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单向导通装置设计规范

发布时间:2024-06-18 21:45:45

Ⅰ 住二楼,担心下水道堵塞污水倒灌怎么办

可以先安装止抄回阀或者单向阀,袭是气水回路中一种截止阀,能起到单向导通的作用。或者是把自家的污水管道改造成独立的,直接走管子到楼外,再到一楼,挖槽把管子走进污水井,保持了下水道的通畅,就不会发生下水道堵塞污水倒灌的情况了。

Ⅱ 老工程师总结的开关电源设计心得

首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧,先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态,属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。

1、布局: 脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接 近开关电源输入端,输入线应避免与其他电路平行,应避开。Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离,以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电 源的EMC性能影响较大。

输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子,可影响电源输出纹波指标,两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离,以延长整机寿命,电解电容是开关电源寿命的瓶劲,如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离,电解之间也须留出散热空间,条件允许 可将其放置在进风口。

控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路,在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路,特别是电流控制型电路,处理不好易出现一些想不到的意外,其中有一些技巧,现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺,由于干扰限流点比设计值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性,这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。

下面谈一谈印制板布线的一些原则。

线间距: 随着印制线路板制造工艺的不断完善和提高,一般加工厂制造出线间距等于甚至小于0.1mm已经不存在什么问题,完全能够满足大多数应用场合。考虑到开关电源所采用的元器件及生产工艺,一般双面板最小线间距设为0.3mm,单面板最小线间距设为0.5mm,焊盘与焊盘、焊盘与过孔或过孔与过孔,最小 间距设为0.5mm,可避免在焊接操作过程中出现“桥接”现象。,这样大多数制板厂都能够很轻松满足生产要求,并可以把成品率控制得非常高,亦可实现合理的布线密度及有一个较经济的成本。

最小线间距只适合信号控制电路和电压低于63V的低压电路,当线间电压大于该值时一般可按照500V/1mm经验值取线间距。

鉴于有一些相关标准对线间距有较明确的规定,则要严格按照标准执行,如交流入口端至熔断器端连线。某些电源对体积要求很高,如模块电源。一般变压器输入侧线间距为1mm实践证明是可行的。对交流输入,(隔离)直流输出的电源产品,比较严格的规定为安全间距要大于等于6mm,当然这由相关的标准及执行方法 确定。一般安全间距可由反馈光耦两侧距离作为参考,原则大于等于这个距离。也可在光耦下面印制板上开槽,使爬电距离加大以满足绝缘要求。一般开关电源交流输入侧走线或板上元件距非绝缘的外壳、散热器间距要大于5mm,输出侧走线或器件距外壳或散热器间距要大于2mm,或严格按照安全规范执行。

常用方法: 上文提到的线路板开槽的方法适用于一些间距不够的场合,顺便提一下,该法也常用来作为保护放电间隙,常见于电视机显象管尾板和电源交流输入处。该法在模块电源中得到了广泛的应用,在灌封的条件下可获得很好的效果。

方法二: 垫绝缘纸,可采用青壳纸、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等绝缘材料。一般通用电源用青壳纸或聚脂膜垫在线路板于金属机壳间,这种材料有机械强度高,有有一定抗潮湿的能力。聚四氟乙烯定向膜由于具有耐高温的特性在模块电源中得到广泛的应用。在元件和周围导体间也可垫绝缘薄膜来提高绝缘抗电性能。

注意:某些器件绝缘被覆套不能用来作为绝缘介质而减小安全间距,如电解电容的外皮,在高温条件下,该外皮有可能受热收缩。大电解防爆槽前端要留出空间,以确保电解电容在非常情况时能无阻碍地泻压.

谈一谈印制板铜皮走线的一些事项:

走线电流密度: 现在多数电子线路采用绝缘板缚铜构成。常用线路板铜皮厚度为35μm,走线可按照1A/mm经验值取电流密度值,具体计算可参见教科书。为保证走线机械强度原则线宽应大于或等于0.3mm(其他非电源线路板可能最小线宽会小一些)。铜皮厚度为70μm线路板也常见于开关电源,那么电流密度可更高些。

补充一点,现常用线路板设计工具软件一般都有设计规范项,如线宽、线间距,旱盘过孔尺寸等参数都可以进行设定。在设计线路板时,设计软件可自动按照规范执行,可节省许多时间,减少部分工作量,降低出错率。

一般对可靠性要求比较高的线路或布线线密度大可采用双面板。其特点是成本适中,可靠性高,能满足大多数应用场合。

模块电源行列也有部分产品采用多层板,主要便于集成变压器电感等功率器件,优化接线、功率管散热等。具有工艺美观一致性好,变压器散热好的优点,但其缺点是成本较高,灵活性较差,仅适合于工业化大规模生产。

单面板,市场流通通用开关电源几乎都采用了单面线路板,其具有低成本的优势,在设计,及生产工艺上采取一些措施亦可确保其性能。

谈谈单面印制板设计的一些体会,由于单面板具有成本低廉,易于制造的特点,在开关电源线路中得到广泛应用,由于其只有一面缚铜,器件的电器连接,机械固定都要依靠那层铜皮,在处理时必须小心。

为保证良好的焊接机械结构性能,单面板焊盘应稍微大一些,以确保铜皮和基板的良好缚着力,而不至于受到震动时铜皮剥离、断脱。一般焊环宽度应大于0.3mm。焊盘孔直径应略大于器件引脚直径,但不宜过大,保证管脚与焊盘间由焊锡连接距离最短,盘孔大小以不妨碍正常查件为度,焊盘孔直径一般大于管脚直径0.1-0.2mm。多引脚器件为保证顺利查件,也可更大一些。

电气连线应尽量宽,原则宽度应大于焊盘直径,特殊情况应在连线于与焊盘交汇必须将线加宽(俗称生成泪滴),避免在某些条件线与焊盘断裂。原则最小线宽应大于0.5mm。

单面板上元器件应紧贴线路板。需要架空散热的器件,要在器件与线路板之间的管脚上加套管,可起到支撑器件和增加绝缘的双重作用,要最大限度减少或避免外力冲击对焊盘与管脚连接处造成的影响,增强焊接的牢固性。线路板上重量较大的部件可增加支撑连接点,可加强与线路板间连接强度,如变压器,功率器件散热器。

