浪涌保护器

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浪涌保护器

浪涌保护器接线
浪涌保护器接线

基本信息浪涌保护器浪 涌保护 器最原始的浪涌保护器羊角形间隙,出现于 19 世纪末期,用于架空输电线路,防止雷击损坏设备绝缘而造 成停电,故称“浪涌保护器”。

20 世纪 20 年代,出现了铝浪涌保护器,氧化膜浪涌保护器和丸式浪涌保护器。

30 年代出现了管式浪涌保护器。

50 年代出现了碳化硅防雷器。

70 年代又出现了金属氧化物浪涌保护器。

现代高压浪涌保护器,不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压,也用于限制因系统操作产生的过电 压。

突波浪涌也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。

本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万 分之一秒时间内的一种剧烈脉冲,。

可能引起浪涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机。

而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量,以保护连接设备免于受损。

防雷器浪涌保护器,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。

一 、 电涌保护器(SPD)工作原理 电涌保护器( )电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,过去常称为

浪 涌保护 器工作 原理图“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为 SPD.电涌保护器的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 击而损坏。

电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同,但它至少应包含一个非线性电压限制元件。

用于电 涌保护器的基本元器件有:放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。

浪涌保护器的基本元器件1.放电间隙(又称保护间隙): 它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成, 其中一根金属棒与所需保护设备的电源相 线 L1 或零线(N)相连,另一根金属棒与接地线(PE)相连接,当瞬时过电压袭来时,间隙被击穿,把 一部分过电压的电荷引入大地,避免了被保护设备上的电压升高。

这种放电间隙的两金属棒之间的距离可 按需要调整,结构较简单,其缺点时灭弧性能差。

改进型的放电间隙为角型间隙,它的灭弧功能较前者为 好,它是靠回路的电动力 F 作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

2.气体放电管: 它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。

为了提 高放电管的触发概率,在放电管内还有助触发剂。

这种充气放电管有二极型的,也有三极型的, 气体放电管的技术参数主要有:直流放电电压 Udc;冲击放电电压 Up(一般情况下 Up≈(2~3)Ud c;工频而授电流 In;冲击而授电流 Ip;绝缘电阻 R(>109 );极间电容(1-5PF) 气体放电管可在直流和交流条件下使用,其所选用的直流放电电压 Udc 分别如下:在直流条件下使 用:Udc≥1.8U0(U0 为线路正常工作的直流电压) 在交流条件下使用:U dc≥1.44Un(Un 为线路正常工作的交流电压有效值) 3.压敏电阻: 它是以 ZnO 为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻,当作用在其两端的电压达到一定数值后, 电阻对电压十分敏感。

它的工作原理相当于多个半导体 P-N 的串并联。

压敏电阻的特点是非线性特性好 (I=CUα 中的非线性系数 α),通流容量大(~2KA/cm2),常态泄漏电流小(10-7~10-6A),残压低 (取决于压敏电阻的工作电压和通流容量),对瞬时过电压响应时间快(~10-8s),无续流。

压敏电阻的技术参数主要有:压敏电压(即开关电压)UN,参考电压 Ulma;残压 Ures;残压比 K (K=Ures/UN);最大通流容量 Imax;泄漏电流;响应时间。

压敏电阻的使用条件有:压敏电压:UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0 为工频电源额定电压) 最小参考电压:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流条件下使用) Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流条件下使用,Uac 为交流工作电压) 压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定, 应使压敏电阻的残压低于被保护电 子设备的而损电压水平,即(Ulma)max≤Ub/K,上式中 K 为残压比,Ub 为被保护设备的而损电压。

4.抑制二极管: 抑制二极管具有箝位限压功能, 它是工作在反向击穿区, 由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点, 特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。

抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示:I =CUα,上式中 α 为非线性系数,对于齐纳二极管 α=7~9,在雪崩二极管 α=5~7.抑制二极管的技术参数主要有(1)额定击穿电压,它是指在指定反向击穿电流(常为 lma)下的击穿电压,这于齐纳二极管额定 击穿电压一般在 2.9V~4.7V 范围内,而雪崩二极管的额定击穿电压常在 5.6V~200V 范围内。

