变压器防护棚方方案

变压器防护棚方方案（共5篇）

篇1：变压器防护棚方方案

一、工程概况

本项目位于天津市南开区南门外大街，其中B地块住宅项目西侧为南开区南开二马路以，南侧为服装街（南开一纬路），北侧为B地块办公楼，东侧为B地块商业。拟建设7栋25层至33层的公寓。

占地面积约22033.6平米。工程总建筑面积约为105190平方米，其中地上总建筑面积：70000平方米，地上住宅建筑面积68000m2，住宅配套建筑面积2000m2，地下建筑面积35190m2。

二、变压器位置

现场西侧南开二马路边现有建设单位提供的400KVA变压器一台，因无法满足现场施工用电需要，计划增容，在该变压器旁增加一台400KVA变压器。

变压器紧贴现场围档，变压器位于4号楼塔吊的大臂旋转半径之内，同时4号楼（高60米左右）离变压器不足20米，为防止高空坠物及它物品碰撞变压器，且根据安全用电要求，变压器需做隔离防护棚。

变压器位于现场主出入口北侧（南开二马路），位于人行便道上，现场围档与马路牙之间约2.5m。

三、临电增容及切改时间

根据建设单位安排，将于近期进行临电增容及切改施工，具体要求如下：

1、第1天：电力队伍勘查现场，确定入地电缆路由、南开二马路侧两台变台位置、南门外大街侧变台位置、服装街立杆位置。总承包配合清理，服装街街心路面石材下有混凝土板；

2、第2～3天：挖沟（申请停电时间考虑整改、重新搭设防护时间）； 3、4～5天：挖杆坑； 4、6～7天：立杆搭变台； 5、8～9天：放电缆立杆； 6、10天：装表班安装表杆；

办理停电； 7、11～13天：整改防护、拆除外线及电线杆，清运回填；

总包做变压器防护； 8、14天： 变压器试验； 9、15天：送电。

四、增容及切改期间安排

根据建设单位安排，将于近期进行增容及高压电切改，期间将停电，并需要搭设防护棚。

1、增空及切改期间生产安排

根据目前进度情况，在此期间，现阶段我方主要进行破桩头施工，另外现场办公需要用电。

我方将根据土方开挖情况，跟进破桩头，所需要空压机数量根据开挖情况投入6～10台空压机，每台空压机7.5KW，需要租赁一台100KVA发电机。

2、增容、切改配合

在增容、切改期间，我们将尽可能，配合建设单位及电力施工单位进行增容、切改工作，做一些力所有及的工作，如配合挖帽梁上土方，破除帽梁上混凝土等。

停电期间，我们积极配合围档施工单位做好目前南开二马路围墙扫尾工作。

3、防护棚的整改及新建

目前现场已有变台防护棚，搭设比较粗糙，与《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-1993）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）要求很远，原有防护棚需要拆除，重新按规范要求进行搭设。

在切改过程中，电力公司将停电，利用停电时间，我方将组织专业人员（专业架子工，另配专业电工、专职安全人员）拆除原有防护棚，并重新搭设防护棚。计划用一至二天时间。

待新增容的变台安装完毕后，用一天时间进行防护棚的搭设工作。在停电之前，提前准备好搭设隔离防护棚所需的一切人力、物力资源，确保一天之内搭好。

搭好之后，由建设单位、监理单位、施工单位相关人员检查确认后，向电力公司申请恢复供电。防护棚搭设根据《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-1993）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）要求进行。

五、施工准备

1、由电气工程师负责与建设单位联系，明确供电部门的停电时间、复供电时间。

2、由工程部门向物资部门提出材料计划，并由物资部门联系材料的采购及供应。

3、由工程部门选派8-10名技术强、素质高的熟练架子工，并配备四个力工运输材料。

六、防护棚材料及选用

1、所用杉木杆及横杆等木质材料应认真检查是否有死结、断裂、腐烂现象，如发现上述现象则不能使用。

2、所用脚手板应外观完整，没有断裂、开裂现象，脚手架要有足够的刚度和韧性。

3、所用竹笆片，应外观完整，没有散裂现象，并有足够的刚度和韧性。

4、选用10#铁丝。

5、立面防护采用密目网，平面防护采用平网，应该有足够的强度及抗冲击力。

七、防护棚做法

1、本防护棚搭设必须由专业架子班负责，施工人员必须有架子工操作证，要求在绝对断电的情况下作业。作业人员必须戴安全帽，系安全带，自下而上搭设架体，自上而下铺挂围档材料及饰面材料。

2、采用木架形式进行围护，架体搭设于围档外人行便道上，人行便道铺有水泥砖，基础较好，故不用采取措施对架体立杆底部进行加强。变压器旁为南开二马路，行人、车辆较多，为防止搭设过程伤及行人及车辆，搭设，在南开二马路上，将一侧车道围起来，设立警戒线，并设专人进行看护。

3、变压器位于现场围档与马路牙之间，即人行便道上，防护棚搭设时，需要将该段人行便道全部防护起来，即防护棚宽2500mm,单台变压器防护棚长约5000mm，另一变压器安装立即进行防护，材料提前准备，按两台变压器10m长考虑。变压顶部高压线杆高约9米，防护棚搭设高度需要10.5m左右。

4、按图示尺寸在地上铺好扫地杆，扫地杆离地300mm高，用砖块垫平，扫地杆按上下搭接形式接头，搭设长度在800～1200之间。

5、立杆间距不大于1500mm，其中横向根据实际尺寸均分即可，约1200mm左右。纵向间距控制在1300～1500mm之间。按大头朝下立杆，立杆时应有两人以上共同协作，立杆树立后应用斜撑稳固，并将立杆绑扎在扫地杆上，立杆未稳固，人不能离开。