单面板焊接面引脚在不影响与外壳间距的前题条件下,可留得长一些,其优点是可增 加焊接部位的强度,加大焊接面积、有虚焊现象可即时发现。引脚长剪腿时,焊接部位受力较小。在台湾、日本常采用把器件引脚在焊接面弯成与线路板成45度 角,然后再焊接的工艺,的其道理同上。今天谈一谈双面板设计中的一些事项,在一 些要求比较高,或走线密度比较大的应用环境中采用双面印制板,其性能及各方面指标要比单面板好很多。

双面板焊盘由于孔已作金属化处理强度较高,焊环可比单面板小一些,焊盘孔孔径可 比管脚直径略微大一些,因为在焊接过程中有利于焊锡溶液通过焊孔渗透到顶层焊盘,以增加焊接可靠性。但是有一个弊端,如果孔过大,波峰焊时在射流锡冲击下部分器件可能上浮,产生一些缺陷。

大电流走线的处理,线宽可按照前帖处理,如宽度不够,一般可采用在走线上镀锡增加厚度进行解决,其方法有好多种

1, 将走线设置成焊盘属性,这样在线路板制造时该走线不会被阻焊剂覆盖,热风整平时会被镀上锡。

2, 在布线处放置焊盘,将该焊盘设置成需要走线的形状,要注意把焊盘孔设置为零。

3, 在阻焊层放置线,此方法最灵活,但不是所有线路板生产商都会明白你的意图,需用文字说明。在阻焊层放置线的部位会不涂阻焊剂。

线路镀锡的几种方法如上,要注意的是,如果很宽的的走线全部镀上锡,在焊接以后,会粘接大量焊锡,并且分布很不均匀,影响美观。一般可采用细长条镀锡宽度在1~1.5mm,长度可根据线路来确定,镀锡部分间隔0.5~1mm双面线路板为布局、走线提供了很大的选择性,可使布线更趋于合理。关于接地,功率地与信号地一定要分开,两个地可在滤波电容处汇合,以避免大脉冲电流通过信号地连线而导致出现不稳定的意外因素,信号控制回路尽量采用一点接地法,有一个技巧,尽量把非接地的走线放置在同一布线层,最后在另外一层铺地线。输出 线一般先经过滤波电容处,再到负载,输入线也必须先通过电容,再到变压器,理论依据是让纹波电流都通过旅滤波电容。

电压反馈取样,为避免大电流通过走线的影响,反馈电压的取样点一定要放在电源输出最末梢,以提高整机负载效应指标。

走线从一个布线层变到另外一个布线层一般用过孔连通,不宜通过器件管脚焊盘实现,因为在插装器件时有可能破坏这种连接关系,还有在每1A电流通过时,至少应有2个过孔,过孔孔径原则要大于0.5mm,一般0.8mm可确保加工可靠性。

器件散热,在一些小功率电源中,线路板走线也可兼散热功能,其特点是走线尽量宽大,以增加散热面积,并不涂阻焊剂,有条件可均匀放置过孔,增强导热性能。

谈谈铝基板在开关电源中的应用和多层印制板在开关电源电路中的应用。

铝基板由其本身构造,具有以下特点:导热性能非常优良、单面缚铜、器件只能放置在缚铜面、不能开电器连线孔所以不能按照单面板那样放置跳线。

铝基板上一般都放置贴片器件,开关管,输出整流管通过基板把热量传导出去,热阻很低,可取得较高可靠性。变压器采用平面贴片结构,也可通过基板散热,其温升比常规要低,同样规格变压器采用铝基板结构可得到较大的输出功率。铝基板跳线可以采用搭桥的方式处理。铝基板电源一般由由两块印制板组成,另外一块板放 置控制电路,两块板之间通过物理连接合成一体。

由于铝基板优良的导热性,在小量手工焊接时比较困难,焊料冷却过快,容易出现问题现有一个简单实用的方法,将一个烫衣服的普通电熨斗(最好有调温功能),翻过来,熨烫面向上,固定好,温度调到150℃左右,把铝基板放在熨斗上面,加温一段时间,然后按照常规方法将元件贴上并焊接,熨斗温度以器件易于焊接为宜,太高有可能时器件损坏,甚至铝基板铜皮剥离,温度太低焊接效果不好,要灵活掌握。

最近几年,随着多层线路板在开关电源电路中应用,使得印制线路变压器成为可能,由于多层板,层间距较小,也可以充分利用变压器窗口截面,可在主线路板上再加一到两片由多层板组成的印制线圈达到利用窗口,降低线路电流密度的目的,由于采用印制线圈,减少了人工干预,变压器一致性好,平面结构,漏感低,偶合 好。开启式磁芯,良好的散热条件。由于其具有诸多的优势,有利于大批量生产,所以得到广泛的应用。但研制开发初期投入较大,不适合小规模生。

开关电源分为,隔离与非隔离两种形式,在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式,在下文中,非特别说明,均指隔离电源。隔离电源按照结构形式不同,可分为两大类:正激式和反激式。反激式指在变压器原边导通时副边截止,变压器储能。原边截止时,副边导通,能量释放到负载的工作状态,一般常规反激式电源单管 多,双管的不常见。正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载,能量通过变压器直接传递。按规格又可分为常规正激,包括单管正激,双管正激。半桥、桥式电路都属于正激电路。

正激和反激电路各有其特点,在设计电路的过程中为达到最优性价比,可以灵活运用。一般在小功率场合可选用反激式。稍微大一些可采用单管正激电路,中等功率可采用双管正激电路或半桥电路,低电压时采用推挽电路,与半桥工作状态相同。大功率输出,一般采用桥式电路,低压也可采用推挽电路。

反激式电源因其结构简单,省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感,而在中小功率电源中得到广泛的应用。在有些介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦,输出功率超过100瓦就没有优势,实现起来有难度。本人认为一般情况下是这样的,但也不能一概而论,PI公司的TOP芯片就可做到300瓦,有文章介绍反激电源可做到上千瓦,但没见过实物。输出功率大小与输出电压高低有关。

反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数,由于反激电源需要变压器储存能量,要 使变压器铁芯得到充分利用,一般都要在磁路中开气隙,其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率,使变压器能够承受大的脉冲电流冲击,而不至于铁芯进入饱和非线形状态,磁路中气隙处于高磁阻状态,在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。

