浪涌保護器

浪涌保護器，也叫防雷器，是一種為各種電子設備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的電子裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。

浪涌保護器，適用于交流50/60HZ，額定電壓220V/380V的供電系統中，對間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時過壓的電涌進行保護，適用于家庭住宅、第三產業以及工業領域電涌保護的要求。

中文名

浪涌保護器

外文名

Surge protection Device

又 稱

電涌保護器、防雷器

領 域

雷電防護

術語

接閃器 Air-termination system

用于直接接受或承受雷擊的金屬物體和金屬結構，如：避雷針、避雷帶（線）、避雷網等。

引下線 Down conductor system

連接接閃器與接地裝置的金屬導體。

接地裝置 Earth termination system

接地體和接地體連接導體的總和。

接地體 Earth electrode

埋入地中直接與大地接觸的金屬導體。也稱接地極。直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬設施、金屬管道、金屬設備等可以兼作接地體，稱為自然接地體。

接地體連接導體 Earth conductor

從電氣設備接地端子接到接地裝置的連接導線或導體，或從需要等電位連接的金屬物體、總接地端子、接地匯總板、總接地排、等電位連接排至接地裝置的連接導線或導體。

直擊雷 Direct lightning flash

直接擊在建筑物、大地或防雷裝置等實際物體的雷電。

地電位反擊 Back flashover

雷電流經過接地點或接地系統而引起該區域地電位的變化。地電位反擊會引起接地系統電位的變化，可能造成電子設備、電氣設備的損壞。

雷電防護系統 Lightning protection system（LPS）

減少雷電對建筑物、裝置等防護目標造成損害的系統，包括外部和內部雷電防護系統。

.外部雷電防護系統 External lightning protection system

建（構）筑物外部或本體的雷電防護部分，通常由接閃器、引下線和接地裝置組成，用于防直擊雷。

內部雷電防護系統 Internal lightning protection system

建（構）筑物內部的雷電防護部分，通常由等電位連接系統、共用接地系統、屏蔽系統、合理布線、電涌防護器等組成，主要用于減小和防止雷電流在防護空間內所產生的電磁效應。

發展歷程

原始的電涌保護器羊角形間隙，出現于19世紀末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設備絕緣而造成停電。20世紀20年代，出現了鋁浪涌保護器，氧化膜浪涌保護器和丸式浪涌保護器。30年代出現了管式浪涌保護器。50年代出現了碳化硅防雷器。70年代又出現了金屬氧化物浪涌保護器。現代高壓浪涌保護器，不僅用于限制電力系統中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統操作產生的過電壓。1992年以來，以德、法為代表的工控標準35mm導軌卡接式可拔插SPD防雷模塊，開始大規模引進到中國，稍后以美、英為代表的一體化箱式電源防雷組合也進入了中國。

基本特點

保護通流量大，殘壓極低，響應時間快；

采用新滅弧技術，避免火災；

采用溫控保護電路，內置熱保護；

帶有電源狀態指示，指示浪涌保護器工作狀態；

結構嚴謹，工作。

分析

引言

雷電災害是嚴重的自然災害之一，每年因雷電災害造成的人員傷亡、財產損失不計其數。隨著電子、微電子集成化設備的大量應用，雷電過電壓和雷擊電磁脈沖所造成的系統和設備的損壞越來越多。因此，盡快解決建筑物和電子信息系統雷電災害防護問題顯得十分重要。

隨著相關設備對防雷要求的日益嚴格，安裝浪涌保護器(Surge ProtectionDevice,SPD)抑制線路上的浪涌和瞬時過電壓、泄放線路上的過電流成為現代防雷技術的重要環節之一。

雷電的特性

防雷包括外部防雷和內部防雷。外部防雷以接閃器(避雷針、避雷網、避雷帶、避雷線）、引下線、接地裝置為主，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針（帶、網、線）、引下線等泄放入大地。內部防雷包括防雷電感應、線路浪涌、地電位反擊、雷電波入侵以及電磁與靜電感應的措施。其基該方法是采用等電位聯結，包括直接連接和通過SPD間接連接，使金屬體、設備線路與大地形成一個有條件的等電位體，將因雷擊和其他浪涌引起的內部設施分流和感應的雷電流或浪涌電流泄放入大地，從而保護建筑物內人員和設備的安全。

