全的考虑,从理论上讲此项要 求确实合理。为实现此项要求,有两种方法可以实现,一、在模 块化防雷保安器中必须实现压敏电阻与气体放电管的串联结构; 二、使用失效保护技术的采用单一压敏电阻为元器件的结构。根 1 据我国铁路信号系统的现状及菲尼克斯多年研发和制造防雷产 品的专业经验, 我们对针对两种结构防雷保安器的合理性进行一 个全面的分析。 2、采用不同核心元器件和结构的防雷保安器性能的比较 1) 压敏电阻特性分析 压敏电阻是一种非线性可变的电压敏器件。它们具有非线性 的、相对平滑的响应特性,其响应时间通常小于25ns。压敏电阻 对脉冲电流的最大放电能力可达到几个10kA(8/20?s)。 当前全 球范围内最好的压敏电阻制造商为EPCOS,其生产的压敏电阻在 全球占近1/3份额,处于相对市场领先和技术领先地位。其制造 的用于防雷击浪涌保护的压敏电阻有很多规格和电压等级, 外形 也有方形和圆形多种。其中方片主要为大能量防雷应用,标称放 电能力能达到20kA(8/20?s); 圆片主要为电路板防浪涌等电磁兼 容保护用,标称放电能力能达到200-300A(8/20?s)。 优点: ? ? ? ? 快速响应特性(一般响应时间:1…25ns ) 残余电压值低——尤其当冲击电流低于kA范围时 适用于直流(DC)和交流电(AC) 响应曲线平滑 缺点: ? 在高电流范围内, 剩余电压值随电涌电流而增加 (见图示) 。 2 ? 具有相对较高的容量——一般不适用于频率超过 10…20kHz 的情况(见EPCOS数据表) 。 ? 由于长期使用会产生老化和一定程度的升温——可能产生 电流泄漏。 ? 为保证系统安全,需要为压敏电阻加装失效保护装臵。 老化: 术语 “老化” 是用作描述压敏电阻内部PN接点的损坏状况 (或 熔断)的。PN接点常常由于压敏电阻超负荷而被破坏,当PN接点 被损坏后, 将成为电导体, 从而导致压敏电阻中的电流产生泄漏, 不断增加的电流泄漏会导致电力供应电路中压敏电阻内部热量 的不断聚集。 这就是为什么安装有压敏电阻的防雷保安器需要配 备热敏断路器进行保护的原因, 当压敏电阻的温度超过设定温度 值时,热敏断路器就会断开压敏电阻与供应电压的连接。 2) 气体放电管特性分析 气体放电管是一种具有开、关状态截然不同的保护器件。 在 大 多 数 应 用 中 , 可 以 抵 抗 高 达 10kA(8/20?s) 或 2.5kA (10/350?s)的瞬态电流,因为它们的“硬”响应特性,这种设备 有时候称为“短路”型器件。 优点: ? ? ? 尺寸小巧 漏电流小 高电流限制容量 3 缺点: ? ? ? ? 点火特性曲线与时间有关。 快速响应时间为100ns左右 保护级别无法精确定义。 如果过压保护器中的工作电压高于电弧下降电压, 将会出现持续电流。 持续电流可能会导致元件过热 而受损。 老化: 老化和超负荷会使气体放电管的点火动作发生改变(例如: 其点火特性曲线) ,将发生以下状况: ? 点火电压持续增高——当充气式浪涌电压放电器连续多次 发生点火现象。 ? 点火电压在达到额定点火电压值时出现波动——当充气式 浪涌电压放电器连续多次发生点火现象。 ? 3)压敏电阻串联气体放电管结构的特性 压敏电阻串联气体放电管构成的 SPD 称之为混合型防雷保护 器。其具有如下特点: ? ? ? ? 整体呈现气体放电管的开关型特性 泄露电流几乎为零 放电能力和次数由最小的那个元件决定 保护电平比单个元器件提高 4 ? ? ? ? 响应时间为气体放电管的时间(100ns) 整体启动电压增加(如下图) 启动后呈现压敏电阻特性 响应电压受浪涌电压的时间特性影响(浪涌电压的陡度) 如图:串接气体放电管压敏电阻保护器和其响应特性曲线 难点: ? ? ? ? 