浪涌保護(hù)器的作用

時(shí)間：2020-01-05作者：杭州光束電子科技有限公司瀏覽：610

杭州光束電子科技有限公司

避雷器            
避雷器是變電站保護(hù)設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備。當(dāng)沿線路傳入變電站的雷電沖擊波**過避雷器保護(hù)水平時(shí)，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過良導(dǎo)體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平以下，使電氣設(shè)備受到保護(hù)。
 

2.浪涌保護(hù)器
也叫防雷器，是一種為各種電力設(shè)備、儀器儀表、通訊線路等提供安全防護(hù)的裝置。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在較短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害。從以下資料可以看出，浪涌保護(hù)器也是防雷器的一種，但是有很大的區(qū)別。

二、避雷器與浪涌保護(hù)器的比較
避雷器指建筑物避雷器，與避雷針、接地排等一起形成一個(gè)法拉*籠，防止建筑物被損壞，避雷器的基本原理是把雷擊電磁脈沖(LEMP)導(dǎo)入地進(jìn)行消解。但是為什么在安裝避雷器后仍有大量的建筑物及其里面的設(shè)備被雷擊損壞呢?
　　首先，避雷器的導(dǎo)線采用銅鐵合金，因此其導(dǎo)線性能是有限的，反應(yīng)速度僅為200微妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量達(dá)到較大值)為20微妙(uS)，也就是說LEMP的速度快于避雷器，這樣避雷器把**次直擊雷導(dǎo)入地后，對(duì)于二次雷、三次雷往往反應(yīng)不過來，直接泄漏打在設(shè)備上。也就是說，避雷器對(duì)二次雷、三次雷幾乎不起作用。
　　其次，LEMP導(dǎo)入地后，會(huì)從地返回形成感應(yīng)雷。感應(yīng)雷會(huì)從所有含有金屬的導(dǎo)線上泄漏到設(shè)備(網(wǎng)線、電源線、信號(hào)線、傳輸線等)。由于避雷器是單向作用的，因此它對(duì)感應(yīng)雷不起作用，感應(yīng)雷可以直接打壞設(shè)備。較何況，導(dǎo)線部分往往不會(huì)安裝避雷器。
　　再次，浪涌只有20%來自雷擊等外部環(huán)境，80%來自系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行，避雷器對(duì)這80%是不起任何作用的。
　　根據(jù)分析來回答電涌保護(hù)器(SPD，有的稱浪涌保護(hù)器)和避雷器的區(qū)別：
　　1、應(yīng)用范圍不同(電壓)：避雷器范圍廣泛，有很多電壓等級(jí)，一般從0.4kV低壓到500kV**高壓都有(詳見樓上分析)，而SPD一般指1kV以下使用的過電壓保護(hù)器;
　　2、保護(hù)對(duì)象不同：避雷器是保護(hù)電氣設(shè)備的，而SPD浪涌保護(hù)器一般是保護(hù)二次信號(hào)回路或給電子儀器儀表等末端供電回路。
　　3、絕緣水平或耐壓水平不同：電器設(shè)備和電子設(shè)備的耐壓水平不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，過電壓保護(hù)裝置的殘壓應(yīng)與保護(hù)對(duì)象的耐壓水平匹配。
　　4、安裝位置不同：避雷器一般安裝在一次系統(tǒng)上，防止雷電波的直接侵入，保護(hù)架空線路及電器設(shè)備;而SPD浪涌保護(hù)器多安裝于二次系統(tǒng)上，是在避雷器消除了雷電波的直接侵入后，或避雷器沒有將雷電波消除干凈時(shí)的補(bǔ)充措施;所以避雷器多安裝在進(jìn)線處;SPD多安裝于末端出線或信號(hào)回路處。
　　5、通流容量不同：避雷器因?yàn)橹饕饔檬欠乐估纂娺^電壓,所以其相對(duì)通流容量較大;而對(duì)于電子設(shè)備，其絕緣水平遠(yuǎn)小于一般意義上的電器設(shè)備，故需要SPD對(duì)雷電過電壓和操作過電壓進(jìn)行防護(hù)，但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端，不會(huì)直接與架空線路連接，經(jīng)過上一級(jí)的限流作用，雷電流已經(jīng)被限制到較低值，這樣通流容量不大的SPD完全可以起到保護(hù)作用，通流值不重要，重要的是殘壓。)
　　6、其它絕緣水平、對(duì)參數(shù)的著眼點(diǎn)等也有較大差異。
7、浪涌保護(hù)器適用于低壓供電系統(tǒng)的精細(xì)保護(hù)，依據(jù)不同的交直流電源電床可選擇各種相應(yīng)的規(guī)格。電源浪涌保護(hù)器一精細(xì)由于終端設(shè)備離前級(jí)浪涌保護(hù)器距離較大，從而使得該線路上容易產(chǎn)生振蕩過電壓或感應(yīng)到其他過電壓。適用于終端設(shè)備的精細(xì)電源浪涌保護(hù)，與前級(jí)浪涌保護(hù)器配合使用，則保護(hù)效果較好。
8、避雷器主材質(zhì)多為氧化鋅（金屬氧化物變阻器中的一種），而浪涌保護(hù)器主材質(zhì)根據(jù)抗浪涌等級(jí)、分級(jí)防護(hù)（IEC61312）的不同是不一樣的，而且在設(shè)計(jì)上比普通防雷器精密得多。

