浪涌保护器原理及应用

浪涌保护器原理及应用
近年来，随着微电子技术的长足进步，个人PC、各类中型、大型及超大型计算机、大型程控交换机的运用越来越普及。由于这类电子设备内部有大量的对过电压十分敏感的大规模或超大规模集成电路，从而使由过电压造成的损失越来越大。针对这种现状，《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）中加入了第六章防雷击电磁脉冲的内容。根据这一要求，一些生产厂家也推出了相应的过电压保护产品，也就是我们现在常说的浪涌保护器（Surge Protective Device?SPD）。要保护电气和电子系统重要的是在电磁兼容性保护区内设置一套包括全部有源导线在内的完整的等电位联结系统。不 。不同种类的过电压保护装置中放电元器件的物理特性在实际应用中既有优点，亦有缺点，因此采用多种元件组合的保护电路运用得更为广泛。
但是，能满足具有当代技术水平的，能传导10/350s脉冲电流的雷击电流放电器，用于二次配电的可插式浪涌保护器，电器电源保护装置直到电源滤波器所有技术要求的产品系列却是极为少见的。同样这种产品系列应该包括适用于所有的电路，即除电源外，还应包括用于测量、控制、调节技术电路和电子数据处理传输电路以及适用于无线和有线通讯的放电器，以便客户使用。
本文将对目前常用的几种浪涌保护产品做简单的介绍并对其特性及适用场合做简略分析。 1 等电位联结系统
过电压保护的基本原理是在瞬态过电压发生的瞬间（微秒或纳秒级），在被保护区域内的所有金属部件之间应实现一个等电位。等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置等连接起来。（《建筑物防雷设计规范条文说明》）（GB50057-94）。等电位联结的目的在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差（IEC1312 3.4）。《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）中规定：第3.1.2条装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其他设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位联结。在建立这个等电位联结网络时，应注意使相互之间必须进行
闪电电流和闪电后续电流需要放电性能极强的放电器。为了将闪电电流通过等电位联结系统导入接地装置，建议使用根据斩弧技术带角型火花隙的雷击电流放电器。只有用它才能传导大于50kA的10/350s脉冲电流还可以实现自动灭弧，这种产品应用的额定电压可达400V。此外，当短路电流达到4kA时，这种放电器不会引起额定电流为125A的保险丝熔断。
由于其良好的性能，使得在保护区域内安装的仪器和设备的不间断工作特性得以大大提高。特别要指出的是，这里不仅取决于幅值很高的电流可以进行处理，更重要的是电流的脉冲形式起着决定性的作用。二者必须同时考虑。因此，虽然角型火花隙也能够输导最高达100kA的电流，但其脉冲形式较短（8/80s）。这种脉冲是冲击电流脉冲，在1992年10月以前是作为开发雷击电流放电器的设计基础。
尽管雷击电流放电器放电能力很好，但总有其缺点：其剩余电压高达2.5～3.5kV。因此，在整体安装雷击电流放电器时，还需与其它的放电器组合使用。
此类产品主要有阿西亚布朗勃法瑞（ABB）公司的Limitor M-B、Limitor NB-B、Limitor G-B、Limitor GN-B德国DEHN同轴火花间隙的DEHNportMaxi（10/350s，50kA/相）、DEHNport255（10/350s，75kA/相）德国PHOENIX角型火花间隙：FLT60-400（10/350s，60kA/相）、FLT25-400（10/350s，25kA/相）Schneider的PRF1电涌保护器MOELLER的VBF-系列产品。
此类产品主要有ABB的Limitor V、Limitor VTS、Limitor VE、Limitor VETS、Limitor GE-SSchneider的PRD系列可更换式电涌保护器MOELLER的VR7- 、VS7-系列产品德国DEHN的DEHNguard385（8/20s，40kA/相）、DEHNguard275（8/20s，40kA/相）德国PHOENIX的VAL-MS400ST（8/20s，40kA/相）、VAL-ME400ST/FM（8/20s，40kA/相）国产万马神的DB30-4A/B（8/20s，30kA/相）、DB40-4A/B（8/20s，40kA/相）。 4 根据过电压保护的方案安装浪涌保护器
包含单个保护元件或者组合保护电路，又按安装技术条件集成一体的组合件（导轨安装式、电源插座式、适配器）称作放电器。
几乎在所有情况下的过电压保护，至少应分成两级。如电源，各个只包含一级保护的放电器，可安装在不同的位置，同一放电器中也可能包含多级保护。为了达到有效的过电压保护，人们将需要保护的范围按不同的电磁兼容性分区，这个保护范围，包括从闪电保护区0，过电压保护区1至3，直到干扰电压保护区具有更高的序号。 设置电磁兼容性保护区0到3，是为了避免因高能耦合而损坏设备。而序号更高的电磁兼容性保护则为防止信息失真和信息丢失而设置。保护区的序号越高，预期的干扰能量和干扰电压电平越低。需要保护的电气和电子设备安装在一个十分有效的保护圈内，这样的保护圈可以针对单个的电子设备，也可以是一个装有多个电子设备的空间，甚至一整栋楼，所有穿过通常具有空间屏蔽的保护圈的电线，在接到该保护圈的外围设备的同时接过电压保护放电器。
浪涌保护器的选择取决于各个电路和参数。浪涌保护器的工作电压以安装在此电路中所有部件的额定电压为准，而要达到的剩余电压则根据安装在此电路中所有部件的耐压强度确定。耐压强度按1.2/50s脉冲测试。并联时，即在有源导线和地之间接上放电器时，无需注意放电器的额定电流，因为额定电流并不通过放电器。
电路装有串联浪涌保护器的情况下，必须注意其额定电流，在数据传输率很高的电路中，浪涌保护器的衰减起着决定性的作用。
至于专门为数据传输电路而设计的放电器，生产厂家已考虑到其传输速率。为达到最优化的过电压保护方案，用户需要与电气和电子设备的规划人员，及建筑设计人员及时对话。正是在设计规划阶段，注意到电磁兼容性的基本原理可以大大降低成本，并最有效地达到过电压保护的目的。在设计阶段，确定网状电位补偿系统的设置，并为空间屏蔽和电气及电子设备线路的布置奠定基础。按电路参数而挑选出的浪涌保护器，就很容易确定其合适的安装位置了。
需特别注意的是，只有符合专业规定及标准的安装，才能使一个优秀而便于应用的过电压保护方案成功地付诸实践。