雷電的特點是電壓上升非常快（10μs以內），峰值電壓高（數萬至數百萬伏），電流大（幾十至幾百千安），維持時間較短（幾十至幾百微秒），傳輸速度快（以光速傳播），能量非常巨大，是浪涌電壓中破壞力的一種。

分類

SPD是電子設備雷電防護中的一種裝置，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*的雷電流泄流入地，保護被保護的設備或系統不受沖擊。

工作原理

浪涌保護器（Surge protection Device）是電子設備雷電防護中的一種裝置，過去常稱為

“避雷器"或“過電壓保護器"英文簡寫為SPD.浪涌保護器的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*的雷電流泄流入地，保護被保護的設備或系統不受沖擊而損壞。

浪涌保護器的類型和結構按不同的用途有所不同，但它至少應包含一個非線性電壓限制元件。用于浪涌保護器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。

基本元件

放電間隙（又稱保護間隙）：

它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護設備的電源相線L1或零線（N）相連，另一根金屬棒與接地線（PE）相連接，當瞬時過電壓襲來時，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護設備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調整，結構較簡單，其缺點是滅弧性能差。改進型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。

氣體放電管：

它是由相互離開的一對冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體（Ar）的玻璃管或陶瓷管內組成的。為了提高放電管的觸發概率，在放電管內還有助觸發劑。這種充氣放電管有二極型的，也有三極型的，

氣體放電管的技術參數主要有：直流放電電壓Udc；沖擊放電電壓Up（一般情況下Up≈（2～3）Udc；工頻耐受電流In；沖擊耐受電流Ip；絕緣電阻R gt;109Ω）；極間電容（1-5PF）

氣體放電管可在直流和交流條件下使用，其所選用的直流放電電壓Udc分別如下：在直流條件下使用：Udc≥（U0為線路正常工作的直流電壓）

在交流條件下使用：U dc≥（Un為線路正常工作的交流電壓有效值）

壓敏電阻：

它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻，當作用在其兩端的電壓達到一定數值后，電阻對電壓十分敏感。它的工作原理相當于多個半導體P-N的串并聯。壓敏電阻的特點是非線性特性好（I=CUα中的非線性系數α），通流容量大（～2KA/cm2），常態泄漏電流小（10-7～10-6A），殘壓低（取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量），對瞬時過電壓響應時間快（～10-8s），無續流。

壓敏電阻的技術參數主要有：壓敏電壓（即開關電壓）UN，參考電壓Ulma；殘壓Ures；殘壓比K（K=Ures/UN）；通流容量Imax；泄漏電流；響應時間。

壓敏電阻的使用條件有：壓敏電壓：UN≥[（√2×）/]U0（U0為工頻電源額定電壓）

小參考電壓：Ulma≥（～2）Uac （直流條件下使用）

Ulma≥（～）Uac（在交流條件下使用，Uac為交流工作電壓）

壓敏電阻的參考電壓應由被保護電子設備的耐受電壓來確定，應使壓敏電阻的殘壓低于被保護電子設備的而損電壓水平，即（Ulma）max≤Ub/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護設備的而損電壓。

抑制二極管：

抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區，由于它具有箝位電壓低和動作響應快的優點，特別適合用作多級保護電路中的末幾級保護元件。抑制二極管在擊穿區內的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α為非線性系數，對于齊納二極管α=7～9，在雪崩二極管α=5～7.

用途

浪涌也叫突波，顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。本質上講，浪涌是發生在僅僅幾百萬分之一秒時間內的一種劇烈脈沖，可能引起浪涌的原因有：重型設備、短路、電源切換或大型發動機。而含有浪涌阻絕裝置的產品可以有效地吸收突發的巨大能量，以保護連接設備免于受損。