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浪涌保護(hù)器的工作原理
浪涌保護(hù)器的工作原理
由于各國(guó)遵循的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，產(chǎn)品的規(guī)格沒(méi)有統(tǒng)一，參數(shù)的標(biāo)識(shí)也各自有側(cè)重，遠(yuǎn)不如其他電氣產(chǎn)品規(guī)范，給設(shè)計(jì)選型帶來(lái)很大不便。在工程設(shè)計(jì)中，常見(jiàn)品牌按產(chǎn)地劃分主要分為國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品、歐洲產(chǎn)品和美洲產(chǎn)品。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品參數(shù)設(shè)置較亂，規(guī)格多樣，殘壓較高。規(guī)范產(chǎn)品的型號(hào)設(shè)置有的仿歐洲產(chǎn)品，有的遵循國(guó)標(biāo)定參數(shù)，大部分產(chǎn)品都標(biāo)注In與Imax。由于國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)用場(chǎng)所要求較低，建筑物等級(jí)不高，設(shè)備耐壓k值大，所以一些參數(shù)要求可適當(dāng)放松。
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2 SPD概述
2.1 SPD的工作原理
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電涌保護(hù)器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但至少包含一個(gè)非線性電壓限制元件。常用電涌保護(hù)器有MOV(Metal Oxide Varistor)同氣體放電管等。電涌包含強(qiáng)大的能量因此不能被阻止。基于這種原因，保護(hù)敏感電氣設(shè)備免受電涌損壞的策略是把電涌從設(shè)備分流后流入大地。
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價(jià)浪涌保護(hù)器MOV優(yōu)劣的指標(biāo)：(1)箝位電壓：表示將導(dǎo)致MOV接通地線的電壓值。箝位電壓越低，表示保護(hù)性能越好。(2)能量吸收/耗散能力：此標(biāo)稱值表示浪涌保護(hù)器在燒毀前能夠吸收多少能量，單位為焦耳。其數(shù)值越高，保護(hù)性能就越好。(3)響應(yīng)時(shí)間：浪涌保護(hù)器不會(huì)立刻斷開(kāi)，它們對(duì)電涌做出響應(yīng)會(huì)有略微的延遲。
另一種常見(jiàn)的浪涌保護(hù)裝置是氣體放電管。這些氣體放電管作用與MOV相同，它們將多余電流從火線移到地線，通過(guò)在兩根電線之間使用惰性氣體作為導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)此功能。當(dāng)電壓處于某一特定范圍時(shí)，該氣體的組成決定了它是不良導(dǎo)體。如果電壓出現(xiàn)浪涌并超過(guò)這一范圍，電流的強(qiáng)度將足以使氣體電離，從而使氣體放電管成為非常良好的導(dǎo)體。它會(huì)將電流傳導(dǎo)至地線，直到電壓恢復(fù)正常水平，隨后又會(huì)成為不良導(dǎo)體。
2.2 浪涌保護(hù)器的分類
SPD是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，其作用是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過(guò)電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊。
2.2.1 按工作原理分類
按其工作原理分類， SPD可以分為電壓開(kāi)關(guān)型、限壓型及組合型。
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(2)限壓型SPD。當(dāng)沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)，為高阻抗，但隨電涌電流和電壓的增加，其阻抗會(huì)不斷減小，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性，有時(shí)被稱為“鉗壓型SPD”。
(3)組合型SPD。由電壓開(kāi)關(guān)型組件和限壓型組件組合而成，可以顯示為電壓開(kāi)關(guān)型或限壓型或兩者兼有的特性，這決定于所加電壓的特性。
2.2.2 按用途分類
按其用途分類， SPD可以分為電源線路SPD和信號(hào)線路SPD兩種。
(1)電源線路SPD