变压器初次极间的偶合,也是确定漏感的关键因素,要尽量使初次极线圈靠近,可采用三明治绕法,但这样会使变压器分布电容增大。选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯,可减小漏感,如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。

关于反激电源的占空比,原则上反激电源的最大占空比应该小于0.5,否则环路不容易补偿,有可能不稳定,但有一些例外,如美国PI公司推出的TOP系列芯片是可以工作在占空比大于0.5的条件下。 占空比由变压器原副边匝数比确定,本人对做反激的看法是,先确定反射电压(输出电压通过变压器耦合反映到原边的电压值),在一定电压范围内反射电压提高则工作占空比增大,开关管损耗降低。反射电压降低则工作占空比减小,开关管损耗增大。当然这也是有前提条件,当占空比增大,则意味着输出二极管导通时间缩 短,为保持输出稳定,更多的时候将由输出电容放电电流来保证,输出电容将承受更大的高频纹波电流冲刷,而使其发热加剧,这在许多条件下是不允许的。占空比增大,改变变压器匝数比,会使变压器漏感加大,使其整体性能变,当漏感能量大到一定程度,可充分抵消掉开关管大占空带来的低损耗,时就没有再增大占 空比的意义了,甚至可能会因为漏感反峰值电压过高而击穿开关管。由于漏感大,可能使输出纹波,及其他一些电磁指标变差。当占空比小时,开关管通过电流有效值高,变压器初级电流有效值大,降低变换器效率,但可改善输出电容的工作条件,降低发热。

如何确定变压器反射电压(即占空比)

有网友提到开关电源的反馈环路的参数设置,工作状态分析。由于在上学时高数学的比较差,《自动控制原理》差一点就补考了,对于这一门现在还感觉恐惧,到现在也不能完整写出闭环系统传递函数,对于系统零点、极点的概念感觉很模糊,看波德图也只是大概看出是发散还是收敛,所以对于反馈补偿不敢胡言乱语,但有有 一些建议。如果有一些数学功底,再有一些学习时间可以再把大学的课本《自动控制原理》找出来仔细的消化一下,并结合实际的开关电源电路,按工作状态进行分析。一定会有所收获,论坛有一个帖子《拜师求学反馈环路设计、调式》其中CMG回答得很好,我觉得可以参考。

接着谈关于反激电源的占空比(本人关注反射电压,与占空比一致),占空比还与选择开关管的耐压有关,有一些早期的反激电源使用比较低耐压开关管,如600V或650V作为交流220V输入电源的开关管,也许与当时生产工艺有关,高耐压管子,不易制造,或者低耐压管子有更合理的导通损耗及开关特性,像这种线路反射电压不能太高,否则为使开关管工作在安全范围内,吸收电路损耗的功率也是相当可观的。 实践证明600V管子反射电压不要大于100V,650V管子反射电压不要大于120V,把漏感尖峰电压值钳位在50V时管子还有50V的工作余量。现在 由于MOS管制造工艺水平的提高,一般反激电源都采用700V或750V甚至800-900V的开关管。像这种电路,抗过压的能力强一些开关变压器反射电压也可以做得比较高一些,最大反射电压在150V比较合适,能够获得较好的综 合性能。PI公司的TOP芯片推荐为135V采用瞬变电压抑制二极管钳位。但他的评估板一般反射电压都要低于这个数值在110V左右。这两种类型各有优缺点:

第一类:缺点抗过压能力弱,占空比小,变压器初级脉冲电流大。优点:变压器漏感小,电磁辐射低,纹波指标高,开关管损耗小,转换效率不一定比第二类低。

第二类:缺点开关管损耗大一些,变压器漏感大一些,纹波差一些。优点:抗过压能力强一些,占空比大,变压器损耗低一些,效率高一些。

反激电源反射电压还有一个确定因素

反激电源的反射电压还与一个参数有关,那就是输出电压,输出电压越低则变压器匝数比越大,变压器漏感越大,开关管承受电压越高,有可能击穿开关管、吸收电路消耗功率越大,有可能使吸收回路功率器件永久失效(特别是采用瞬变电压抑制二极管的电路)。在设计低压输出小功率反激电源的优化过程中必须小心处理,其 处理方法有几个:

1、 采用大一个功率等级的磁芯降低漏感,这样可提高低压反激电源的转换效率,降低损耗,减小输出纹波,提高多路输出电源的交差调整率,一般常见于家电用开关电源,如光碟机、DVB机顶盒等。

2、如果条件不允许加大磁芯,只能降低反射电压,减小占空比。降低反射电压可减小漏感但有可能使电源转换效率降低,这两者是一个矛盾,必须要有一个替代过程才能找到一个合适的点,在变压器替代实验过程中,可以检测变压器原边的反峰电压,尽量 降低反峰电压脉冲的宽度,和幅度,可增加变换器的工作安全裕度。一般反射电压在110V时比较合适。

3、增强耦合,降低损耗,采用新的技术,和绕线工艺,变压器为满足安全规范会在原边和副边间采取绝缘措施,如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感性能,现实生产中可采用初级绕组包绕次级的绕法。或者次级用三重绝缘线绕制,取消 初次级间的绝缘物,可以增强耦合,甚至可采用宽铜皮绕制。

文中低压输出指小于或等于5V的输出,像这一类小功率电源,本人的经验是,功率输出大于20W输出可采用正激式,可获得最佳性价比,当然这也不是决对的, 与个人的习惯,应用的环境有关系。

反激电源变压器磁芯在工作在单向磁化状态,所以磁路需要开气隙,类似于脉动直流电感器。部分磁路通过空气缝隙耦合。为什么开气隙的原理本人理解为:由于功率铁氧体也具有近似于矩形的工作特性曲线(磁滞回线),在工作特性曲线上Y轴表示磁感应强度(B),现在的生产工艺一般饱和点在400mT以上,一般此值 在设计中取值应该在200-300mT比较合适、X轴表示磁场强度(H)此值与磁化电流强度成比例关系。磁路开气隙相当于把磁体磁滞回线向X轴向倾斜,在同样的磁感应强度下,可承受更大的磁化电流,则相当于磁心储存更多的能量,此能量在开关管截止时通过变压器次级泻放到负载电路,反激电源磁芯开气隙有两个作用。其一是传递更多能量,其二防止磁芯进入饱和状态。

