浪涌保護器的分類及應用

ID:807588 · 發表于 2020-9-11 17:05

2.2 浪涌保護器的分類

SPD是電子設備雷電防護中不可缺少的一種裝置，其作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設備或系統所能承受的電壓范圍內，或將強大的雷電流泄流入地，保護被保護的設備或系統不受沖擊。

2.2.1 按工作原理分類

按其工作原理分類， SPD可以分為電壓開關型、限壓型及組合型。

(1)電壓開關型SPD。在沒有瞬時過電壓時呈現高阻抗，一旦響應雷電瞬時過電壓，其阻抗就突變為低阻抗，允許雷電流通過，也被稱為“短路開關型SPD”。

(2)限壓型SPD。當沒有瞬時過電壓時，為高阻抗，但隨電涌電流和電壓的增加，其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強烈非線性，有時被稱為“鉗壓型SPD”。

(3)組合型SPD。由電壓開關型組件和限壓型組件組合而成，可以顯示為電壓開關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，需要通過分級泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。在直擊雷非防護區(LPZ0A)或在直擊雷防護區 (LPZ0B)與第一防護區(LPZ1)交界處，安裝通過Ⅰ級分類試驗的浪涌保護器或限壓型浪涌保護器作為第一級保護，對直擊雷電流進行泄放，或者當電源傳輸線路遭受直接雷擊時，將傳導的巨大能量進行泄放。在第一防護區之后的各分區(包含LPZ1區)交界處安裝限壓型浪涌保護器，作為二、三級或更高等級保護。第二級保護器是針對前級保護器的殘余電壓以及區內感應雷擊的防護設備，在前級發生較大雷擊能量吸收時，仍有一部分對設備或第三級保護器而言是相當巨大的能量，會傳導過來，需要第二級保護器進一步吸收。同時，經過第一級防雷器的傳輸線路也會感應雷擊電磁脈沖輻射。當線路足夠長時，感應雷的能量就變得足夠大，需要第二級保護器進一步對雷擊能量實施泄放。第三級保護器對通過第二級保護器的殘余雷擊能量進行保護。根據被保護設備的耐壓等級，假如兩級防雷就可以做到限制電壓低于設備的耐壓水平，就只需要做兩級保護;假如設備的耐壓水平較低，可能需要四級甚至更多級的保護。

(2)信號線路SPD

隨著信息系統的廣泛應用，由于網絡線路多，電子設備的耐壓水平低，雷擊對信息系統的危害越來越大。雷電對信息系統的危害主要是雷擊電磁脈沖造成的，包括沿線路傳導的雷電過電壓波、雷電流在接地線產生的高電位反擊、雷擊電磁場的靜電感應和電磁感應。對電磁脈沖的防護措施有攔截、分流、等電位聯結、屏蔽、接地、合理布線等。在信號線路上安裝SPD是信息系統防電磁脈沖的一個重要措施，它可以同時起到攔截、分流、等電位聯結的作用。信號線路SPD應連接在被保護設備的信號端口上。其輸出端與被保護設備的端口相連，有串接和并接之分，一般是串聯安裝在信號線路上。因此，在選擇信號SPD時，應選用插入損耗較小的SPD。

2.3 SPD在防雷中的重要性

根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)的規定，在LPZ0B，LPZ1，LPZn+1防雷區建筑物應視情況采取防止感應雷、靜電或電涌措施感應雷是由雷閃電流產生的強大電磁場變化(電磁脈沖感應或靜電感應)在導體上感應出的過電壓、過電流形成的雷擊，對建筑物內的電氣設備，尤其低壓電子設備威脅巨大。建筑物內部設備防雷保護的重點是防止感應雷入侵。在感應雷的防護當中，電涌保護器(SPD)是不可缺少的裝置，它能根據各種線路中出現的過電壓過電流及時做出反應，泄放線路中的過電流或對線路上的過電壓進行鉗制，從而達到保護電氣設備的目的。

靜電、電涌和感應雷的性質一樣，都可以通過電涌保護器(SPD)加以抑制。靜電產生的另一種形式是由于摩擦或電子設備的高速運行，在人體和電子設備上產生大量靜電電荷，人與物、物與物間易發生高壓放電現象，放電后極易損壞精密的電子設備;電涌日常產生的面很廣，如電源的開和關，電源的插拔，電梯、電閘門、電動機的啟動和停止，電鉆、電焊、電氣設備損壞和電線短路等都會產生電涌。另外，電涌也常發生在電源系統內部，電源干線、支線、發電機、變配電裝置、UPS、交直流電源、甚至電氣設備終端都可能發生。與雷電相比，雖然電涌的脈沖電壓較低，但其脈沖寬、持續時間長，強度仍然不小，但足以干擾和損壞電氣設備。

3 SPD在計算機信息系統中的應用

現代計算機信息系統大多由大規模集成電路組成，微電子器件的絕緣強度低，而這些敏感電子設備的工作電壓卻在不斷降低，其數量和規模不斷擴大，因而它們受過電壓特別是雷電襲擊而受到損害的可能性就大大增加，其后果可能使整個系統運行中斷，并造成難以估量的經濟損失。雷電和浪涌電壓成為信息時代的一大公害。

3.1　電源系統的防雷設計

(1)主配電屏。三相線上加裝3只MC50-B模塊，并分別加上空氣開關，在N線和地線之間加裝MC125-B/NPE模塊。

(2)UPS保護。在每個相線與中線之間加裝V20-C模塊，并在每個模塊前加裝空氣開關，在N線與地線之間加裝V20-C/NPE模塊。

(3)需要保護的重要設備端。使用CNS32D對其電源線加以保護。

(4)弱電設備的電源保護。使用V20-C防雷模塊或VF系列電源精細保護模塊。

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