由于雷擊的能量是非常巨大的，需要通過(guò)分級(jí)泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。在直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ0A)或在直擊雷防護(hù)區(qū) (LPZ0B)與第一防護(hù)區(qū)(LPZ1)交界處，安裝通過(guò)Ⅰ級(jí)分類試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器或限壓型浪涌保護(hù)器作為第一級(jí)保護(hù)，對(duì)直擊雷電流進(jìn)行泄放，或者當(dāng)電源傳輸線路遭受直接雷擊時(shí)，將傳導(dǎo)的巨大能量進(jìn)行泄放。在第一防護(hù)區(qū)之后的各分區(qū)(包含LPZ1區(qū))交界處安裝限壓型浪涌保護(hù)器，作為二、三級(jí)或更高等級(jí)保護(hù)。第二級(jí)保護(hù)器是針對(duì)前級(jí)保護(hù)器的殘余電壓以及區(qū)內(nèi)感應(yīng)雷擊的防護(hù)設(shè)備，在前級(jí)發(fā)生較大雷擊能量吸收時(shí)，仍有一部分對(duì)設(shè)備或第三級(jí)保護(hù)器而言是相當(dāng)巨大的能量，會(huì)傳導(dǎo)過(guò)來(lái)，需要第二級(jí)保護(hù)器進(jìn)一步吸收。同時(shí)，經(jīng)過(guò)第一級(jí)防雷器的傳輸線路也會(huì)感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射。當(dāng)線路足夠長(zhǎng)時(shí)，感應(yīng)雷的能量就變得足夠大，需要第二級(jí)保護(hù)器進(jìn)一步對(duì)雷擊能量實(shí)施泄放。第三級(jí)保護(hù)器對(duì)通過(guò)第二級(jí)保護(hù)器的殘余雷擊能量進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的耐壓等級(jí)，假如兩級(jí)防雷就可以做到限制電壓低于設(shè)備的耐壓水平，就只需要做兩級(jí)保護(hù);假如設(shè)備的耐壓水平較低，可能需要四級(jí)甚至更多級(jí)的保護(hù)。
(2)信號(hào)線路SPD
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2.3 SPD在防雷中的重要性
根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)的規(guī)定，在LPZ0B，LPZ1，LPZn+1防雷區(qū)建筑物應(yīng)視情況采取防止感應(yīng)雷、靜電或電涌措施感應(yīng)雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)變化(電磁脈沖感應(yīng)或靜電感應(yīng))在導(dǎo)體上感應(yīng)出的過(guò)電壓、過(guò)電流形成的雷擊，對(duì)建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備，尤其低壓電子設(shè)備威脅巨大。建筑物內(nèi)部設(shè)備防雷保護(hù)的重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷入侵。在感應(yīng)雷的防護(hù)當(dāng)中，電涌保護(hù)器(SPD)是不可缺少的裝置，它能根據(jù)各種線路中出現(xiàn)的過(guò)電壓過(guò)電流及時(shí)做出反應(yīng)，泄放線路中的過(guò)電流或?qū)€路上的過(guò)電壓進(jìn)行鉗制，從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。
靜電、電涌和感應(yīng)雷的性質(zhì)一樣，都可以通過(guò)電涌保護(hù)器(SPD)加以抑制。靜電產(chǎn)生的另一種形式是由于摩擦或電子設(shè)備的高速運(yùn)行，在人體和電子設(shè)備上產(chǎn)生大量靜電電荷，人與物、物與物間易發(fā)生高壓放電現(xiàn)象，放電后極易損壞精密的電子設(shè)備;電涌日常產(chǎn)生的面很廣，如電源的開(kāi)和關(guān)，電源的插拔，電梯、電閘門(mén)、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，電鉆、電焊、電氣設(shè)備損壞和電線短路等都會(huì)產(chǎn)生電涌。另外，電涌也常發(fā)生在電源系統(tǒng)內(nèi)部，電源干線、支線、發(fā)電機(jī)、變配電裝置、UPS、交直流電源、甚至電氣設(shè)備終端都可能發(fā)生[2]。與雷電相比，雖然電涌的脈沖電壓較低，但其脈沖寬、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度仍然不小，但足以干擾和損壞電氣設(shè)備。
3 SPD在計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用
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3.1 電源系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)
(2)UPS保護(hù)。在每個(gè)相線與中線之間加裝V20-C模塊，并在每個(gè)模塊前加裝空氣開(kāi)關(guān)，在N線與地線之間加裝V20-C/NPE模塊。
(3)需要保護(hù)的重要設(shè)備端。使用CNS32D對(duì)其電源線加以保護(hù)。
(4)弱電設(shè)備的電源保護(hù)。使用V20-C防雷模塊或VF系列電源精細(xì)保護(hù)模塊。
電源防雷器示意圖如圖1所示，其中MC50-B/3+NPE為3個(gè)高能石墨間隙防雷器和1個(gè)MC125-B/NPE模塊的組合，V20-C/3+NPE/AS為增強(qiáng)型帶聲光功能的防雷器。防雷器及空氣開(kāi)關(guān)分別安裝于相應(yīng)的MB旁。
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凱訊 DPS20R 浪涌保護(hù)器產(chǎn)品特性：
1、單極L/N-PE；
2、In = 10kA；
3、Imax = 20kA；
4、高能量MOV；
5、模塊化設(shè)計(jì)
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