竖立杆时，先竖两端头的立杆，再竖中间立杆，立杆竖好后，应纵成行，横成方，杆身垂直。立杆弯曲时，其弯曲应顺纵向方向，既不能朝向变压器，也不背向变压器以保证大横杆能与立杆接触良好。

6、立杆搭设长度不少于1.5m，一般情况是将立杆大头置于大横杆上（大横杆和立杆交叉点），每根立杆接头不少于三道“背心式”绑扎，绑扎铁丝采用10#新铁丝。

7、大横杆搭设步距控制在1.5m左右,一般采用直径100mm杉木杆搭设，大横杆的接头长度不少于1.5m，小头直径不小于80mm，且不小于三道绑扎。上下相邻相步大横杆的大头朝向应相反，以保证架体稳定。

8、小横杆应搭设绑扎在立杆和大横杆的根部，且外挑300mm，根据本工程实际情况，可根据现场实际情况设置，如靠近马路一侧，为防止伤人，可以适当缩短，但最短不小于200mm。

9、搭设的防护架应选用杉条作拉撑杆件，并与围档连成一体，以增加防护架的稳定性。

10、在防护架顶满铺一层脚手板和一层竹笆片，并在防护棚的四周翻边500高，用竹笆片作踢脚板，将四周翻边封起来，以防高处坠物伤人。

11、最上一层防护距高压线横担2.0米的高度，大横杆、小横杆固定于立杆之上，此处小横杆（可用方木）加密一倍，然后满铺竹笆。

第二层防护距高压线横担1.7米的高度，大横杆、小横杆固定于立杆之上，小横杆上满铺50mm厚脚手板，以保证高空坠物不能穿透此层防护顶棚。

12、立面外罩绿色密目网。挂密目网时，必须安装牢固，且表面平整。

13、在防护棚的长向及棚内短向均作剪力撑加固，剪力撑杉杆与架体应绑扎牢固。

14、防护棚内不得有钢筋头、铁丝等，以防掉落于变压器上造成意外事故。

15、对与高压线或变压器不足1700mm的，加设绝缘板防护。

16、安装警示标志：在防护棚外侧悬挂安全警示标语，所有警示标志必须安装牢固，警示标语醒目。

八、搭设标准：

1、立杆：立杆大头应朝下，上下垂直，立杆杆身垂直度偏差不得超过架高的1/1000，且不得大于100mm，不得向外偏斜。最后一根立杆应大头朝上，为便立杆顶端平齐，可将高出的立杆向下错动。

立杆必须按规定进行接长，相邻立杆的接头至少应错开一步架，接头的搭接长度应跨两层大横杆，且不得小于1.5m。为使接长后的立杆位于同一平面内，上下立杆的接头应沿纵向错开。

2、横杆：大横杆绑扎在立杆内侧，沿纵向平放。大横杆必须按规定进行接长，接头应置于立杆处，大头伸出立杆200～300mm，并使小头压在大头上，接搭接长度不小于1500mm。接头位置，上下相邻大横杆的接头应错开一个立杆。

九、安全保证措施

1、搭设和拆除防护棚必须由符合“特种作业人员安全技术考核规定”的架子工进行，操作人员必须持证上岗，有不适应高空作业的人员不得上岗（如恐高症等）。

2、作业人员的衣着要灵便，作业时要穿软底防滑鞋，不得赤脚，穿拖鞋、硬底鞋和带钉易滑的鞋。戴好安全帽，系好下鄂带，高处作业时必须系安全带，高挂低用。

3、事先对每个参与搭设防护棚的架工、电工进行详细安全、技术交底。

4、应事先与建设单位、电力公司协商好，确定几日几点几分开始停电，待高压线切改完毕、增容完成（增加变压器）及防护棚搭设完成后，经各方确认后，方能恢复供电。

5、搭设防护棚时，由现场安全总临赵华东、工长徐峰、梁韡、电气工长谭小野组成安全管理小组专门对此事进行全程监督，直到防护棚搭设完毕并且恢复供电正常后，安全小组的人员方能离开。

6、作业点必须设警戒区，由专人看宁，严禁非作业人员进入施工区域，并标志牌。

7、大雾、大雨及六级以上的大风天气，不得进行防护棚上的高处作业，雨雪天后作业必须采取安全防滑措施。

8、初设时应有临时支撑，防止初立的立杆倾倒伤人。

9、在搭至近高压线时，须特别注意每传递的杉杆不得与高压线相碰，操作人员必须互相提醒，互相关心。

10、在搭设时，必须有专业的安全员全程巡视监控作业人员操作的各环节的安全动态情况，发现有不合安全规范的地方，尤其是在距离高压线很近时必须全程监控。

11、在变压器防护棚上高警示牌，警示牌上写：“高压危险”。

篇2：变压器防护棚方方案

一、工程程概况

本工程位于某区田厦村，某大道西侧约70米，桃园路北侧约45米。场地规划总用地面积约29500平方米，拟建2栋高层住宅、1栋酒店及办公楼、1栋商务公寓，楼高为25～33层，（含商业区的裙楼4层）。

二、变压器位置

现甲方提供两台500千伏安变压器，位于工地北面围墙中部，在办公室和厕所之间，供本工程施工用电使用。变压器位于1#塔吊的大臂旋转半径之内为防止高空坠物及它物品碰撞变压器，且根据安全用电要求，变压器需做隔离防护棚。因本工地的两台变压器与在建的某展览馆工地的变压器仅一墙之隔（如下图所示）

7000南山展览馆变压器发电机房5000厕所 配电房500010000砖砌围墙(3.2米高）厕所 田厦新村改造项目变压器砖砌围墙（1.8米高)钢丝隔离网(1.8米高）变压器平面位置图

