浪涌保護(hù)器(SPD)的基本原理.docx

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1、浪涌保護(hù)器（SPD）的基本原理及應(yīng)用時(shí)間：2012-10-2916:58:24?來(lái)源：作者：關(guān)鍵字：SPD???浪涌保護(hù)器???原理??????關(guān)于浪涌保護(hù)器的中心議題：浪涌保護(hù)器的工作原理浪涌保護(hù)器的分類SPD在防雷中的重要性SPD在計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用SPD應(yīng)用的問(wèn)題1引言電涌保護(hù)器(SurgeProtectiveDevice，SPD)又稱浪涌保護(hù)器，是用于帶電系統(tǒng)中限制瞬態(tài)過(guò)電壓和導(dǎo)引泄放電涌電流的非線性防護(hù)器件，用以保護(hù)耐壓水平低的電器或電子系統(tǒng)免遭雷擊及雷擊電磁脈沖或操作過(guò)電壓的損害。近年來(lái)，電子信息系統(tǒng)(如電視、電話、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等)發(fā)展迅猛，電子信息設(shè)備大量涌

2、現(xiàn)和普及。這類系統(tǒng)和設(shè)備比較昂貴和重要，其工作電壓、耐壓水平很低，極易受到雷電電磁脈沖的危害，為此需采用SPD做過(guò)電壓保護(hù)。由于各國(guó)遵循的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，產(chǎn)品的規(guī)格沒有統(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)備耐壓值大，所以一些參數(shù)要求可適當(dāng)放松。歐洲產(chǎn)品一般標(biāo)注最大放電電流，產(chǎn)品型號(hào)也是根據(jù)這個(gè)參數(shù)設(shè)

3、定的。例如歐洲某著名品牌XXX65、XXX40，其中數(shù)值65、40就是Imax。但我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定要用標(biāo)稱放電電流In來(lái)進(jìn)行選型，這是目前在工程設(shè)計(jì)中遇到的一個(gè)尷尬情況。經(jīng)查該產(chǎn)品資料，XX65的In值不超過(guò)20kA，XX40的In值不超過(guò)15kA。如果依照GB50343建議值，這兩種產(chǎn)品只能用于設(shè)備末端三級(jí)保護(hù)，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，卻裝在了一、二級(jí)上，這明顯與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的選型參數(shù)不符，且殘壓較高，普通型號(hào)一般超過(guò)1200V，一旦接線環(huán)境不好，很容易突破設(shè)備耐壓值。一般歐系產(chǎn)品Uc值較小，且投機(jī)取巧標(biāo)注線電壓，因此在選型時(shí)，較容易出現(xiàn)誤導(dǎo)。2SPD概述2.1SPD的工作原理電涌保護(hù)器適

4、用于220/380V低壓電源保護(hù)，是一種非線性元件，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電涌保護(hù)器是主要抑制傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的線路過(guò)電壓和過(guò)電流的裝置。電涌保護(hù)器起到保護(hù)作用，基本要求是必須承受預(yù)期通過(guò)的雷電電流，并且通過(guò)電涌最大鉗壓，有效熄滅在雷電流通過(guò)后產(chǎn)生的工頻續(xù)流，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)不受沖擊而損壞。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(MetalOxideVaristor)同氣體放電管等。電涌包含強(qiáng)大的能量因此不能被阻止?；谶@種

5、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。浪涌保護(hù)器MOV由三部分組成：中間是一根金屬氧化物材料，由兩個(gè)半導(dǎo)體連接著電源和地線。當(dāng)產(chǎn)生浪涌時(shí)MOV立即動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為1～3毫微秒。MOV中的“V”是變阻器，在響應(yīng)的一瞬間，MOV的電阻從最大值降到近乎零歐姆，過(guò)電流經(jīng)MOV流入大地。被保護(hù)電氣設(shè)備繼續(xù)在正常工作電壓下運(yùn)行。其半導(dǎo)體元件具有隨電壓變化而改變電阻的性質(zhì)。當(dāng)電壓低于某個(gè)特定值時(shí)，半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生高電阻。反之，當(dāng)電壓超過(guò)該特定值時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生變化，半導(dǎo)體電阻降低接近零歐姆。電壓正常，浪涌保護(hù)器MOV閑在一旁，不影響電力線路。價(jià)浪涌保護(hù)器

6、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，它們對(duì)電涌做出響應(yīng)會(huì)有略微的延遲。另一種常見的浪涌保護(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

7、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可以分為電壓開關(guān)型、限壓型及組合型。(1)電壓開關(guān)型SPD。在沒有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)呈現(xiàn)高阻抗，一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過(guò)電壓，其阻抗就突變?yōu)榈妥杩梗试S雷電流通過(guò)，也被