(2)最大箝位电压:它是指管子在通过规定波形的大电流时,其两端出现的最高电压。

(3)脉冲功率:它是指在规定的电流波形(如 10/1000µs)下,管子两端的最大箝位电压与管子中 电流等值之积。

(4)反向变位电压:它是指管子在反向泄漏区,其两端所能施加的最大电压,在此电压下管子不应 击穿。

此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值,也即不能在系统正常运行时处于 弱导通状态。

(5)最大泄漏电流:它是指在反向变位电压作用下,管子中流过的最大反向电流。

(6)响应时间:10-11s 5.扼流线圈:扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的 线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制 作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。

扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模 干扰信号(如雷电干扰),而对线路正常传输的差模信号无影响。

扼流线圈在制作时应满足以下要求 :1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。

2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。

3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。

4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力。

6. 1/4 波长短路器 1/4 波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器,这种保 护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率(如 900MHZ 或 1800MHZ)的 1/4 波长的大小来确定的。

此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说,其阻抗无穷大,相当于开路,不影响该信号的传输,但对 于雷电波来说,由于雷电能量主要分布在 n+KHZ 以下,此短路棒对于雷电波阻抗很小,相当于短路,雷 电能量级被泄放入地。

由于 1/4 波长短路棒的直径一般为几毫米,因此耐冲击电流性能好,可达到 30KA(8/20µs)以上, 而且残压很小,此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的,其不足之处是工频带较窄,带宽约为 2%~ 20%左右,另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置,使某些应用受到限制。

SPD 的基本电路电涌保护器的电路根据不同需要,有不同的形式,其基本元器件就是上面介绍的几种,一个技术精通 的防雷产品研究工作者,可设计出五花八门的电路,好似一盒积木可搭出不同的结构图案。

研制出既有效 又性能价格比好的产品,是防雷工作者的重任。

浪涌保护器(也称防雷器) 二 、 浪涌保护器 ( 也称防雷器 ) 的分级防护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。

第一级防雷 器可以对于直接雷击电流进行泄放,或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放,对于 有可能发生直接雷击的地方,必须进行 CLASS—I 的防雷。

第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以 及区内感应雷击的防护设备,对于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防雷器而言 是相当巨大的能量会传导过来,需要第二级防雷器进一步吸收。

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 LEMP,当线路足够长感应雷的能量就变得足够大,需要第二级防雷器进一步对雷 击能量实施泄放。

第三级防雷器是对 LEMP 和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。

1、 第一级保护 、目的是防止浪涌电压直接从 LPZ0 区传导进入 LPZ1 区,将数万至数十万伏的浪涌电压限制到 2500 —3000V。

入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器, 其雷电 通流量不应低于 60KA。

该级电源防雷器应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源 防雷器。

一般要求该级电源防雷器具备每相 100KA 以上的最大冲击容量,要求的限制电压小于 1500V, 称之为 CLASS I 级电源防雷器。

这些电磁防雷器是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸引高能量浪 涌而设计的,可将大量的浪涌电流分流到大地。

它们仅提供限制电压(冲击电流流过电源防雷器时,线路 上出现的最大电压称为限制电压)为中等级别的保护,因为 CLASS I 级保护器主要是对大浪涌电流进行 吸收,仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备的。

第一级电源防雷器可防范 10/350µs、100KA 的雷电波,达到 IEC 规定的最高防护标准。

其技术参考 为:雷电通流量大于或等于 100KA(10/350µs);残压值不大于 2.5KV;响应时间小于或等于 100ns。

2、 第二级防护 、目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到 1500—2000V,对 LPZ1—LPZ2 实施 等电位连接。

分配电柜线路输出的电源防雷器作为第二级保护时应为限压型电源防雷器,其雷电流容量不应低于 2 0KA,应安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电处。

这些电源防雷器对于通过了用户供电入口处浪 涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收,对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。

该处使用的电源防雷 器要求的最大冲击容量为每相 45kA 以上,要求的限制电压应小于 1200V,称之为 CLASS II 级电源防雷 器。

一般用户供电系统做到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了 第二级电源防雷器采用 C 类保护器进行相—中、相—地以及中—地的全模式保护,主要技术参数为: 雷电通流容量大于或等于 40KA(8/20µs);残压峰值不大于 1000V;响应时间不大于 25ns。

3、 第三级保护 、目的是最终保护设备的手段,将残余浪涌电压的值降低到 1000V 以内,使浪涌的能量有致损坏设备。

在电子信息设备交流电源进线端安装的电源防雷器作为第三级保护时应为串联式限压型电源防雷器, 其雷电通流容量不应低于 10KA。

最后的防线可在用电设备内部电源部分采用一个内置式的电源防雷器, 以达到完全消除微小的瞬态过 电压的目的。

该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相 20KA 或更低一些,要求的限制电压应小 于 1000V。