9、從技術(shù)上來說，避雷器在響應(yīng)時(shí)間、限壓效果、綜合防護(hù)效果、抗老化特性等方面都達(dá)不到浪涌保護(hù)器的水平。
　　共同點(diǎn)：都能防止雷電過電壓
　　因?yàn)樯鲜鲈?，SPD也就應(yīng)運(yùn)而生。
　　SPD的原理是把LEMP轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行消解，由于不是導(dǎo)通式，反應(yīng)速度非常快，可**納秒，可以有效防止二次雷和三次雷。SPD分為電源SPD，精密儀器SPD，數(shù)字線路SPD，而且也是雙向作用的，因此可以有效防止感應(yīng)雷。因此，IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在安裝避雷器的同時(shí)應(yīng)該加上SPD，以形成防雷的雙保險(xiǎn)。
此外，SPD對(duì)于內(nèi)部的80%的浪涌也能起到有效抑制作用，這是避雷器所不能做到的。
總體上講，避雷器是專門針對(duì)電氣設(shè)備免受雷電沖擊波所設(shè)置的防護(hù)設(shè)備，而浪涌保護(hù)器是比避雷器較**的防護(hù)設(shè)備，除開雷電沖擊波，還可以較大程度消弱電力系統(tǒng)自身所產(chǎn)生的其它破壞性浪涌沖擊。在用電單位高壓進(jìn)線系統(tǒng)（10KV及以上）已裝設(shè)避雷器的情況下，在低壓系統(tǒng)中就應(yīng)裝設(shè)防護(hù)功能較精密的浪涌保護(hù)器。

三、避雷器運(yùn)用與說明
1、線路避雷器防雷的基本原理
　　雷擊桿塔時(shí)，一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。
　　雷擊桿塔時(shí)塔**電位迅速提高，其電位值為
　　　　　　Ut=iRd L.di/dt　　　　(1)
式中　　i——雷電流；
　　　　Rd——沖擊接地電阻；
　　　　L.di/dt——暫態(tài)分量。