砖砌围墙（3.3米高)钢丝隔离网(1.8米高）8005000砖砌围墙（1.8米高)290030001100变压器立面图***0

因此应提前与某展览馆工地的负责人联系协商、确定两家单位一同向供电局申请局部停电一天，以便一同搭设隔离防护棚。两家施工单位均应提前准备好搭设隔离防护棚所需的一切人力、物力资源，确保一天之内搭好。搭好之后两家单位的负责人检查确认后一同向供电局申请恢复供电。

三、防护棚做法

1、防护架子搭设：（a）外圈钢管架：

先用1.5米长的φ48×3.5mm普通钢管按1000mm间距排列整齐打入地下500mm，然后再用扣件固定地上部份的立杆，高度为地坪以上12米。（如下图所示）

立杆扣件***12000

横杆采用φ48×3.5mm普通钢管按1500mm步距，用扣件固定于立杆上，再搭设剪刀撑进行加固。(b)内圈毛竹架：

用粗铁丝把φ50毛竹的立杆、横杆固定在钢管架上，立杆间距250mm，横杆步距250mm。

2、防护顶棚：

根据安全用电规范以及防止高空坠物，采取两层防护以保证电压器的安全。

第一层防护距高压线横担3.6米的高度，用水平钢管网架（间距1000mm×1000mm）固定于立杆之上，再采用木方加密（间距300mm），木方上铺模板。

第二层防护距高压线横担1.6米的高度，用水平钢管网架（间距1000mm×1000mm）固定于立杆之上，再采用木方加密（间距300mm），木方上满铺钢笆，以保证高空坠物不能穿透此层防护顶棚。

四、防雷接地做法

先用1根φ12镀锌圆钢将所有钢管立杆焊接一圈，然后将此防

雷引下线焊接到1根40×40的角钢（打入地下不小于2500mm深）做成的接地极。

用电阻测试仪测量接地电阻，电阻值应小于4欧姆.五、安全保证措施

1、事先对每个参与搭设防护棚的架工、电工进行详细安全、技术交底。

2、应事先与供电局确定好，几号几点几分开始停电，待我方与某展览馆工地均搭设完成后，接到两家单位的能知后，方能恢复供电。

篇3：变压器励磁涌流的危害及防护

关键词：变压器,励磁涌流,继电保护,误动作

1 引言

变压器作为变换交流电压、交变电流和阻抗的器件, 广泛应用于电力系统中的发电、输电和配电等各个环节, 变压器的运行状况及运行寿命备受大家关注, 因为它关系着整个电力系统是否能够持续稳定运行。影响变压器安全运行的原因很多, 其中变压器的材料和制作工艺、流经变压器的系统短路电流、操作过电压或雷击过电压、变压器在高温环境下重载运行积累的热效应、变压器绝缘材料老化以及空载合闸变压器产生的励磁涌流等原因, 是影响变压器运行状况及使用寿命的主要因素。短路电流、过电压对危害变压器的最直接、最严重的, 甚至出现一次的短路或过电压就可能损坏变压器;变压器的热效应、材料的绝缘老化和励磁涌流等因素难以一次性的破坏变压器, 但是这些现场频繁的出现在运行过程中, 其积累效应也不容忽视。

变压器空载合闸是最常见的操作之一, 在这个过程中, 由于变压器铁芯磁通的饱和程度及变压器铁芯材料曲线的非线性特征, 在一定的工作条件下, 可能产生幅值相当大的励磁电流值。励磁涌流的产生原理, 励磁涌流对变压器及供配电系统的危害, 以及降低励磁涌流的危害应采取的措施等问题被广泛关注和研究, 也是本次讨论的问题。

2 励磁涌流产生的原理分析

由于变压器导磁材料曲线的非线性关系 (如图1所示) , 在一定电压下磁化电流的大小和波形将取决于铁芯的饱和程度。

若变压器铁芯的磁通密度较低时, 磁路未饱和的情况下, 铁芯磁通小于饱和磁通时, 励磁电流ie和磁通Φs成正比, 相对较小;当变压器铁芯的磁通密度较高时, 若铁芯磁通大于饱和磁通, 这时的励磁电流ie和磁通Φs之间不再时线性关系, 励磁电流随着磁通增加而迅速增加, 且励磁电流比磁通增加的速度要快。这里应当指出, 主磁通和剩磁通无论在性质上, 还是在所起的作用上都是不同的。

为分析变压器的电磁本质和运行性能, 掌握产生励磁涌流的理论, 暂以简单的单相的变压器为分析对象进行, 设合闸时刻铁芯中的剩磁为Φr, 回路电压方程式为:

侧铁芯中的磁通为:

其中:α为变压器投入时刻电压初相角;R为变压器绕组电阻;L为变压器绕组电感。

方程式2中-Φmcosω (t+α) 为稳态磁通;为维持合闸瞬间 (t=0) 磁通不能发生突变而产生的暂态磁通, 这是衰减的非周期量, 衰减时间常数为R/L。由公式可知, 当电压波形过零点时刻, 如α=0时合闸, 存在最大的磁通Φmax≈2Φm+Φr。变压器铁芯在正常情况下, 磁通已经接近饱和磁通, 当达到最大磁通Φmax时, 励磁电流将会成指数增长。励磁电流中含有的直流分量和高次谐波分量均随时间衰减, 持续时间随着衰减时间常数为R/L增加而缩短。

针对于三相变压器的空载投入, 由于三相电压存在电位差, 三相铁芯剩磁不同, 任何时刻合闸变压器, 至少在两项中出现程度不同的励磁涌流。由以上三个方程式可以看出, 合闸时电压波形的初相位、变压器铁芯的剩磁、变压器电阻和电感的比值、变压器的容量是决定产生励磁涌流大小和性质的主要因素, 另外也于变压器的内部结构及接地与否有关。