对于一些特别重要或特别敏感的电子设备具备第三级保护是必要的,同时也可以保护用电设备 免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

对于微波通信设备、移动机站通信设备及雷达设备等使用的整流电源,宜视其工作电压的保护需要分 别选用工作电压适配的直流电源防雷器作为末级保护。

4、 第四级及四级 以上保护 、 第四级及四级以上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。

第四级保护其雷电通流容量不应低 于 5KA。

浪涌保护器的分类: 三 、 浪涌保护器的分类 :1、 按工作原理分: 、 按工作原理分 :1.开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻 抗就突变为低值,允许雷电流通过。

用作此类装置时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。

2.限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,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。

用作此类装置的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二 极管等。

3.分流型或扼流型 分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗。

扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗。

用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4 波长短路器等。

2、 按用途分 : 、 按用途分:(1)电源保护器:交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。

三 相交流 电源防 雷器· 交流电源防雷模块适用于配电室、配电柜、开关柜、交直流配电屏等系统的电源保护; · 建筑物内有室外输入的配电箱、建筑物层配电箱; · 用于低压( 220/380VAC)工业电网和民用电网; · 在电力系统中, 主要用于自动化机房、变电站主控制室电源屏内三相电源输入或输出端。

直 流电源 保护器适用于各种直流电源系统,如: · 直流配电屏; · 直流供电设备; · 直流配电箱; · 电子信息系统柜; · 二次电源设备的输出端。

(2)信号保护器:低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。

网 络信号 保护器网络信号防雷器适用范围 ·用于 10/100Mbps SWITCH、HUB、ROUTER 等网络设备的雷击和雷电电磁脉冲造成的感应过电压 保护; ·网络机房网络交换机防护; ·网络机房服务器防护; ·网络机房其它带网络接口设备防护; ·24 口集成防雷箱主要应用于综合网络柜、分交换机柜内多信号通道的集中防护视 频信号 保护器视频信号防雷器适用范围 主要用于视频信号设备点对点的协击保护, 可保护各种视频传输设备免受来自信号传输线的感应雷击 和电涌电压带来的危害,对相同工作电压下的 RF 传输同样适用。

集成式多口视频防雷箱主要应用于综 合控制柜内硬盘录像机、视频切割器等控制设备的集中防护。

安装方法 1)钻孔:在选好的施工场地开挖直径 600mm×600mm 垂直地面的圆坑,在坑里钻出直径 130mm×31 00mm 垂直地面的孔洞。

2)配制填充料 (1)在容积大于 150 升的容器内放入 50Kg 淡水(井水、自来水均可); (2)加入专用高能填充料,搅拌至糊状。

3)将电解离子接地极从包装中取出,检查产品是否完整。

4)拆开地极两端及中间的密封胶带; 5)将四分之一配制好的填充料填入孔洞底部; 6)将接植入孔洞中,接地极顶部与圆坑的底部平齐; 7) 接好引出线;引出线采用不小于 35mm 的多股铜线或不小于 40mm×4mm 的镀锌扁钢,引出线与 接地极体实行压接,接点防腐处理。

8)将填充料填在接地极周围至接地极顶端 100mm 时止,测量接地电阻,达到要求后,用土填盖在接 地极周围。

9) 当一套接地极达不到接地电阻要求时,可用两套或多套并联使用,接地极与接地极之间的间隔不 宜小于 5m。

四 、 知名浪涌保护器品牌目前市面上比较常见的避雷器有:深圳安普迅(ANSUN),中国大陆雷科星 LKX 浪涌保护器,Hai de 还得浪涌保护器,法国 Soule 浪涌保护器,英国 ESP furse 浪涌保护器,德国 OBO 浪涌保护器,DE HN 浪涌保护器,美国 PANAMAX 浪涌保护器,INNOVATIVE 浪涌保护器,美国 POLYPHASER 浪涌保 护器。

美国 ECS 公司旗下核心品牌“SineTamer”,没有一种产品象“SineTamer”防雷电涌保护器“SineTamer”防雷 电涌保 护器那样拥有巨大的影响,全球电力浪涌保护最佳服务