反激电源的变压器工作在单向磁化状态,不仅要通过磁耦合传递能量,还担负电压变换输入输出隔离的多重作用。所以气隙的处理需要非常小心,气隙太大可使漏感变大,磁滞损耗增加,铁损、铜损增大,影响电源的整机性能。气隙太小有可能使变压器磁芯饱和,导致电源损坏。

所谓反激电源的连续与断续模式是指变压器的工作状态,在满载状态变压器工作于能量完全传递,或不完全传递的工作模式。一般要根据工作环境进行设计,常规反激电源应该工作在连续模式,这样开关管、线路的损耗都比较小,而且可以减轻输入输出电容的工作应力,但是这也有一些例外。 需要在这里特别指出:由于反激电源的特点也比较适合设计成高压电源,而高压电源变压器一般工作在断续模式,本人理解为由于高压电源输出需要采用高耐压的整流二极管。由于制造工艺特点,高反压二极管,反向恢复时间长,速度低,在电流连续状态,二极管是在有正向偏压时恢复,反向恢复时的能量损耗非常大,不利于 变换器性能的提高,轻则降低转换效率,整流管严重发热,重则甚至烧毁整流管。由于在断续模式下,二极管是在零偏压情况下反向偏置,损耗可以降到一个比较低的水平。所以高压电源工作在断续模式,并且工作频率不能太高。 还有一类反激式电源工作在临界状态,一般这类电源工作在调频模式,或调频调宽双模式,一些低成本的自激电源(RCC)常采用这种形式,为保证输出稳定,变 压器工作频率随着,输出电流或输入电压而改变,接近满载时变压器始终保持在连续与断续之间,这种电源只适合于小功率输出,否则电磁兼容特性的处理会很让人头痛。

反激开关电源变压器应工作在连续模式,那就要求比较大的绕组电感量,当然连续也是有一定程度的,过分追求绝对连续是不现实的,有可能需要很大的磁芯,非常多的线圈匝数,同时伴随着大的漏感和分布电容,可能得不偿失。那么如何确定这个参数呢,通过多次实践,及分析同行的设计,本人认为,在标称电压输入时,输出达到50%~60%变压器从断续,过渡到连续状态比较合适。或者在最高输入电压状态时,满载输出时,变压器能够过渡到连续状态就可以了。

Ⅲ 避雷线和避雷针的作用是什么避雷器的作用是什么

避雷针作为端引,高于建筑等其他设备,在易受雷击的区域吸收雷击电能,与避雷线、引下线、泄放区构筑防雷网,使建筑等设备免受雷击破坏。避雷器的作用详细见下属文章:
避雷器和电涌保护器运用说明

目录

一、 定义
二、 防雷器与浪涌保护器的比较
三、 线路避雷器运用及其说明
四、 浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴
五、 参考依据与文献

一、定义
1.避雷器
避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时,避雷器首先放电,并将雷电流经过良导体安全的引入大地,利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下,使电气设备受到保护。

2.浪涌保护器
也叫防雷器,是一种为各种电力设备、仪器仪表、通讯线路等提供安全防护的装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

 从以下资料可以看出,浪涌保护器也是防雷器的一种,但是有很大的区别。

二、避雷器与浪涌保护器的比较
避雷器指建筑物避雷器,与避雷针、接地排等一起形成一个法拉第笼,防止建筑物被损坏,避雷器的基本原理是把雷击电磁脉冲(LEMP)导入地进行消解。但是为什么在安装避雷器后仍有大量的建筑物及其里面的设备被雷击损坏呢?
首先,避雷器的导线采用铜铁合金,因此其导线性能是有限的,反应速度仅为200微妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量达到最大值)为20微妙(uS),也就是说LEMP的速度快于避雷器,这样避雷器把第一次直击雷导入地后,对于二次雷、三次雷往往反应不过来,直接泄漏打在设备上。也就是说,避雷器对二次雷、三次雷几乎不起作用。
其次,LEMP导入地后,会从地返回形成感应雷。感应雷会从所有含有金属的导线上泄漏到设备(网线、电源线、信号线、传输线等)。由于避雷器是单向作用的,因此它对感应雷不起作用,感应雷可以直接打坏设备。更何况,导线部分往往不会安装避雷器。
再次,浪涌只有20%来自雷击等外部环境,80%来自系统内部运行,避雷器对这80%是不起任何作用的。
根据分析来回答电涌保护器(SPD,有的称浪涌保护器)和避雷器的区别:
1、应用范围不同(电压):避雷器范围广泛,有很多电压等级,一般从0.4kV低压到500kV超高压都有(详见楼上分析),而SPD一般指1kV以下使用的过电压保护器;
2、保护对象不同:避雷器是保护电气设备的,而SPD浪涌保护器一般是保护二次信号回路或给电子仪器仪表等末端供电回路。
3、绝缘水平或耐压水平不同:电器设备和电子设备的耐压水平不在一个数量级上,过电压保护装置的残压应与保护对象的耐压水平匹配。
4、安装位置不同:避雷器一般安装在一次系统上,防止雷电波的直接侵入,保护架空线路及电器设备;而SPD浪涌保护器多安装于二次系统上,是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后,或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施;所以避雷器多安装在进线处;SPD多安装于末端出线或信号回路处。
5、通流容量不同:避雷器因为主要作用是防止雷电过电压,所以其相对通流容量较大;而对于电子设备,其绝缘水平远小于一般意义上的电器设备,故需要SPD对雷电过电压和操作过电压进行防护,但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端,不会直接与架空线路连接,经过上一级的限流作用,雷电流已经被限制到较低值,这样通流容量不大的SPD完全可以起到保护作用,通流值不重要,重要的是残压。)
6、其它绝缘水平、对参数的着眼点等也有较大差异。
7、浪涌保护器适用于低压供电系统的精细保护,依据不同的交直流电源电床可选择各种相应的规格。电源浪涌保护器一精细由于终端设备离前级浪涌保护器距离较大,从而使得该线路上容易产生振荡过电压或感应到其他过电压。适用于终端设备的精细电源浪涌保护,与前级浪涌保护器配合使用,则保护效果更好。
8、避雷器主材质多为氧化锌(金属氧化物变阻器中的一种),而浪涌保护器主材质根据抗浪涌等级、分级防护(IEC61312)的不同是不一样的,而且在设计上比普通防雷器精密得多。