　　當(dāng)塔**電位Ut與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位U1的差值**過絕緣子串50的放電電壓時(shí)，將發(fā)生由塔**至導(dǎo)線的閃絡(luò)。即Ut-U1＞U50，如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響，則為Ut-U1 Um＞U50。因此，線路的耐雷水平與3個(gè)重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的50放電電壓、雷電流強(qiáng)度和塔體的沖擊接地電阻。一般來說，線路的50放電電壓是一定的，雷電流強(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān)，不加裝避雷器時(shí)，提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻，在山區(qū)，降低接地電阻是非常困難的，這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。
　　加裝避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流**過一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔**之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。
　　以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法，在平原地帶相對(duì)較容易，對(duì)于山區(qū)桿塔，則往往在4個(gè)塔腳部位采用較長(zhǎng)的輻射地線或打深井加降阻劑，以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率，在工頻狀態(tài)下接地電阻會(huì)有所下降。但遭受雷擊時(shí)，因接地線過長(zhǎng)會(huì)有較大的附加電感值，雷電過電壓的暫態(tài)分量L.di/dt會(huì)加在塔體電位上，使塔**電位大大提高，較容易造成塔體與絕緣子串的閃絡(luò)，反而使線路的耐雷水平下降。因?yàn)榫€路避雷器具有鉗電位作用，對(duì)接地電阻要求不太嚴(yán)格，對(duì)山區(qū)線路防雷比較容易實(shí)現(xiàn)。
2　線路避雷器使用及動(dòng)作情況
　　淄博電業(yè)局管轄的110kV龍博1線和35kV南黑線、炭謝線位于丘陵和山地，多年來經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)110kV龍博1線在1989～1996年共發(fā)生5次雷擊掉閘，35kV南黑線、炭謝線分別在1994～1997年各發(fā)生6次雷擊掉閘，雖然采取了各種措施，效果均不明顯。1997年在易遭雷擊的龍博1線62～64號(hào)和南黑線87、89、90號(hào)及炭謝線51號(hào)分別裝設(shè)了7組共20只線路型氧化鋅避雷器，安裝方式是在龍博1線和南黑線各懸掛3組9只，在炭謝線51號(hào)上相和下相各懸掛1只(該桿不久前遭雷擊)，經(jīng)過2個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)，線路未發(fā)生故障及掉閘事故。
3　避雷器的選型及安裝維護(hù)
　　線路避雷器有2種類型，即帶串聯(lián)間隙和無串聯(lián)間隙2種，因運(yùn)行方式不同和電站避雷器相比在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有所區(qū)別。
　　線路避雷器安裝時(shí)應(yīng)注意：(1)選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔，較好在兩側(cè)相臨桿塔上同時(shí)安裝；(2)垂直排列的線路可只裝上下2相；(3)安裝時(shí)盡量不使避雷器受力，并注意保持足夠的安全距離；(4)避雷器應(yīng)順桿塔單獨(dú)敷設(shè)接地線，其截面不小于25mm2，盡量減小接地電阻的影響。
　　投運(yùn)后進(jìn)行必要的維護(hù)：(1)結(jié)合停電定期測(cè)量絕緣電阻，歷年結(jié)果不應(yīng)明顯變化；(2)檢查并記錄計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況；(3)對(duì)其緊固件進(jìn)行擰緊，防止松動(dòng)；(4)5a拆回，進(jìn)行1次直流1mA及75參考電壓下泄漏電流測(cè)量。
四、 浪涌保護(hù)器設(shè)計(jì)原理、特性、運(yùn)用范疇
? 設(shè)計(jì)原理
在較常見的浪涌保護(hù)器中，都有一個(gè)稱為金屬氧化物變阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，用來轉(zhuǎn)移多余的電壓。如下圖所示，MOV將火線和地線連接在一起。
MOV由三部分組成：中間是一根金屬氧化物材料，由兩個(gè)半導(dǎo)體連接著電源和地線。
這些半導(dǎo)體具有隨著電壓變化而改變的可變電阻。當(dāng)電壓**某個(gè)特定值時(shí)，半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生較高的電阻。反之，當(dāng)電壓**過該特定值時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生變化，半導(dǎo)體電阻會(huì)大幅降低。如果電壓正常，MOV會(huì)閑在一旁。而當(dāng)電壓過高時(shí)，MOV可以傳導(dǎo)大量電流，消除多余的電壓。隨著多余的電流經(jīng)MOV轉(zhuǎn)移到地線，火線電壓會(huì)恢復(fù)正常，從而導(dǎo)致MOV的電阻再次迅速增大。按照這種方式，MOV僅轉(zhuǎn)移電涌電流，同時(shí)允許標(biāo)準(zhǔn)電流繼續(xù)為與浪涌保護(hù)器連接的設(shè)備供電。打個(gè)比方說，MOV的作用就類似一個(gè)壓敏閥門，只有在壓力過高時(shí)才會(huì)打開。
另一種常見的浪涌保護(hù)裝置是氣體放電管。這些氣體放電管的作用與MOV相同 ——它們將多余的電流從火線轉(zhuǎn)移到地線，通過在兩根電線之間使用惰性氣體作為導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)此功能。當(dāng)電壓處于某一特定范圍時(shí)，該氣體的組成決定了它是不良導(dǎo)體。如果電壓出現(xiàn)浪涌并**過這一范圍，電流的強(qiáng)度將足以使氣體電離，從而使氣體放電管成為非常良好的導(dǎo)體。它會(huì)將電流傳導(dǎo)至地線，直到電壓恢復(fù)正常水平，隨后它又會(huì)變成不良導(dǎo)體。