气体放电管与压敏电阻串接引线长度尺寸一致 气体放电管与压敏电阻焊接可靠性 焊接气体放电管时温度对压敏电阻的影响 气体放电管和压敏电阻在雷击时产生发热的相互影响 缺点: ? 保 护电 平( 残压高 ,据 上海 防雷测 试 中 心专 家透露 达到 15-20%) ? ? ? 增加了故障点(两个元件的连接点、元件个体数量) 延长了对浪涌的响应时间(从 25ns 增加到 100ns) 抬高了模块的启动电压(据上海防雷测试中心专家透露达到 15-20%) ? 浪涌电压的陡度将影响启动电压,越快(陡)的浪涌防雷器 5 响应越“迟钝” (动作电压高) 由以上分析可以看出,压敏电阻是较为理想的防护器件,只 要能克服其因老化或大能量冲击而造成的压敏电阻损坏导致短 路的问题,即可安全地使用在系统中。而气体放电管由于其本身 “硬”特性等问题,一般不将其单独使用在保护电路中,而需与 压敏电阻等配合使用才能更好地发挥其作用。 而压敏电阻与气体 放电管串联结构虽然从单纯安全的角度来看相对可靠, 但由于在 启动电压、保护水平和应用寿命等方面具有较大的劣势。 3、 菲尼克斯纯压敏型防雷保安器优点分析 由上分析可知,纯压敏结构防雷保安器能否安全可靠地应用 于铁路信号系统中, 与其配备的热敏断路器能否可靠地工作有直 接地关系。 来自德国的菲尼克斯防雷产品, 采用先进的生产工艺, 很好地解决了热敏分断可靠性的难题,现介绍如下: 1)特殊的结构设计保障了正确脱扣的功能 6 成熟的故障分断和指示功能内部结构图 失效指示 老化脱扣 38 / Name / Date 上图为在欧洲较为成熟的故障分离、指示结构。该技术使人 们使用 SPD 减少了很多麻烦,近 30 年运行经验证明其效果相当 不错。菲尼克斯的专利结构则更加是这种技术中的技术先进,在 ERICSSON 全球的应用中,有使用超过 10 年之久的菲尼克斯防雷 7 单元至今仍在安全工作,说明了该技术的可靠。 2)SPD 内压敏电阻不加注环氧树脂,有利于散热和延长压 敏使用老化寿命。 ? 在压敏型 SPD 的生产过程中, 为了节省成本, 很多的 SPD 生产商仅 MOV 元件,大多不含环氧封装和电极,采购商 需要自加工加焊引脚,再加注环氧树脂。因工艺要求严 格,大多数厂家无法做到象 EPCOS 一样的封装。 ? 为了严格保证压敏的物理参数一致性,使之不受加焊引 脚的影响, PHOENIX 采取直接向 EPCOS 采购封装好的 MOV 阀片,即 L 系列的 MOV 阀片。尽管增加了成本,但却保 证了 MOV 参数的一致性和高要求。 ? 环氧树脂为不良热导体,具有隔热的特点,过多的加注 环氧树脂会使 MOV 单元不易散热和加速老化。 8 3)最高阻燃等级外壳,防止了过载失效时大能量热能引起的 火灾扩散。 至今,菲尼克斯的压敏型VAL-MS…系列防雷产品已经在我国 铁路信号系统使用了1万片以上,没有发现过任何安全问题。 9 综上所述,在现在技术条件下,菲尼克斯电气认为针对铁路 信号系统的防雷保护, 采用先进生产工艺制造成的压敏型防雷保 安器是安全可靠并且有效的。 4、 关于铁道部CRCC认证与国际认证接轨的建议 我国铁路正在进行“跨越式”发展,越来越多的直接引进并 消化吸收国外的先进设备和技术, 同时对欲为中国铁路提供设备 和服务的企业提出更高的要求-------必须通过CRCC认证。这对 提高铁路设备供应商的整体水平大有益处。 但为了更好地提高效率, 本着与国际先进技术和经验接轨的 原则,能否针对其产品已经获得国外公认著名认证(KEAM,UL, CB 等认证) ,在中国铁路又已经有大量成功应用经验的供应商, 根据相关认证同等认证的国际协议, 直接由相关部门为菲尼克斯 电气办理 CRCC 认证,以便菲尼克斯电气能够更快更好地为我国 铁路系统的大发展贡献力量。 10

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