什么是防雷浪涌模块(浪涌保护器)-它的使用原理是什么？

前言 前言 在电路保护解决方案中 雷击浪涌防护是电子工程师尤为关注的一个防护重点 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 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 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 1 最原始的浪涌防雷保护器羊角形间隙 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 1 浪涌防雷保护器按工作原理分 浪涌保护器中的元件 压敏电阻 MOV 硅雪崩二极管 SAD 空气导管 大放电电容 是采用损耗自身的方式对冲击电流进行消解 发热 融化 从而使导入地下的冲击电流在安 全范围之内 不会形成二次反击 抑制元件的自身寿命会因为反复承受电流冲击而缩短 SineTamer 采用了 40 模块和热 电熔断双保险 热分担算法等 确保了 SineTamer 的使用 寿命 SineTamer 约消解 90 的过电压和过电流 剩余的 10 则导入地下 2 SPD 并联于线路 L N 与大地之间 在正常工作电压情况下 MOV 处于高阻状态 相当于线路对地开路 不影响线路正常工作 故障显示窗口呈绿色 当线路由于雷电或开 关操作出现瞬时脉冲过电压时 防雷模块在纳秒级时间内迅速导通 将过电压短路到大地 泄放 当该脉冲过电压消失后 防雷模块又自动恢复高阻状态 不影响用户供电 当防雷模块长期工作在超负荷工作状态 其性能劣化而发热到一定温度 模块中的热 感断路器 K1 会自动断开避雷模块回路 保护电源电路工作不受影响 防止火灾发生 当线路感应过大雷电流时 过流断路器 K2 迅速断开 防止 SPD 爆炸 K1 或 K2 动作后 SPD 内脱扣装置动作 使故障显示窗口显示红色 提醒用户更换 SPD 模块 同时 脱扣装 置带动遥信告警开关 SK 动作 输出故障告警信号 3 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 4 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 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 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 4 3 根据所选择的浪涌保护器和预期的环境影响 保护系统的电源和设备所需的保护措施被 分为三级 B 类浪涌保护器 标称放电电流 In 冲击电压 1 2 50 s 冲击电压和最大冲击电流 Iimp 的 试验 Iimp 的波形为 10 350 sUp 最大 4kv IEC61643 1 IEC 60664 1 C 类浪涌保护器 标称放电电流 In 冲击电压 1 2 50 s 冲击电压和最大冲击电流 Iimp 的 试验 Iimp 的波形为 8 25ms D 类浪涌保护器 进行混合波合 开路电压 1 2 50 s 冲击电压 邓路电流 8 25 s 试 验 4 浪涌保护器的好与否直接关系到设备的全安问题 因此在选取浪涌保护器以几点可参考 箝位电压 这表示将导致 MOV 接通地线的电压值 箝位电压越低 表示保护性能越好 此 UL 标称值有三个保护水平 330 伏 400 伏和 500 伏 通常 箝位电压超过 400 伏就 太高了 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 您购买的保护器的这一标称值至少要在 200 至 400 焦耳之间 若要获得更好的保护性能 应该寻找此标称值在 600 焦耳以上的产品 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 响应 时间越长 表示计算机 或其他设备 将遭受浪涌的持续时间越长 请购买响应时间低于 一毫微秒的浪涌保护器 此外 您还应该购买具有指示灯的保护器 以便判断保护元件是 否在起作用 在遭受多次电涌之后 所有 MOV 都将会烧毁 但是保护器仍然会作为一个 电源板而工作 没有电源指示灯 就无法得知保护器是否仍然在正常工作 5 5 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 6 开关型浪涌保护器和限压型浪涌保护器的区别 答 开关型浪涌保护器为间隙放电型器件 其雷电能量泻放能力大 在线路上使用的主要 作用是泄放雷电能量 限压型浪涌保护器为氧化锌压敏电阻器件 其雷电能量泻放能力小 但其过电压抑制能力好 在线路上使用的主要作是限制过电压 因为此 一般在建筑物入 口处选用如 Asafe 系列的开关型浪涌保护来泄放雷电能量 然后 在后级电路使用如 AM 系列的限压型浪涌保护器来限制因前级雷电能量泻放后 在后级线路产生的高过电压 两 种浪涌保护器需配合使用 方能保证配电线路中设备的安全 7 与浪涌保护器相配合的微型断路器如何选型 答 Asafe 开关型模块由于其损坏方式为开路 因此可以不用装微型断路器 第一级模块 如 AMI 40 需要选用 63A 的分断电流能力为 10KA 的 D 型微型断路器 第二级模块 如 AM2 20 需要选用 32A 的分断电流能力为 6 5KA 的 C D 型微型断路器 由于其工作曲线 IN 值的不同 因此推荐使用 D 型 第三级模块 如 AM3