9、从技术上来说,避雷器在响应时间、限压效果、综合防护效果、抗老化特性等方面都达不到浪涌保护器的水平。
共同点:都能防止雷电过电压
因为上述原因,SPD也就应运而生。
SPD的原理是把LEMP转化为热能进行消解,由于不是导通式,反应速度非常快,可低于纳秒,可以有效防止二次雷和三次雷。SPD分为电源SPD,精密仪器SPD,数字线路SPD,而且也是双向作用的,因此可以有效防止感应雷。因此,IEEE标准规定,在安装避雷器的同时应该加上SPD,以形成防雷的双保险。
此外,SPD对于内部的80%的浪涌也能起到有效抑制作用,这是避雷器所不能做到的。
总体上讲,避雷器是专门针对电气设备免受雷电冲击波所设置的防护设备,而浪涌保护器是比避雷器更先进的防护设备,除开雷电冲击波,还可以极大程度消弱电力系统自身所产生的其它破坏性浪涌冲击。在用电单位高压进线系统(10KV及以上)已装设避雷器的情况下,在低压系统中就应装设防护功能更精密的浪涌保护器。

三、避雷器运用与说明
1、线路避雷器防雷的基本原理
雷击杆塔时,一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔,另一部分雷电流经杆塔流入大地,杆塔接地电阻呈暂态电阻特性,一般用冲击接地电阻来表征。
雷击杆塔时塔顶电位迅速提高,其电位值为
Ut=iRd L.di/dt(1)
式中i——雷电流;
Rd——冲击接地电阻;
L.di/dt——暂态分量。

当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50的放电电压时,将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50,如果考虑线路工频电压幅值Um的影响,则为Ut-U1 Um>U50。因此,线路的耐雷水平与3个重要因素有关,即线路绝缘子的50放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说,线路的50放电电压是一定的,雷电流强度与地理位置和大气条件相关,不加装避雷器时,提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻,在山区,降低接地电阻是非常困难的,这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。
加装避雷器以后,当输电线路遭受雷击时,雷电流的分流将发生变化,一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔,一部分经塔体入地,当雷电流超过一定值后,避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线,传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时,由于导线间的电磁感应作用,将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流,这种分流的耦合作用将使导线电位提高,使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压,绝缘子不会发生闪络,因此,线路避雷器具有很好的钳电位作用,这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。
以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法,在平原地带相对较容易,对于山区杆塔,则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂,以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率,在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时,因接地线过长会有较大的附加电感值,雷电过电压的暂态分量L.di/dt会加在塔体电位上,使塔顶电位大大提高,更容易造成塔体与绝缘子串的闪络,反而使线路的耐雷水平下降。因为线路避雷器具有钳电位作用,对接地电阻要求不太严格,对山区线路防雷比较容易实现。
2线路避雷器使用及动作情况
淄博电业局管辖的110kV龙博1线和35kV南黑线、炭谢线位于丘陵和山地,多年来经常发生雷击跳闸故障,据统计110kV龙博1线在1989~1996年共发生5次雷击掉闸,35kV南黑线、炭谢线分别在1994~1997年各发生6次雷击掉闸,虽然采取了各种措施,效果均不明显。1997年在易遭雷击的龙博1线62~64号和南黑线87、89、90号及炭谢线51号分别装设了7组共20只线路型氧化锌避雷器,安装方式是在龙博1线和南黑线各悬挂3组9只,在炭谢线51号上相和下相各悬挂1只(该杆不久前遭雷击),经过2个雷雨季节的考验,线路未发生故障及掉闸事故。
3避雷器的选型及安装维护
线路避雷器有2种类型,即带串联间隙和无串联间隙2种,因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。
线路避雷器安装时应注意:(1)选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔,最好在两侧相临杆塔上同时安装;(2)垂直排列的线路可只装上下2相;(3)安装时尽量不使避雷器受力,并注意保持足够的安全距离;(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线,其截面不小于25mm2,尽量减小接地电阻的影响。
投运后进行必要的维护:(1)结合停电定期测量绝缘电阻,历年结果不应明显变化;(2)检查并记录计数器的动作情况;(3)对其紧固件进行拧紧,防止松动;(4)5a拆回,进行1次直流1mA及75参考电压下泄漏电流测量。
四、 浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴
 设计原理
在最常见的浪涌保护器中,都有一个称为金属氧化物变阻器(Metal Oxide Varistor,MOV)的元件,用来转移多余的电压。如下图所示,MOV将火线和地线连接在一起。
MOV由三部分组成:中间是一根金属氧化物材料,由两个半导体连接着电源和地线。
这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时,半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之,当电压超过该特定值时,电子运动会发生变化,半导体电阻会大幅降低。如果电压正常,MOV会闲在一旁。而当电压过高时,MOV可以传导大量电流,消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线,火线电压会恢复正常,从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式,MOV仅转移电涌电流,同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说,MOV的作用就类似一个压敏阀门,只有在压力过高时才会打开。
另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同 ——它们将多余的电流从火线转移到地线,通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。当电压处于某一特定范围时,该气体的组成决定了它是不良导体。如果电压出现浪涌并超过这一范围,电流的强度将足以使气体电离,从而使气体放电管成为非常良好的导体。它会将电流传导至地线,直到电压恢复正常水平,随后它又会变成不良导体。
这两种方法都是采用并联电路设计——多余的电压从标准电路流入另一个电路。有几种浪涌保护器产品使用串联电路设计抑制电涌——它们不是将多余的电流分流到另一条线路,而是通过降低流过火线的电量。基本上说,这些抑制器在检测到高电压时会储存电能,随后再逐渐释放它们。制造这种保护器的公司解释说该方法可以提供更好的保护,因为它反应速度更快,并且不会向地线分流,但另一方面,这种分流可能会干扰建筑物的电力系统。
抑制二极管:抑制二极管具有箝位限压功能,它是工作在反向击穿区,由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点,特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示:I=CUα,上式中α为非线性系数,对于齐纳二极管α=7~9,在雪崩二极管α=5~7.
 抑制二极管的技术参数主要有 :
(1)额定击穿电压,它是指在指定反向击穿电流(常为lma)下的击穿电压,这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V~4.7V范围内,而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V~200V范围内。
(2)最大箝位电压:它是指管子在通过规定波形的大电流时,其两端出现的最高电压。
(3)脉冲功率:它是指在规定的电流波形(如10/1000μs)下,管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。
(4)反向变位电压:它是指管子在反向泄漏区,其两端所能施加的最大电压,在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值,也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。
(5)最大泄漏电流:它是指在反向变位电压作用下,管子中流过的最大反向电流。
(6)响应时间:10-11us
作为辅助元件,有些浪涌保护器还配有内置保险丝。保险丝是一种电阻器,当电流低于某个标准时,它的导电性能非常好。反之,当电流超过了可接受的标准,电阻产生的热量会烧断保险丝,从而切断电路。如果MOV不能抑制电涌,过高的电流将烧断保险丝,保护连接的设备。该保险丝只能使用一次,一旦烧断就需要更换。
 SPD前端熔断器应根据避雷器厂家的参数安装。
如厂家没有规定,一般选用原则:
根据(浪涌保护器的最大保险丝强度A)和(所接入配电线路最大供电电流B)来确定(开关或熔断器的断路电流C)。
确定方法:
当:B>A时 C小于等于A
当:B=A时 C小于A或不安装C
当:B<A时 C小于B或不安装C
有些浪涌保护器具有线路调节系统,用于滤除“线路噪声”,减小电流波动。这种基本浪涌保护器的系统结构非常简单。火线通过环形扼流线圈接到电源板插座上。扼流线圈只是一个用磁性材料做成的环,外面缠绕着导线——基本的电磁铁。火线中所流经电流的上下波动会给电磁铁充电,使其发出电磁能量,从而消除电流的微小波动。这种“经过调节”的电流更加稳定,可使计算机(或其他电子设备)的供电电流更加平缓。
在电子设计中,浪涌主要指的是电源(只是主要指电源)刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能有高于电源本身的脉冲;或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌。它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等。 而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路,简单而常用的是并联大小电容和串联电感。
 浪涌保护器(SPD)的分类
按工作原理分:
(1)开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过。用作此类装置时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
(2)限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小,其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
(3)分流型或扼流型
分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗。 用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
按用途分:
(1)电源保护器:交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
(2)信号保护器:低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
 浪涌保护器及其应用
1、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(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流),是一种瞬变干扰:例如直流6V继电器线圈断开时会出现300V~600V的浪涌电压;接通白炽灯时会出现8~10倍额定电流的浪涌电流;当接通大型容性负载如补偿电容器组时,常会出现大的浪涌电流冲击,使得电源电压突然降低;当切断空载变压器时也会出现高达额定电压8~10倍的操作过电压。浪涌电压现象日趋严重地危及自动化设备安全工作,消除浪涌噪声干扰、防止浪涌损害一直是关系到自动化设备安全可靠运行的核心问题。现代电子设备集成化程度在不断提高,但是它们的抗御浪涌电压能力却在下降。在多数情况下,浪涌电压会损坏电路及其部件,其损坏程度与元器件的耐压强度密切相关,并且与电路中可以转换的能量相关。
为了避免浪涌电压击毁敏感的自动化设备,必须使出现这种浪涌电压的导体在非常短的时间内同电位均衡系统短接(引入大地)。在其放电过程中,放电电流可以高达几千安,与此同时,人们往往期待保护单元在放电电流很大时也能将输出电压限定在尽可能低的数值上。因此,空气火花间隙、充气式过电压放电器、压敏电阻、雪崩二极管、TVS(Transientvoltagesuppressor)、FLASHTRAB、VALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件,是单独或以组合电路形式被应用到被保护电路中,因为每个元器件有其各自不同的特性,并且具有不同的性能:放电能力;响应特性;灭弧性能;限压精度。根据不同的应用场合以及设备对浪涌电压保护的要求,可根据各类产品的特性来组合出符合应用要求的过电压保护系统。