3 励磁涌流产生的影响

变压器的励磁涌流幅值可达变压器额定电流的6~10倍, 且产生大量的高次谐波分量, 所以励磁涌流的不良影响及危害主要表现为以下方面: (1) 峰值较大且含有大量高次谐波造成很大的振动, 危及相关部件的机械性能, 而且会造成很大的噪声; (2) 励磁涌流较大的时, 可能引起上级继电保护装置的误动作, 而瞬间分断大电流还可能导致系统过电压, 损害电气设备, 扩大危害范围; (3) 变压器合闸的励磁涌流, 包含大量高次谐波会反馈至电网, 可能造成电网电压和频率的波动, 严重污染电能质量。铁芯的振动主要是因铁芯反复励磁引起的, 励磁涌流中含有的大量高次谐波, 特别是是二次谐波, 容易引起共振, 加激铁芯的振动, 空负载投入变压器时总会听到一声激响, 这一现象正是励磁涌流引起铁芯激烈振动造成的。铁芯夹的越紧, 振动异响越大, 所以厂家设计的铁芯夹力不会很大, 而励磁涌流造成激烈振动就容易危机铁芯机械性能, 虽然不至于破坏变压器结构, 但这种现象的长期积累, 会导致变压器机构缺陷, 为其他故障导致变压器破坏提供了条件。

继电保护装置差动保护整定值的设置不可能考虑极限的励磁涌流, 因为变压器、高压开关柜或者电力电缆发生故障时的电流也在保护动作考虑范围之内, 变压器空载投入产生的励磁涌流, 若这时也存在故障电流, 继电保护装置无法分辨, 从而导致继电保护装置误动作。而且, 新设备在启用初期, 设备灵敏度较高, 必然实现任何故障的出现均会很快分断断路器, 所以整定值一般较小而且动作时间很短, 针对大电流速断保护动作无延时为。最常见的情况就是, 现场空投变压器时继电保护动作跳闸, 再次重合闸继电保护不跳闸, 甚至在出险反复几次跳闸后, 不得不通过改变继电保护的整定值来避开励磁涌流, 这种降低保护灵敏度的做法无疑使新投入使用的设备及系统承担更大的运行风险。若励磁涌流足够大, 流过的上级或并机的变压器, 足以使继电保护装置越级跳闸, 扩大停电范围。

变压器空载投入运行瞬间产生的励磁涌流, 必然经过上级或并列运行变压器, 并存在很高的直流分量, 容易使上级或并列运行变压器于空载投入的变压器直接连接侧的电流互感器铁芯饱, 出现较大传变误差。流经运行变压器的直流分量衰减很大, 流经其他侧电流互感器受到的影响也小, 运行变压器的差动保护很容易产生较大差流而误动, 造成继电保护装置动作, 导致运行变压器退出运行, 造成电网电压和频率的波动, 甚至危及电力系统的稳定性。励磁涌流中含有的大量高次谐波更是对电力系统电能质量的一种污染。

4 防护励磁涌流的措施

励磁涌流在实际运行中产生诸多不利影响, 必须采取一定的措施加以抑制, 现实中常用的三相电力变压器, 准对起励磁涌流的特点和机制, 结合运行管理部门的实际情况, 制定有效的抑制措施, 以减少其影响, 保证电力系统正常运行。在此主要讨论以下几种抑制方法。

(1) 厂家在制造变压器时, 除了满足技术经济指标之外, 应在变压器内部结构适当采取降低励磁涌流的措施。例如, 适当降低铁芯磁通密度的工作点或加大铁芯面积, 尽量使用剩磁较小的铁芯材料, 设定铁芯夹紧力时充分考虑励磁涌流冲击, 增加变压器绝缘强度等等。

(2) 在系统配置设计时考虑以下方面:配置特性较好且匹配的避雷器保护变压器的主绝缘, 防止雷击过电压;选择技术先进, 制造工艺优良断路器, 防止断路器在断开励磁涌流时电弧重燃;配置有较好励磁涌流闭锁性能的变压器差动保护等;采用励磁特性较好的电流互感器。

(3) 对于励磁涌流冲击导致上级开关误动作的情况, 研究变压器励磁涌流的特性, 计算得知的励磁涌流电流约为变压器额定电流的6~10倍, 对上级变电站的继电保护装置, 在综合考虑电网保护上下级保护协调性的基础上, 尽量增大速断保护跳闸的动作电流整定值, 假如条件允许的情况下, 设置在单台变压器额定电流8倍或以上, 以避开单台变压器投入时励磁涌流引起的继电保护误动作。

(4) 在合闸回路中串联合适的电阻来增大变压器绕组阻值, 降低变压器空载投入时稳态磁通和励磁涌流的暂态持续时间。在变压器中增加滤波器, 对变压器投入时产生的大量高次谐波进行抑制, 减少谐波干扰, 防止继电保护装置误动作, 减少对电网质量的污染。

(5) 为有效地抑制变压器空载合闸励磁涌流对电力系统的影响, 必须降低流过变压器铁芯的磁通。对于单相变压器, α=0时合闸, 市电电压波形过零点时, 存在最大的磁通Φmax≈2Φm+Φr, 若选择, 在电压波形在波峰或者波谷的时刻投入变压器, 将没有暂态磁通的存在, 特别是当铁芯无剩磁时, 流过变压器铁芯的磁通将按照正弦规律变化, 即Φ=Φmsinω (t) , 此时电力系统不受励磁涌流的影响。但是针对三相电力变压器, A、B、C三相之间的相位角不同, 所以励磁涌流无法完全消除。为减少三相中的励磁涌流, 需要选择合适的合闸相位角, 只有断路器的控制方式做相应的改变, 三相才能都捕捉到电压的初相角为, 但假设实现A捕捉到电压的初相角为, B、C相的合闸命令顺序错开6.67ms (相当于) , 这是抑制励磁涌流最理想的合闸方式。但这种选相合闸中时间及相位角的确定, 还必须要考虑剩磁对合闸相位角的影响, 变压器在某个相位角α时磁势被切断, 下次就在α时合闸, 使偏磁完全抵消剩磁。并考虑感应磁通的作用, 在该文中进行深入讨论, 针对该技术的发展, 目前已经取得很大进步, 并逐步在实际中应用。

