浪涌保护器的工作原理
浪涌保护器的工作原理
由于各国遵循的标准不一样，产品的规格没有统一，参数的标识也各自有侧重，远不如其他电气产品规范，给设计选型带来很大不便。在工程设计中，常见品牌按产地划分主要分为国产产品、欧洲产品和美洲产品。国产产品参数设置较乱，规格多样，残压较高。规范产品的型号设置有的仿欧洲产品，有的遵循国标定参数，大部分产品都标注In与Imax。由于国产产品对应用场所要求较低，建筑物等级不高，设备耐压k值大，所以一些参数要求可适当放松。
2 SPD概述
2.1 SPD的工作原理
电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但至少包含一个非线性电压限制元件。常用电涌保护器有MOV(Metal Oxide Varistor)同气体放电管等。电涌包含强大的能量因此不能被阻止。基于这种原因，保护敏感电气设备免受电涌损坏的策略是把电涌从设备分流后流入大地。
价浪涌保护器MOV优劣的指标：(1)箝位电压：表示将导致MOV接通地线的电压值。箝位电压越低，表示保护性能越好。(2)能量吸收/耗散能力：此标称值表示浪涌保护器在烧毁前能够吸收多少能量，单位为焦耳。其数值越高，保护性能就越好。(3)响应时间：浪涌保护器不会立刻断开，它们对电涌做出响应会有略微的延迟。
另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管作用与MOV相同，它们将多余电流从火线移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。当电压处于某一特定范围时，该气体的组成决定了它是不良导体。如果电压出现浪涌并超过这一范围，电流的强度将足以使气体电离，从而使气体放电管成为非常良好的导体。它会将电流传导至地线，直到电压恢复正常水平，随后又会成为不良导体。
2.2 浪涌保护器的分类
SPD是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，其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。
2.2.1 按工作原理分类
按其工作原理分类， SPD可以分为电压开关型、限压型及组合型。
(2)限压型SPD。当没有瞬时过电压时，为高阻抗，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，有时被称为“钳压型SPD”。
(3)组合型SPD。由电压开关型组件和限压型组件组合而成，可以显示为电压开关型或限压型或两者兼有的特性，这决定于所加电压的特性。
2.2.2 按用途分类
按其用途分类， SPD可以分为电源线路SPD和信号线路SPD两种。
(1)电源线路SPD
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。在直击雷非防护区(LPZ0A)或在直击雷防护区 (LPZ0B)与第一防护区(LPZ1)交界处，安装通过Ⅰ级分类试验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护，对直击雷电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时，将传导的巨大能量进行泄放。在第一防护区之后的各分区(包含LPZ1区)交界处安装限压型浪涌保护器，作为二、三级或更高等级保护。第二级保护器是针对前级保护器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，在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保护器而言是相当巨大的能量，会传导过来，需要第二级保护器进一步吸收。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。当线路足够长时，感应雷的能量就变得足够大，需要第二级保护器进一步对雷击能量实施泄放。第三级保护器对通过第二级保护器的残余雷击能量进行保护。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。
(2)信号线路SPD
2.3 SPD在防雷中的重要性
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)的规定，在LPZ0B，LPZ1，LPZn+1防雷区建筑物应视情况采取防止感应雷、静电或电涌措施感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化(电磁脉冲感应或静电感应)在导体上感应出的过电压、过电流形成的雷击，对建筑物内的电气设备，尤其低压电子设备威胁巨大。建筑物内部设备防雷保护的重点是防止感应雷入侵。在感应雷的防护当中，电涌保护器(SPD)是不可缺少的装置，它能根据各种线路中出现的过电压过电流及时做出反应，泄放线路中的过电流或对线路上的过电压进行钳制，从而达到保护电气设备的目的。
静电、电涌和感应雷的性质一样，都可以通过电涌保护器(SPD)加以抑制。静电产生的另一种形式是由于摩擦或电子设备的高速运行，在人体和电子设备上产生大量静电电荷，人与物、物与物间易发生高压放电现象，放电后极易损坏精密的电子设备;电涌日常产生的面很广，如电源的开和关，电源的插拔，电梯、电闸门、电动机的启动和停止，电钻、电焊、电气设备损坏和电线短路等都会产生电涌。另外，电涌也常发生在电源系统内部，电源干线、支线、发电机、变配电装置、UPS、交直流电源、甚至电气设备终端都可能发生[2]。与雷电相比，虽然电涌的脉冲电压较低，但其脉冲宽、持续时间长，强度仍然不小，但足以干扰和损坏电气设备。
3 SPD在计算机信息系统中的应用
3.1 电源系统的防雷设计
(2)UPS保护。在每个相线与中线之间加装V20-C模块，并在每个模块前加装空气开关，在N线与地线之间加装V20-C/NPE模块。
(3)需要保护的重要设备端。使用CNS32D对其电源线加以保护。
(4)弱电设备的电源保护。使用V20-C防雷模块或VF系列电源精细保护模块。
电源防雷器示意图如图1所示，其中MC50-B/3+NPE为3个高能石墨间隙防雷器和1个MC125-B/NPE模块的组合，V20-C/3+NPE/AS为增强型带声光功能的防雷器。防雷器及空气开关分别安装于相应的MB旁。
凯讯 DPS20R 浪涌保护器产品特性：
1、单极L/N-PE；
2、In = 10kA；
3、Imax = 20kA；
4、高能量MOV；
5、模块化设计