2、浪涌电压吸收器
浪涌噪声常用浪涌吸收器进行抑制,常用的浪涌吸收器有:
(1)氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料制成的压敏电阻,其电压非线性系数高,容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小,且具有工艺简单、成本低廉等优点,是目前广泛使用的浪涌电压保护器件。适用于交流电源电压的浪涌吸收、各种线圈、接点间浪涌电压吸收及灭弧,三极管、晶闸管等电力电子器件的浪涌电压保护。
(2)R、C、D组合浪涌吸收器
R、C、D组合浪涌吸收器比较适用于直流电路,可根据电路的特性对器件进行不同的组合,如图1(a)适用于高电平直流控制系统,而图1(b)中采用齐纳稳压管或双向二极管,适用于正反向需要保护的电路。
图1R、C、D浪涌保护器 (a)单向保护(b)双向保护

图2TVS电压(电流)时间特性
(3)瞬态电压抑制器(TVS)
当TVS两极受到反向高能量冲击时,它能以10-12s级的速度,将其两极间的阻抗由高变低,吸收高达数kW的浪涌功率,使两极的电位箝位于预定值,有效地保护自动化设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点,目前被广泛应用于电子设备等领域。
①TVS的特性
其正向特性与普通二极管相同,反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。在浪涌电压的作用下,TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压Vbr而被击穿。随着击穿电流的出现,流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP,同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也不断下降,最后恢复到初态,这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的过程。
②TVS与压敏电阻的比较
目前,国内不少需要进行浪涌保护的设备上应用压敏电阻较为普遍,TVS与压敏电阻性能比较如表1所示:
表1TVS与压敏电阻的比较
参数 TVS 压敏电阻
反应速度 10-12s 50×10-9s
是否老化 否 是
最高使用温度 175℃ 115℃
器件极性 单双极性 单极性
反向漏电流 5μA 200μA
箝位因子VC/Vbr 不大于15 最大7~8
封闭性质 密封 透气
价格 较贵 便宜
3、综合浪涌保护系统组合
3.1三级保护
自动控制系统所需的浪涌保护应在系统设计中进行综合考虑,针对自动控制装置的特性,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的是雷击电流放电器,它们不是安装在建筑物的进口处,就是在总配电箱里。为保证后续设备不承受太高的残压,必须根据被保护范围的性质,在下级配电设施中安装过电压放电器,作为二级保护措施。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。自动控制系统三级保护布置如图3所示。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小于5m(即一级SPD与二级SPD连接线路间距至少10米,二级SPD与三级SPD连接线路间距至少5米)。
3.2三级保护器件
(1)充有惰性气体的过电压放电器是自动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(8/20μs)或者2.5kA(10/350μs)以内的瞬变电流。气体放电器的响应时间处于ns范围,被广泛地应用于远程通信范畴。该器件的一个缺点是它的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:即原来希望维持几个ms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爆碎。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。