参考文献

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篇4：汽车电路浪涌防护方案

【关键词】汽车电路 浪涌 原因及危害 防护 方案

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）01B-0098-03

电路中的浪涌是一种形象的说法，它是指电路中出现的瞬间过电，是电路中一种短暂的电流、电压波动，持续时间通常为百万分之一秒，其先快速上升后再缓慢下降，会对电路产生很大影响。浪涌会立即或者缓慢地损坏电器设备，对电路中的精密电器的杀伤力更大，严重的会造成线路短路，导致火灾，因此，各种电路中都设有浪涌保护措施。本文主要讨论汽车电路浪涌防护的问题。

一、汽车电路中浪涌产生原因和危害

汽车电路中浪涌主要有两个来源：一是来自电路外部，另一个是来自电路内部。它的产生主要有以下几个原因。

（一）雷电感应过电压

当汽车所在区域出现了强雷电天气时，尽管雷电直接击中汽车的可能性不大，但是雷电产生的强感应电压可能会沿着电源线和信号线等导入汽车电路，形成强烈的雷电浪涌，冲击汽车电路中的电器设备，导致电器元件立即损坏。雷电产生的浪涌也可以使控制设备产生误动作，造成交通事故。

（二）操作过电压

汽车存在很多感性负载，如电机、继电器等，而且这些元器件经常处于开通和关断交替的工作状态。感性负载的接通和关断必然会在电路中产生较大的操作过电压，其感应电压的数值，往往达到电源电压的数倍，造成电器元件的损坏。

（三）其他原因产生的浪涌

生活环境中存在的大功率发射信号，如电视台信号，雷达站发射的雷达信号，高压输变电设备产生的高压电磁辐射，甚至宇宙射线和太阳黑子辐射等，都可能在汽车电路中产生浪涌电压。

（四）静电

人体和汽车任何绝缘部分都可能产生静电，静电电压有时候会达到几千伏。当带静电的人体或者是汽车的绝缘部件，接触到电子设备时，超高的静电电压会瞬间造成汽车电路的损坏。

浪涌对汽车电路的冲击，会出现电路数据丢失，电路损毁，性能衰退，电池短命，车载视频闪抖，音响设备声音噪杂等问题。它造成的危害有灾难性危害和累积性危害两种。灾难性危害主要由于雷电过电压和静电造成。累积性危害是指小浪涌多次冲击半导体器件，对元器件的损坏虽然在短期内不明显，但多次累积后，会使半导体器件功能衰退，设备发生故障，寿命缩短。这些小浪涌的危害虽不及雷电，但是他们频繁产生，会缓慢损坏设备元件，这在汽车电路中经常发生。

二、汽车电路中浪涌的防护措施

浪涌分为浪涌电压和浪涌电流。它们对电路的损害原理不同，因此要采取不同的防护措施加以防护。

（一）浪涌电压的防护措施

浪涌电压对电路的危害主要是由于产生的过电压超过了电器元件的额定电压，从而导致电器元件损害，PN节被击穿，控制电路控制失灵，误操作等。通常用压敏电阻（VDR）和瞬变电压抑制二极管（TVS）这些限压器件，来对电路中的浪涌电压进行抑制。

压敏电阻（VDR）最大的特点是，当它两端的电压低于其“阀值”电压时，压敏电阻的阻抗相当于开路状态，只有很小的漏电流通过；当电路电压超过它的“阀值”电压时，流过它的电流可以迅速增大，相当于通路。利用压敏电阻的特性，可以将电路电压钳制在“阀值”以内，防止后部电路受到过电压的损坏。压敏电阻的响应时间为NS级，结电容在几百到几千PF的数量级范围，其瞬间功率很大，但平均功率很小，不能长时间导通。

瞬变电压抑制二极管（TVS），是一种高效能的二极管保护器。其外形和电路符号都与普通二极管无异。当尖峰电压或者是浪涌电压冲击TVS管时，TVS管的阻抗能够以高达1×10-12秒的速率降低，允许一个大电流通过，其两端间的电压保持在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而被损坏。TVS相比于压敏电阻，其响应速度更快，结电容可以做到更低，钳位性、抗静电性更好，价格稍贵，但通流能力稍逊于压敏电阻，适用于电路IC级的防护。

（二）浪涌电流的防护措施

当汽车电子器件出现故障或者发生误操作，或者出现短路现象，很容易产生浪涌电流。浪涌电流会使导线和接点产生高温，烧毁绝缘，产生短路，甚至引起火灾。

电路中对浪涌电流的限制，有两种基本的方法：在电源电路中简单布置防护设备作为浪涌电流限制器，成为被动浪涌电流保护电路。在电路中布置浪涌防护限制器，当浪涌峰值消失后，浪涌防护设备被旁路成为主动浪涌电流保护电路。采用哪种限流方式主要取决于电源功率，设备承受浪涌电流冲击的频率，工作温度范围和系统成本等因素。

对于小功率电源，最简单的浪涌电流限制方案是与负载串联一个普通的电阻器。但对于额定功率较大的电源，固定电阻会产生较大的功率损耗从而降低电路的整体效率。采用负温度系数的热敏电阻（NTC），进行被动限流保护。NTC的特性是阻值随着温度的升高而降低。当浪涌来时，温度较低，NTC呈现较高阻值，可以有效限制电路中的电流峰值，一旦受热，其阻值降低到可以忽略不计的水平，有效降低电路的功率损耗。这一方案由于电路简单，成本较低，利于实现。在对电源功率要求不高的情况下，被广泛采用。

