浪涌保护器[SPD],也叫防雷器,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。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。
浪涌保护器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。
一、按工作原理分类
按其工作原理分类,浪涌保护器可以分为电压开关型、限压型及组合型。
1、电压开关型浪涌保护器。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"。
2、限压型浪涌保护器。当没有瞬时过电压时,为高阻抗,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,有时被称为"钳压型SPD"。
3、组合型浪涌保护器。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。
二、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。
1、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。
2、信号线路SPD
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。
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