图3放电器分布图
(2)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ns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,压敏电阻可用于放电电流为2.5kA~5kA(8/20μs)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的。
(3)抑制二极管一般用于高灵敏的电子电路,其响应时间可达ps级,而器件的限压值可达额定电压的1.8倍。其主要缺点是电流负荷能力很弱、电容相对较高,器件自身的电容随着器件额定电压变化,即器件额定电压越低,电容则越大,这个电容也会同相连的导线中的电感构成低通环节,而对数据传输产生阻尼作用,阻尼程度与电路中的信号频率相关。
五、 参考依据与文献
1. IEC61643-12:2002 电涌保护器(SPD)第12部分:连接于低压电力系统的电涌保护器——选型和应用原则。
2. IEC61643-1:1998,IDT :低压配电系统的电涌保护器(SPD)第一部分:性能要求和试验方法
3.建筑物防雷设计规范(GB50057-94)工程建设标准局部修订公告 第24号
4.中国气象局第3号令《防雷减灾管理办法》
北京德曼尼机电技术有限公司 总工程师 曹 原撰

Ⅳ 请问,关于化工工业设计中,法兰与法兰之间需要用铜片搭接,遵循的相关规范是哪一本或者哪些

金属管道法兰跨接防静电探讨在对企业进行安全生产检查时,专家或执法人员经常要求输送可燃、易爆物质的金属管道法兰要用导线跨接,防止发生静电事故。那么,金属管道法兰是否需要跨接?在什么情况下需要跨接?笔者想就此问题做一下探讨。一、工业管道金属法兰跨接

国家质量监督检验检疫总局2009年5月8日颁布的特种设备安全技术规范文件《压力管道安全技术监察规程—工业管道》(TSG
D0001-2009),对工业管道有下列定义:本规程适用于同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置以及界区内公用工程所属的工业管道(以下简称管道)。

(1)、最高工作压力大于或等于0.1MPa(表压,下同)的;(2)、公称直径(注1)大于25mm的;

(3)、输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体的。

日常检查中碰见的压力管道大部分属于上述工业管道之列。《压力管道安全技术监察规程—工业管道》(TSG
D0001-2009)第八十条对法兰跨接防静电有如下规定:有静电接地要求的管道,应当测量各连接接头间的电阻值和管道系统的对地电阻值。当值超过《压力管道规范—工业管道》(GB/T20801-2006)或者设计文件的规定时,应当设置跨接导线(在法兰或者螺纹接头间)和接地引线。从该条可以看出,法兰是否需要跨接导线,需要测量法兰之间电阻值,当阻值超过规定时,需要跨接。

《压力管道规范—工业管道 第4
部分制作与安装》(GB/T20801.4-2006)第10.12.1条规定:有静电接地要求的管道,各段间应导电良好。每对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03Ω时,应设导线跨接。

另外,《工业金属管道工程施工规范》(GB
50235—2010)第7.13.1条规定:设计有静电接地要求的管道,当每对法兰或其他接头间电阻值超过0.03欧时,应设导线跨接。由此可以看出,工业管道金属法兰是否跨接,需要测量法兰间电阻值。当法兰间电阻值超过0.03Ω时,应设导线跨接。二、燃气管道法兰跨接

企业使用燃气较为普遍,燃气管道法兰跨接又有什么规定呢?

《城镇燃气设计规范》(GB50028—2006)对法兰跨接无明文规定,只是在第10.8.5

条第3款规定:燃气管道及设备的防静电接地设施的设计应符合国家现行标准《化工企业静电接地设计技术规程》(HGJ28-90)的规定。

《化工企业静电接地设计技术规程》(HGJ28-90)目前编号变更为HG/T20675-1990。该规程第2.7.5条规定:当金属法兰采用金属螺栓或卡子相紧固时,一般情况可不必另装静电连接线。在腐蚀条件下,应保证至少有两个螺栓或卡子间的接触面,在安装前去锈和除油污,以及在安装时加防松螺帽等。

《化工企业静电接地设计技术规程编制说明》对第2.7.5条的解释如下:从不少单位的实践经验来看,用金属螺栓相连的金属法兰之间,单是螺栓相连,已具有足够的静电导通性。在有腐蚀条件下的安装要求,为的是确保导通性。

由此可以看出,当金属法兰采用金属螺栓或卡子相紧固时,燃气管道法兰是不需要跨接的。由于燃气管道大部分属于工业管道,因此如燃气管道法兰发生严重腐蚀,电阻值超过0.03Ω时,可以依据《压力管道安全技术监察规程—工业管道》(TSG
D0001-2009)要求,跨接导线。

三、石油化工管道法兰跨接

石油行业企业对防静电要求较高,管道法兰跨接是否有更严格的规定呢?

《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》(GB50517-2010)第8.9.1条规定,有静电接地要求的管道,当每对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03Ω时,应有导线跨接。《石油化工静电接地设计规范》(SH
3097-2000)作为企业规范,严于国家标准和行业标准。该规范第4.3.3条规定,在管道系统上,当金属法兰采用金属螺栓或卡子紧固时,一般可不必另装静电连接线,但应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》(SH 3501-2001)第6.2.13
条规定:有静电接地要求的管道,各段间应导电良好。当每对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03Ω时,应有导线跨接。

《石油库设计规范》(GB 50074-2002)第14.2.14
条规定:输油(油气)管道的法兰连接处应跨接。当不少于5根螺栓连接时,在非腐蚀环境下可不跨接。

《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB 50156—2002
)第10.3.3条规定:在爆炸危险区域内的油品、液化石油气和天然气管道上的法兰、胶管两端等连接处应用金属线跨接。当法兰的连接螺栓不少于5根时,在非腐蚀环境下,可不跨接。

