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电涌保护器(浪涌保护器)介绍
【来源/作者】周世华 【更新日期】2016-09-11

电涌保护器surge protective device (SPD) 指目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件,电涌保护器是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。SPD是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击。

它至少含有一个非线性元件,用于浪涌保护器的基本元器件有:放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。浪涌保护器过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”,建议所有的数据线和读卡器电线都安装电涌保护,虽然闪电直接击中设备的可能性很小,但是作为弱点系统中的一部分,浪涌保护器将防止损害附近雷击,在特殊情况下让设备处于闭合的状态。

最原始的浪涌保护器羊角形间隙,出现于19世纪末期,用于架空输电线路,防止雷击损坏设备绝缘而造成停电,故称“浪涌保护器”。20世纪20年代,出现了铝浪涌保护器,氧化膜浪涌保护器和丸式浪涌保护器。30年代出现了管式浪涌保护器。50年代出现了碳化硅防雷器。70年代又出现了金属氧化物浪涌保护器。现代高压浪涌保护器,不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压,也用于限制因系统操作产生的过电压。
电涌保护器

基本与特点

保护通流量大,残压极低,响应时间快;

采用最新灭弧技术,彻底避免火灾;

采用温控保护电路,内置热保护;

带有电源状态指示,指示浪涌保护器工作状态;

结构严谨,工作稳定可靠。

按工作原理分类

按其工作原理分类,SPD可以分为电压开关型、限压型及组合型。

⑴电压开关型SPD。在没有瞬时过电压时呈现高阻抗,一旦响应雷电瞬时过电压,其阻抗就突变为低阻抗,允许雷电流通过,也被称为“短路开关型SPD”。

⑵限压型SPD。�泵挥兴彩惫缪故保咦杩梗娴缬康缌骱偷缪沟脑黾樱渥杩够岵欢霞跣。涞缌鞯缪固匦晕苛曳窍咝裕惺北怀莆�“钳压型SPD”。

⑶组合型SPD。由电压开关型组件和限压型组件组合而成,可以显示为电压开关型或限压型或两者兼有的特性,这决定于所加电压的特性。

按用途分类

按其用途分类,SPD可以分为电源线路SPD和信号线路SPD两种。

电源线路SPD

由于雷击的能量是非常巨大的,需要通过分级泄放的方法,将雷击能量逐步泄放到大地。在直击雷非防护区(LPZ0A)或在直击雷防护区(LPZ0B)与第一防护区(LPZ1)交界处,安装通过Ⅰ级分类试验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护,对直击雷电流进行泄放,或者当电源传输线路遭受直接雷击时,将传导的巨大能量进行泄放。

在第一防护区之后的各分区(包含LPZ1区)交界处安装限压型浪涌保护器,作为二、三级或更高等级保护。第二级保护器是针对前级保护器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备,在前级发生较大雷击能量吸收时,仍有一部分对设备或第三级保护器而言是相当巨大的能量,会传导过来,需要第二级保护器进一步吸收。同时,经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射。当线路足够长时,感应雷的能量就变得足够大,需要第二级保护器进一步对雷击能量实施泄放。

第三级保护器对通过第二级保护器的残余雷击能量进行保护。根据被保护设备的耐压等级,假如两级防雷就可以做到限制电压低于设备的耐压水平,就只需要做两级保护;假如设备的耐压水平较低,可能需要四级甚至更多级的保护。

选择SPD,首先需要了解一些参数及其工作原理。

⑴ 10/350μs波是模拟直击雷的波形,波形能量大; 8/20μs波是模拟雷电感应和雷电传导的波形。

⑵标称放电电流In是指流过SPD、8/20μs电流波的峰值电流。

⑶最大放电电流Imax又称为最大通流量,指使用8/20μs电流波冲击SPD一次能承受的最大放电电流。

⑷最大持续耐压Uc(rms)指可连续施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压。

⑸残压Ur指在额定放电电流In下的残压值。

⑹保护电压Up表征SPD限制接线端子间的电压特性参数,其值可从优选值的列表中选取,应大于限制电压的最高值。

⑺电压开关型SPD主要泄放的是10/350μs电流波,限压型SPD主要泄放的是8/20μs电流波。

信号线路SPD其实就是信号避雷器,安装在信号传输线路中,一般在设备前端,用来保护后续设备,防止雷电波从信号线路涌入损伤设备。

1)电压保护水平(UP)的选择

UP 值不应超过被保护设备耐冲击电压额定值,UP 要求SPD 与被保护的设备的绝缘应有良好配合。

在低压供配电系统装置中,设备均应具有一定的耐受电涌能力,即耐冲击过电压能力。当无法获得220/380V 三相系统各种设备的耐冲击过电压值时,可按IEC 60664-1 和GB 50057-1994(2000 版)的给定指标选用。

2)标称放电电流In 的(冲击通流容量)选择

流过SPD、8/20 μs 电流波的峰值电流。用于对SPD 做II 级分类试验,也用于对SPD 做I 级和II 级分类试验的预处理。

事实上,In 是SPD 不发生实质性破坏而能通过规定次数(一般为20 次)、规定波形(8/20 μs)的最大限度的冲击电流峰值。

3)最大放电电流Imax(极限冲击通流容量)的选择

流过SPD、8/20 μs 电流波的峰值电流,用于II 级分类试验。Imax 与In 有许多相同点,他们都是用8/20 μs 电流波的峰值电流对SPD 做II 级分类试验。不同之处也很明显,Imax 只对SPD 做一次冲击试验,试验后SPD 不发生实质性破坏;而In 可以做20次这样的试验,试验后SPD 也不能有实质性破坏。因此,Imax 是冲击的电流极限值,所以最大放电电流也称为极限冲击通流容量。显然,Imax>In。

摘自:仪器仪表世界网


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