当电源功率大于500W时，被动保护电路的功率损耗就非常明显。因此较高功率水平的电路采用主动ICL保护电路，一旦浪涌峰值电流消退，ICL保护电路被旁路，尽可能地减少功率的损耗。NTC热敏电阻对温度过于依赖，在设计方案中要考虑诸多问题：比如当浪涌电流冲击时，INC热敏电阻温度较高，呈现低阻状态，则对浪涌电流的防护失效；当外界气温较低时，NTC呈现低阻状态，其功率损耗则较大等。有正温度系数的热敏电阻PTC（或者PPTC）可以提供更有效的限流方案。

PTC或者PPTC热敏电阻，在环境温度下，作为一个普通电阻使用，其阻值依其型号不同，可以在20-500Ω之间选择。这一阻值可以有效地抑制浪涌电流的峰值。峰值一过，充电电路可以把PTC旁路。如果充电线路发生故障，在电路中出现持续很大的电流，PTC电阻值随着温度的升高而显著增大，对电路起到更有效的保护作用。

三、汽车电路浪涌防护方案举例

汽车运行工况复杂，在汽车电路中电磁继电器、电感性负荷很多，经常处于交替关断的状态，各种原因形成的浪涌，对汽车电路及各种车载电子元器件都会造成不同程度的损坏，解决汽车电路中浪涌问题，主要有以下解决方案。

（一）汽车12V/24V电源浪涌防护方案

本方案主要应用于汽车电源系统。汽车在起动瞬间和出现异常工作情况时会有很大的浪涌产生，对汽车电子产品造成损坏。对于汽车电源浪涌的防护，主要采用下面的防护方案。

本方案利用了TVS和PPTS，对汽车电源的后端电路进行了浪涌电压和浪涌电流的双重保护。如图1所示，在汽车电源电路中，当浪涌电压冲击时，瞬间电压抑制二极管（TVS）电阻迅速降低，可以吸收一个大电流，将电压钳制在额定值范围内，对电路形成第一时间的保护。TVS管动作速度快，但是通流能力有限，不能长时间工作，此时，正温度系数的热敏电阻（PPTC）随着电路温度的升高电阻迅速增大，抑制了电流的上升，起到第二保护作用。两种保护措施同时使用，克服了TVS管通流能力不强，和PPTS管动作时间慢的缺点，对电路的保护更加完善。此方案可以过IOS-7637-2标准的五类测试条件。

（二）汽车USB防护方案

车载电子设备不断增多。汽车USB接口应用越来越普遍，我们可以通过USB接口进行手机充电、车载MP3或插U盘听歌等。USB需要支持热插拔；传输速率高达480Mbps，不容忍丢包；USB芯片集成度高，很脆弱，易受静电损坏。下面以USB2.0为例来解析汽车USB浪涌防护方案。

在此方案如图2所示，采用了一个瞬态抑制二极管（TVS）。瞬态抑制二极管（TVS）的主要参数为：

TVS【ESD05V14T-LC】Vrwm：5.0V；Vb：6.0V；防静电能力（接触/空气）：8KV/15KV；结电容（f=1MHz）：1.2pF；封装为STO-143。

方案中，采用适用于USB2.0接口的ESD05V14T-LC 限压型静电保护器件。USB的电源线，数据线用这颗TVS对地做防护，钳位静电电压。该器件采用节省空间的0402和0603表面安装形式的封装，工作电压为5V，12V，24V三个等级，其电容值可以低到0.02PF，一般的都在2-3.5PF之间，按照IEC 61000-4-2，ESD空气放电15KV、接触放电8KV。优点是体积小、效果好、反应时间快、价格便宜。

（三）车载网络系统电路保护方案

车载网络系统将扮演着越来越重要的角色。新型客车、卡车、公共汽车甚至摩托车都已装有移动的网络，将众多特征和功能连接在一起，如内置控制、移动媒体和无线网络。信息娱乐系统、远程信息处理、安全控制等的应用均需使用几种现有的网络标准，其中LIN、CAN、FlexRay就是重要的三种标准。

1.LIN拓扑的电路保护措施

LIN是一种结构简单、配置灵活、成本低廉的新型低速串行总线，在车身电气控制等方面主要使用LIN总线。LIN总线标准要求当LIN总线路因正电压小于26.5V或接地而出现短路时，网络应恢复正常工作。物理层上的ESD浪涌电阻根据IEC61000-4-2要求必须符合最低放电电压电平±2kV。然而，ECU连接器上可能会出现达到±8kV的电平。为了防止LIN总线电路免受浪涌破坏。采取以下方案进行保护。

设置在电源输入端的PPTC器件，保护ECU和LIN节点连接器免受过电流损伤。并联在电路中的MLV（多层电压敏电阻器），可以限制电压尖峰，为车载网络应用提供所需的高电流处理和能量吸收的过电压保护。

2.CAN 拓扑的电路保护措施

CAN总线在汽车上的应用提高了汽车的动力性、操作性、安全性和燃油经济性。CAN总线通过CAN收发器与与物理总线项链。CAN总线收发器可允许总线供电电压高达±80V直流电。而电路中产生的浪涌电压，其峰值远远大于80V，会损伤收发器（收发器的操作电流也因供货商的不同而有所差异）。为此，采取以下方案对其进行保护。

3.FlexRay拓扑的电路保护措施

FlexRay是继CAN和LIN之后的最新研发成果，可以有效管理多重安全和舒适功能。譬如，线控刹车和线控方向盘。该线控网络方式支持同步和异步数据传输，数据传输率约为10Mb/s，具有时间触发和事件触发行为、冗位和容错的特点。

该结构支持一“束”2个节点至64个节点，其功能主要依靠于两种类型的处理器——ECU和“活动星”。FlexRay通讯通过一个常用总线或一个星形连接在ECU之间进行。FlexRay元件的总线输入必须避免在总线路和系统供电电压或地电位之间出现短路现象。因此，必须在电路中进行过电流保护。