這兩種方法都是采用并聯(lián)電路設(shè)計(jì)——多余的電壓從標(biāo)準(zhǔn)電路流入另一個(gè)電路。有幾種浪涌保護(hù)器產(chǎn)品使用串聯(lián)電路設(shè)計(jì)抑制電涌——它們不是將多余的電流分流到另一條線路，而是通過降低流過火線的電量?；旧险f，這些抑制器在檢測(cè)到高電壓時(shí)會(huì)儲(chǔ)存電能，隨后再逐漸釋放它們。制造這種保護(hù)器的公司解釋說該方法可以提供較好的保護(hù)，因?yàn)樗磻?yīng)速度較快，并且不會(huì)向地線分流，但另一方面，這種分流可能會(huì)干擾建筑物的電力系統(tǒng)。
抑制二極管：抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動(dòng)作響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作多級(jí)保護(hù)電路中的較末幾級(jí)保護(hù)元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α為非線性系數(shù)，對(duì)于齊納二極管α=7～9，在雪崩二極管α=5～7.
? 抑制二極管的技術(shù)參數(shù)主要有 ：
（1）額定擊穿電壓，它是指在*反向擊穿電流（常為lma）下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V～4.7V范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V～200V范圍內(nèi)。
    （2）較大箝位電壓：它是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時(shí)，其兩端出現(xiàn)的較高電壓。
    （3）脈沖功率：它是指在規(guī)定的電流波形（如10/1000μs）下，管子兩端的較大箝位電壓與管子中電流等值之積。
    （4）反向變位電壓：它是指管子在反向泄漏區(qū)，其兩端所能施加的較大電壓，在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯**被保護(hù)電子系統(tǒng)的較高運(yùn)行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于弱導(dǎo)通狀態(tài)。
    （5）較大泄漏電流：它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的較大反向電流。
    （6）響應(yīng)時(shí)間：10-11us
作為輔助元件，有些浪涌保護(hù)器還配有內(nèi)置保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲是一種電阻器，當(dāng)電流**某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，它的導(dǎo)電性能非常好。反之，當(dāng)電流**過了可接受的標(biāo)準(zhǔn)，電阻產(chǎn)生的熱量會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲，從而切斷電路。如果MOV不能抑制電涌，過高的電流將燒斷保險(xiǎn)絲，保護(hù)連接的設(shè)備。該保險(xiǎn)絲只能使用一次，一旦燒斷就需要更換。
? SPD**熔斷器應(yīng)根據(jù)避雷器廠家的參數(shù)安裝。
如廠家沒有規(guī)定，一般選用原則：
根據(jù)（浪涌保護(hù)器的較大保險(xiǎn)絲強(qiáng)度A）和（所接入配電線路較大供電電流B）來確定（開關(guān)或熔斷器的斷路電流C）。
確定方法：
當(dāng)：B>A時(shí) C小于等于A
當(dāng)：B＝A時(shí) C小于A或不安裝C
當(dāng)：B<A時(shí) C小于B或不安裝C
有些浪涌保護(hù)器具有線路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于濾除“線路噪聲”，減小電流波動(dòng)。這種基本浪涌保護(hù)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單?；鹁€通過環(huán)形扼流線圈接到電源板插座上。扼流線圈只是一個(gè)用磁性材料做成的環(huán)，外面纏繞著導(dǎo)線——基本的電磁鐵?；鹁€中所流經(jīng)電流的上下波動(dòng)會(huì)給電磁鐵充電，使其發(fā)出電磁能量，從而消除電流的微小波動(dòng)。這種“經(jīng)過調(diào)節(jié)”的電流較加穩(wěn)定，可使計(jì)算機(jī)（或其他電子設(shè)備）的供電電流較加平緩。
在電子設(shè)計(jì)中，浪涌主要指的是電源(只是主要指電源)剛開通的那一瞬息產(chǎn)生的強(qiáng)力脈沖,由于電路本身的非線性有可能有**電源本身的脈沖;或者由于電源或電路中其它部分受到本身或外來尖脈沖干擾叫做浪涌。它很可能使電路在浪涌的一瞬間燒壞,如PN結(jié)電容擊穿,電阻燒斷等等。 而浪涌保護(hù)就是利用非線性元器件對(duì)高頻(浪涌)的敏感設(shè)計(jì)的保護(hù)電路,簡(jiǎn)單而常用的是并聯(lián)大小電容和串聯(lián)電感。
 


杭州光束電子科技有限公司專注于低壓電涌,防雷器,浪涌保護(hù)器,SPD,信號(hào)防雷器等

• 詞條

  詞條說明

• 浪涌保護(hù)器的作用

  杭州光束電子科技有限公司 避雷器???????????? 避雷器是變電站保護(hù)設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備。當(dāng)沿線路傳入變電站的雷電沖擊波**過避雷器保護(hù)水平時(shí)，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過良導(dǎo)體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平以下，使電氣設(shè)備

• 浪涌保護(hù)器的分類

  杭州光束電子科技有限公司 浪涌保護(hù)器（SPD）的分類 按工作原理分： （1）開關(guān)型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過電壓時(shí)，其阻抗就突變?yōu)榈椭?，允許雷電流通過。用作此類裝置時(shí)器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。 （2）限壓型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會(huì)不斷減小，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性。用作此類裝置的器件有：