浪涌保護器的分類及應用

ID:807588 · 發(fā)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(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或將強大的雷電流泄流入地，保護被保護的設備或系統(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(xiàn)高阻抗，一旦響應雷電瞬時過電壓，其阻抗就突變?yōu)榈妥杩�，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(qū)(LPZ0A)或在直擊雷防護區(qū) (LPZ0B)與第一防護區(qū)(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(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(qū)內(nèi)感應雷擊的防護設備，在前級發(fā)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(jīng)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(jù)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(tǒng)的廣泛應用，由于網(wǎng)絡線路多，電子設備的耐壓水平低，雷擊對信息系統(tǒng)的危害越來越大。雷電對信息系統(tǒng)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(chǎn)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(lián)結、屏蔽、接地、合理布線等。在信號線路上安裝SPD是信息系統(tǒng)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(lián)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(lián)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(jù)《建筑物防雷設計規(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(chǎn)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(nèi)的電氣設備，尤其低壓電子設備威脅巨大。建筑物內(nèi)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(jù)各種線路中出現(xiàn)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(zhì)一樣，都可以通過電涌保護器(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備的高速運行，在人體和電子設備上產(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備;電涌日常產(chǎn)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(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、變配電裝置、UPS、交直流電源、甚至電氣設備終端都可能發(fā)生。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(tǒng)中的應用

現(xiàn)代計算機信息系統(tǒng)大多由大規(guī)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(shù)量和規(guī)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(tǒng)運行中斷，并造成難以估量的經(jīng)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(tǒng)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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