人们对汽车操控安全性和乘坐舒适的要求越高，汽车上电气设备就会越复杂。电气设备越精密，集成度越高，抵抗浪涌的能力反而越弱。因此，对汽车电路上的浪涌电压（或电流）的进行防护尤为重要。本文对汽车电路中浪涌产生的几大原理进行了分析，详细阐述了汽车电源浪涌防护，USB接口浪涌防护和车载网络系统电路浪涌防护等方案。这些方案，在众多车型电路浪涌防护中被采用，防护效果得到实验验证，是非常有效的解决浪涌问题的办法。

【参考文献】

[1]张春艳，李金广.浅谈电涌保护器的选用[J].大众科技，2006（7）

[2]包联初，庞君，周云福.第四届中国国际防雷论坛论文摘编[J].汽车电子设备防护，2005（9）

[3]温厚林.基于电力自动化系统防雷措施分析[J].硅谷，2010（18）

【作者简介】文艳宇（1979— ），女，出生于广西桂林，现就职于柳州市交通学校，讲师。研究方向：汽车电子技术及新能源汽车发展方向。

篇5：变压器防护棚方方案

变压器防护方案

一、工程简介：

本工程为由中建七局有限公司出资60%，漯河市医学高等专科学校出资40%，建设的漯河市医学高等专科学校新校区工程，工程位于漯河市召陵区，位于召陵区政府北2公里，新校区西临中山路，北依北环路，周围环境优美。本工程位于新校区一期工程的北部，本工程由华南理工大学建筑设计研究院设计，郑州中兴工程监理有限公司监理，中国建筑第七工程局有限公司总承包施工。根据施工用电需要，建设单位在工程B区对应13轴线，距离B区外墙南侧约30M位置安装一台200KVA变压器一台，离地高度约4m，电线杆高度约8m，提供临时施工用电。因变压器位置距离B区塔吊(QTZ4807)的距离最短为35m，在塔吊的旋转半径内，故此，必须进行防护。

二、防护部署：

此变压器的进线为自南向北方向，故此，防护设施的防护范围主要是变压器周边三面1.5m范围及变压器顶部。计划采用8m高钢管脚手架加4m高毛竹，外侧固定阻燃密目安全网及顶部固定木跳板和竹芭的双层防护方法，连同变压器顶部进线一并进行防护。

三、施工工艺：

3.1、搭设钢管脚手架：

钢管脚手架按照四排立杆设置，立杆纵距2.1m，横距1.8m，横杆间距1.5m，搭设高度8m；顶部以大横杆拉结后铺设木跳板和竹芭进行双层顶部防护。3.1.1参数信息:（1）构造参数: 立杆横距lb(m)：1.8 ； 立杆纵距la(m)：2.1 ； 防护棚高度H(m)：8 ；

上下防护层间距h1(m)：0.6 ； 立杆步距h(m)：1.5 ；

斜撑与立杆连接点与地面的距离h2(m)：1.6 ； 斜撑与立杆连接点到下防护层的距离h3(m): 1.5； 水平钢管搭设方式：钢管沿纵向搭设 ； 水平钢管间距a(m)：0.3 ； 钢管类型：Φ48 × 3.5 ；

扣件连接方式：双扣件 ,双扣件抗滑承载力调整系数: 0.8 ；（2）荷载参数: 高空坠落物最大荷载标准值N(kN)：1 ； 脚手板自重(kN/m2)：0.35 ；

栏杆及挡脚板自重(kN/m)：0.15 ；（3）地基参数: 地基土类型:素填土；

地基承载力标准值(kPa): 120； 立杆基础底面面积(m2): 0.25； 地基承载力调整系数: 1。3.1.2纵向水平支撑钢管计算: 纵向钢管按照三跨连续梁计算，承受脚手板自重、坠落物冲击集中荷载。由于防护棚有双层防护，故只按照承载能力极限状态设计，不考虑正常使用极限状态。截面几何参数如下： 截面抵抗矩 W = 5.08 cm3;截面惯性矩 I = 12.19 cm4;

纵向钢管计算简图（1）荷载的计算：(1)脚手板自重(kN/m)：

q1 = 0.35×0.3 = 0.105 kN/m；

(2)高空坠落物最大荷载标准值(kN)： N= 1 kN；

（2）强度验算: 纵向支撑钢管按三跨连续梁计算； 最大弯矩计算公式如下: M = 0.08ql2 + 0.2Fl 均布恒载：q = 1.2 ×0.105 = 0.126 kN/m； 冲击荷载：F = 1.4×1 = 1.4 kN；

最大弯距 M = 0.08×0.126×2.12 + 0.2×1.4×2.1= 0.632 kN.m； 最大应力 σ = M / W = 0.632×106 /(5.08×103)= 124.499 N/mm2； 支撑钢管的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2；

支撑钢管的计算应力 124.499 N/mm2 小于 钢管的抗弯强度设计值 205 N/mm2，满足要求！

3.1.3横向支撑钢管计算: 横向水平钢管按照承载能力极限状态设计，按照集中荷载作用下的简支梁计算；冲击荷载按最不利情况作用于跨中，上部钢管传递的恒载按等间距步置。冲击荷载: F= 1.4 kN；

上部钢管传递恒载：P=1.2×0.35×0.3×2.1 = 0.265 kN；

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图(kN·m)

最大弯矩 Mmax = 0.987 kN·m ；

最大应力 σ= Mmax / W = 0.987×106 /(5.08×103)= 194.265 N/mm2； 支撑钢管的计算应力 194.265 N/mm2 小于 横向钢管的抗压强度设计值 205 N/mm2，满足要求！3.1.4扣件抗滑移计算: 水平钢管传递最大支座力N=1.4+ 1.8 / 0.3×0.265/2=2.194；