《化工企业静电安全检查规程》(HG/T23002-92)作为静电安全检查的行业标准,第5.1.2条规定:金属设备与设备之间,管道与管道之间,如用金属法兰连接时可不另接跨接线,但必须有两个以上的螺栓连接。

由此可以看出,石油化工管道法兰是否需要跨接,取决于其电阻值或其螺栓数量,不是必须强制全部跨接。 四、结论

综上所述,并不是所有金属管道法兰必须全部跨接。是否需要跨接,要看其设计文件是否有静电接地要求。如果看不到设计文件,只能通过测量电阻值的方式确定,当法兰间电阻值超过0.03Ω时,需有导线跨接。通过法兰紧固方式或金属螺栓数量来判定是否需要跨接,适用于燃气管道和石化企业内管道,对常见的工业管道不适用。

GB 50235-97《工业金属管道施工及验收规范》第6.12.1条有静电接地要求的管道,各段间有导电良好。当每一对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03Ω时,应有导线跨接。

第6.12.2条 管道系统的对地电阻值超过100Ω时,应设两处接地引线。接地引线宜采用焊接形式。

SH3501-2002《石油化工有毒可燃介质施工及验收规范》: 第6.2.13条有静电接地要求的管道,各段间有导电良好。当每一对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03Ω时,应有导线跨接。

第6.2.16条 有静电接地要求的不锈钢管道,导线跨接或接地引线应采用不锈钢板过渡,不得与不锈钢管直接连接。

SH3097-2000《石油化工静电接地设计规范》: 第4.3.1条 管道在进出装置区(含生产车间厂房)处、分岔处应进行接地。长距离无分支管道应每隔100米接地一次。

第4.3.2条平行管道净距小于100mm时,应每隔20米加跨接线。当管道交叉且净距小于100mm时,应加跨接线。

第4.3.3条当金属法兰采用金属螺栓或卡子紧固时,一般可不必另装静电连接线,但应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。

HG 20225-95《化工金属管道施工及验收规范》

第6.11.1条~第6.11.5条 同GB 50235-97《工业金属管道施工及验收规范》
接地线-安全的生命线 在电工学中,将电气部分的任何部分与在大地之间作良好的电气连接称为接地。接地是电气防火安全技术的重要内容。在工业生产和日常生活中为保证电力系统设备和人身安全,需要采取各种各样的接地措施,如防雷接地、防静电接地、保护接地和工作接地等。接地是保证设备正常工作、防止角正触电伤亡和火灾爆炸事故发生的一种既简单又有效的方法。 家用电器如空调、洗衣机、微波炉等电源插头大多是三芯的,分别应接上火线、零线及接地线。对于在正常情况下使用的家电而言,接地线似乎是多余的,但忽略了这根线又是十分危险的,如果电器内部的电线出现绝缘层破损导致漏电,而发现或救护不及时就会发生事故。许多人的性命就丢在忽视这条接地线上。 在家电使用中不接地线或不会正确接地线的例子是屡见不鲜的,一些人将地线接到自来水管上,但实际上许多自来水管往往是不接地的,无法构成回路将漏电电流导入大地;还有的将煤气管道作为接地线,这是绝对禁止的,因为煤气管道虽然连接到地下但它里面流动的是可燃气体,如果发生泄漏与空气混合达到爆炸浓度极限后遇到漏电电流产生的电火花便会发生爆炸。一般建筑物竣工时都留有接地线,只要找到它的位置正确地加以连接就可以了。
在工业生产中良好的接地不仅可以防止触电事故造成的伤亡,还能防止火灾爆炸事故的发生。工厂内通常建筑物的金属部分,例如梁、柱及轨道、布线用的钢管、电缆,没有燃烧和爆炸危险的工业管道均可作为接地线。对于管道内因安装了法兰垫圈起到绝缘作用的必须用跨接导线将法兰或管接头连接起来。对于埋在地下的接地体,除易燃液体和气体管道外,一些金属工艺管道、金属水管等均可以用做接地体。除此之外还应考虑到接地设施的总电阻,接地电阻越小越有利于安全。对于接地设施要经常进行检查,使它们保持良好的连接状态。
简单点儿说,地线就是把火线线上漏的电导到地下,这样,最起码你人的安全就有保障了。漏电之后,由
于导线这个介质,首先把电导到大地上,不会伤到人,这只是一个保险措施。
跟火线相对,两根线中带电的是火线,另一根就是地线;如果是三相的话,也是只有一根火线,两根地线
的;火线和地线间接(通过用电器)连接,就形成电流回路,这样就安全了;另外地线可以把电荷负载直
接导入地面,防止发生意外触电。

易燃易爆介质在管道内流动时摩擦管壁产生静电,静电荷在法兰处积聚,所以才使用跨接线,接地线才是
为了防雷;建筑防雷接地设计规范中明确规定6个螺栓以上的法兰不需要做接地。
有关标准要求:有静电接地要求的管道,每对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03欧姆时,应设导线跨接。
但是在现场看到许多法兰都不进行跨接,询问后答采用了金属垫片。②经有关部门检测管道系统的对地电阻值小于100欧姆时,法兰间就不需设导线跨接
管道之间螺栓数连接大于等于5个可以不需要跨接,否则一定要用不少于6mm2铜线连接,铜牛鼻子(俗称)大于500mA
根据《石油化工静电接地设计规范》SH3097-2000(国家石油和化学工业局2000-06-30批准2000-10―01实施)摘录如下:4.3 管道系统4.3.1 管道在进出装置区(含生产车间厂房)处、分岔处应进行接地。长距离无分支管道应每隔100m接地一次。4.3.2 平行管道净距小于100mm时,应每隔20m加跨接线。当管道交叉且净距小于100mm时,应加跨接线。4.3.3 当金属法兰采用金属螺栓或卡子紧固时,一般可不必另装静电连接线,但应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。4.3.4 工艺管道的加热伴管,应在伴管进汽口、回水口处与工艺管道等电位连接。4.3.5 风管及保温层的保护罩当采用薄金属板制作时,应咬口并利用机械固定的螺栓等电位连接。4.3.6
金属配管中间的非导体管段,除需做特殊防静电处理外,两端的金属管应分别与接地干线相连,或用截面不小于6mm2的铜芯软绞线跨接后接地。4.3.7 非导体管段上的所有金属件均应接地。4.3.8 地下直埋金属管道可不做静电接地。

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