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浪涌保护器的分类及性能要求

发表日期:01月20 2022 文章编辑:原创 浏览次数:954次

浪涌保护器(SPD)能够有效限制瞬态过电压,保护线路中的设备。在选择该产品时,要根据现场被保护线路和设备的情况进行选型。今天,钧和电子为您分享SPD的分类及性能要求。

一是,浪涌保护器的分类

电源系统用的电涌保护器(SPD)通常有3种类型:限压型 SPD、开关型 SPD、组合型 SPD,实际应用中大多采用并联方式或凯文连接(Kelvin connections)为主。下面分别进行相关技术特性的介绍。

1.限压型

限压型 SPD 在无浪涌瞬时过电压时呈高阻态,但随着浪涌电流和电压的增大,其阻抗不断降低的一种 SPD。限压型 SPD 的电流电压特性为强烈非线性,有时被称为“箝压型 SPD”。限压型 SPD 的常用器件有:压敏电阻器(MOV)、瞬态抑制二极管(TV 器件)、稳压二极管等。

通信交流系统用的限压特性的 SPD 主要由氧化锌压敏电阻器(MOV)制作而成,在对浪涌过电压进行响应时,其阻抗降低但并不会表现为极低阻抗,而是存在一定幅度的“箝位电压”,也就是限制电压,因此限压型 SPD 不存在明显的工频续流问题,合适使用在有源电力线如 L-N、L-PE、L-L 或 N-PE 之间的所有保护模式中。

工频续流是指 SPD 被施加冲击放电电流以后,由交流电源系统流入 SPD 的电流峰值。

不过,通常由于 MOV 器件存在毫安级的漏电流(残流)特性,限压型 SPD 长时间使用后容易造成自身漏电流增大,导致热稳定性变差以及使用寿命显著缩短的问题,因此,限压型 SPD 对热保护脱离装置的要求较高。

脱离装置是在 SPD失效时,把 SPD 或 SPD 的一部分从电源系统断开的装置。

2.开关型

开关型 SPD 在无浪涌冲击时呈高阻态,近似开路,但一旦响应雷电浪涌等瞬时过电压时,其阻抗突变为较低或极低阻抗,近似短路,允许雷电流通过,即具有“Crowbar电路”的开关特性,有时也被称为“短路开关型 SPD”。开关型 SPD 的常用器件有:火花间隙、石墨间隙、气体放电管、固体放电管 / 半导体放电管、晶闸管等。

由于开关型 SPD 在雷电浪涌冲击时呈现低阻态,如果 SPD 自身没有相应的续流遮断能力(Ifi),将导致较大的工频电流持续流经 SPD,续流大小与现场能提供的预期短路电流有关,可能几十 A 乃至 kA 级别,较长时间的续流将使得在雷电浪涌消失后 SPD 也无法恢复到正常的高阻(开路)状态,持续的续流将造成 SPD 过热甚至炸裂烧毁,引发火灾安全隐患。

因此,开关型 SPD 通常只用于电源系统 N-PE 之间(或低压低流的信号系统中),如果应用在有源电力线 L-PE、L-N 或 L-L 的保护上,开关型 SPD 必须具备可靠的续流遮断能力。同时,为了防止开关型 SPD 无法遮断续流的意外发生,通常还需配置后备保护装置(如熔丝、断路器、剩余电流装置 RCD 等)。

3.组合型

由开关型器件和限压型器件组合而成的一种 SPD。依据所加电压的特性,它可呈现出开关的特性或限压的特性或者这两者兼有的特性。

因此,组合型 SPD 的应用,必须根据其对雷电浪涌响应的特性(即开关特性或限压特性)来使用。

二是,限压型与开关型 SPD 技术性能比较

关于通信配电系统用的限压型和开关型 SPD 的雷电浪涌和电气安全性能的技术特点对比如下图:


钧和电子分享浪涌保护器的分类及性能


由此可以看出,与限压型 SPD 相比,开关型SPD 在雷电浪涌和电气安全性能方面也有着自身的特点,如:雷电冲击通流容量大、耐多次冲击能力强、使用寿命长、残压低、几乎无漏电流等特性。

因此,如果开关型 SPD 的续流遮断能力的可靠性和安全性能得到进一步的测试验证的话,与限压型 SPD 一样可以使用在其他保护模式上(如 L-N、L-PE 等),将可以更好发挥开关型 SPD 良好的雷电泄放能量强和使用寿命长的特性,丰富信息通信电源系统保护用 SPD 产品的选择与应用。

 

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