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN，扣件抗滑移按下式 ： R ≤Rc 其中 Rc--扣件抗滑承载力设计值,取12.8 kN； 水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 2.194 kN；

R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!3.1.5立杆的稳定性验算: 立杆荷载计算：

作用于立杆的荷载包括防护棚结构自重、构配件自重、冲击荷载。（1）防护棚结构自重NG1：

钢管自重取0.04kN/m,扣件自重取0.015kN/个 ；

钢管长度：L=[1.8/2+2.1×1.8/(2×0.3)] ×2+(8－0.6)/1.5 ×2.1+8= 32.9 m ；

扣件数量：n=2×2+(8－0.6)/1.5= 9 个 ； NG1=0.04×32.9 + 0.015×9 = 1.451 kN；（2）防护棚构配件自重(kN)：

栏杆、挡脚板自重：0.15×2.1= 0.315 kN； 脚手板自重：0.35×1.8×2.1/2= 0.662 kN； NG2=0.315+0.662=0.977 kN；

经计算得到，静荷载标准值 NG = 1.451+ 0.977 = 2.428 kN；（3）冲击荷载NQ(kN)： NQ = 1 kN ；

立杆荷载设计值 N = 1.2NG + 1.4NQ = 1.2×2.428 + 1.4×1 = 4.313 kN；（4）立杆的稳定性验算: 立杆的稳定性计算公式: σ = N/φA ≤ [f] 其中 N----立杆的轴心压力设计值(kN)：N =4.313 kN；

φ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到； i----计算立杆的截面回转半径(cm)：i = 1.58 cm； A----立杆净截面面积(cm2)：A = 4.89 cm2；

W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W= 5.08 cm3；

σ-------钢管立杆最大应力计算值(N/mm2)；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2； l0----计算长度(m)；

参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)： l0 = kμh ；

k----计算长度附加系数，取值为1.155； μ----计算长度系数，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3；取μ= 1.8； h----立杆自由长度； 防护棚不同于落地脚手架，一般的落地架在主节点处有横向水平杆支撑，故立杆自由长度取立杆步距；而防护棚在主节点处大多无横向水平杆支撑，立杆自由长度h取值如下；

斜撑与立杆的连接点到地面的距离为1.6 m，；斜撑与立杆的连接点到下层防护层的距离为1.5 m；

h取上述两者的最大值 1.6 m。

立杆计算长度 l0 = kμh = 1.155×1.8×1.6 = 3.326 m； λ＝l0/i =3.326×103 /(1.58×10)= 211 ；

由长细比λ查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.163 ；

钢管立杆受压应力计算值 ； σ =4.313 ×103/(0.163×4.89×102)= 54.111 N/mm2；

钢管立杆稳定性验算 σ = 54.111 N/mm2 小于 抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

3.1.6立杆的地基承载力计算: 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求： p ≤ fg 地基承载力设计值: fg = fgk×kc = 120×1 = 120 kPa ；

其中，地基承载力标准值：fgk= 120 kPa ； 脚手架地基承载力调整系数：kc = 1 ；

立杆基础底面的平均压力：p = N/A =4.313 / 0.25 = 17.252 kPa ； 其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N =4.313 kN； 基础底面扩展面积 ：A = 0.25 m2。

p= 17.252 kPa≤ fg= 120 kPa。地基承载力满足要求！3.1.7毛竹架搭设

（1）钢管脚手架搭设完毕后，靠近变压器的内侧立杆必须高出钢管脚手架顶部1m，以备绑扎毛竹。

（2）选用成材的毛竹。不得有虫眼、破损、劈裂等伤害，毛竹必须风干。（3）首先立毛竹立杆，将毛竹大头朝下，根部座与下部钢管脚手架的顶部横杆上，与高出的钢管紧挨在一起后使用12#铁丝间隔200mm拧紧，毛竹不予截断。（4）使用3m长毛竹，在立杆毛竹外侧做斜撑，斜撑毛竹底部顶在钢管脚手架立杆与横杆的交接处，顶部与立杆毛竹绑扎牢固。

（5）立杆毛竹上部使用阻燃迷目网进行封闭，并在顶部绑扎旗绳及照明进行警示。

（6）防护完成后，使用红白相间的油漆将所有钢管及毛竹全部进行刷漆警示。（7）施工期间及恶劣天气前后，应及时检查防护，如有损坏立即停工整改，保证安全。

四、安全要求:（1）施工人员开始操作前，必须进行技术安全交底，明确施工方法及措施，并对施工环境及所需防护用具做全面、认真的检查，必须消除隐患。

（2）施工人员必须持证上岗，凡有高血压、心脏病、晕高症等不适合高处工作的人员，不得从事高层架子作业；非架子工不许从事架子作业。

（3）架子工在高处（距地2m 以上）作业时，必须佩带安全带，安全带应高挂低用。所用的工具应放在工具袋内，钎子、棍扳子应用2m 钎子绳栓在身上。（4）操作时架子工应戴好安全帽，穿防滑鞋。

（5）严格按照安全技术操作规程进行架子的搭设工作，架设材料应随用随上，每次收工前，架上的材料应使用完毕，不要存留在作业面上。已搭设的架子应形成稳定的结构，不稳定的应进行临时加固。

（6）架子工作业时，应精神集中，禁止打闹，不得酒后操作。

（7）气候恶劣时（五级以上大风、高温天气）应停止高空作业。在大风、大雨等恶劣天气过后，施工人员要全面检查防护架的稳定情况，保证安全使用。（8）任何人不得任意拆改防护架的基本构件，以免影响架体的稳定，因作业需要不得不拆除某些杆件时，应征得施工负责人的同意，并采取可靠的弥补加固措施。

（9）架子拆除时应以“后搭的先拆，先搭的后拆”为原则由上而下按层按部的拆除，平稳落地，不准随意扔下。拆下的杉槁运到指定地点，码放整齐，交材料部门验收保管。