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SPD-120KA/4P浪涌保護器
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一、工作原理

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。
⑴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”。
⑵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”。
⑶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。
按用途分

2.1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**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**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**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**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。
選擇SPD，首先需要了解一些參數及其工作原理。
⑴ 10/350μs波是模擬直擊雷的波形，波形能量大； 8/20μs波是模擬雷電感應和雷電傳導的波形。
⑵標稱放電電流In是指流過SPD、8/20μs電流波的峰值電流。
⑶**放電電流Imax又稱為**通流量，指使用8/20μs電流波沖擊SPD一次能承受的**放電電流。
⑷**持續耐壓Uc(rms）指可連續施加在SPD上的**交流電壓**值或直流電壓。
⑸殘壓Ur指在額定放電電流In下的殘壓值。
⑹保護電壓Up表征SPD限制接線端子間的電壓特性參數，其值可從優選值的列表中選取，應大于限制電壓的**值。
⑺電壓開關型SPD主要泄放的是10/350μs電流波，限壓型SPD主要泄放的是8/20μs電流波。
2.2信號線路SPD
信號線路SPD其實就是信號避雷器，安裝在信號傳輸線路中，一般在設備前端，用來保護后續設備，防止雷電波從信號線路涌入損傷設備。
1）電壓保護水平（UP）的選擇
UP 值不應超過被保護設備耐沖擊電壓額定值，UP 要求SPD 與被保護的設備的絕緣應有良好配合。
在低壓供配電系統裝置中，設備均應具有一定的耐受電涌能力，即耐沖擊過電壓能力。當無法獲得220/380V 三相系統各種設備的耐沖擊過電壓值時，可按IEC 60664-1 和GB 50057-1994（2000 版）的給定指標選用。
2）標稱放電電流In 的（沖擊通流容量）選擇
流過SPD、8/20 μs 電流波的峰值電流。用于對SPD 做II 級分類試驗，也用于對SPD 做I 級和II 級分類試驗的預處理。
事實上，In 是SPD 不發生實質性破壞而能通過規定次數(一般為20 次)、規定波形（8/20 μs）的**限度的沖擊電流峰值。
3）**放電電流Imax（極限沖擊通流容量）的選擇
流過SPD、8/20 μs 電流波的峰值電流，用于II 級分類試驗。Imax 與In 有許多相同點，他們都是用8/20 μs 電流波的峰值電流對SPD 做II 級分類試驗。不同之處也很明顯，Imax 只對SPD 做一次沖擊試驗，試驗后SPD 不發生實質性破壞；而In 可以做20次這樣的試驗，試驗后SPD 也不能有實質性破壞。因此，Imax 是沖擊的電流極限值，所以**放電電流也稱為極限沖擊通流容量。顯然，Imax>In。
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**地吸收突發的巨大能量，以保護連接設備免于受損。
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。[1]

基本特點


浪涌保護器SPD
· 保護通流量大，殘壓極低，響應時間快；
· 采用**滅弧技術，徹底避免火災；
· 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，工作穩定可靠。

專業術語

1、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。
2、引下線 Down conductor system
連接接閃器與接地裝置的金屬導體。
3、接地裝置 Earth termination system
接地體和接地體連接導體的總和。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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。
8.1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。
8.2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。[2]

發展歷程

最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。[1]

分析

雷電災害是最嚴重的自然災害之一，全世界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。[3]

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。

工作原理

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。
⑴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”。
⑵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”。
⑶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。

資訊來源：SPD-120KA/4P浪涌保護器