浪涌保護器（SPD）的基本原理

ID:807588 · 發表于 2020-9-11 17:04

電涌保護器(Surge Protective Device，SPD)又稱浪涌保護器，是用于帶電系統中限制瞬態過電壓和導引泄放電涌電流的非線性防護器件，用以保護耐壓水平低的電器或電子系統免遭雷擊及雷擊電磁脈沖或操作過電壓的損害。近年來，電子信息系統(如電視、電話、通信、計算機網絡等)發展迅猛，電子信息設備大量涌現和普及。這類系統和設備比較昂貴和重要，其工作電壓、耐壓水平很低，極易受到雷電電磁脈沖的危害，為此需采用SPD做過電壓保護。

SPD的工作原理

電涌保護器適用于220/380V低壓電源保護，是一種非線性元件，根據IEC標準規定，電涌保護器是主要抑制傳導過來的線路過電壓和過電流的裝置。電涌保護器起到保護作用，基本要求是必須承受預期通過的雷電電流，并且通過電涌最大鉗壓，有效熄滅在雷電流通過后產生的工頻續流，把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設備或系統所能承受的電壓范圍內，或將強大的雷電流泄流入地，保護被保護的設備或系統不受沖擊而損壞。

電涌保護器的類型和結構按不同的用途有所不同，但至少包含一個非線性電壓限制元件。常用電涌保護器有MOV(Metal Oxide Varistor)同氣體放電管等。電涌包含強大的能量因此不能被阻止。基于這種原因，保護敏感電氣設備免受電涌損壞的策略是把電涌從設備分流后流入大地。

浪涌保護器MOV由三部分組成：中間是一根金屬氧化物材料，由兩個半導體連接著電源和地線。當產生浪涌時MOV立即動作，響應時間為1～3毫微秒。MOV中的“V”是變阻器，在響應的一瞬間，MOV的電阻從最大值降到近乎零歐姆，過電流經MOV流入大地。被保護電氣設備繼續在正常工作電壓下運行。其半導體元件具有隨電壓變化而改變電阻的性質。當電壓低于某個特定值時，半導體中的電子運動產生高電阻。反之，當電壓超過該特定值時，電子運動會發生變化，半導體電阻降低接近零歐姆。電壓正常，浪涌保護器MOV閑在一旁，不影響電力線路。

價浪涌保護器MOV優劣的指標：(1)箝位電壓：表示將導致MOV接通地線的電壓值。箝位電壓越低，表示保護性能越好。(2)能量吸收/耗散能力：此標稱值表示浪涌保護器在燒毀前能夠吸收多少能量，單位為焦耳。其數值越高，保護性能就越好。(3)響應時間：浪涌保護器不會立刻斷開，它們對電涌做出響應會有略微的延遲。

另一種常見的浪涌保護裝置是氣體放電管。這些氣體放電管作用與MOV相同，它們將多余電流從火線移到地線，通過在兩根電線之間使用惰性氣體作為導體實現此功能。當電壓處于某一特定范圍時，該氣體的組成決定了它是不良導體。如果電壓出現浪涌并超過這一范圍，電流的強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體。它會將電流傳導至地線，直到電壓恢復正常水平，隨后又會成為不良導體。

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