浅谈关于浪涌保护器的一些问题

摘要:本文阐述了浪涌保护器的一些知识,并分别从原理、分类、应用、安装几个方面做了简要分析。

关键词:浪涌保护器 原理 选用 安装

近年来,随着电子技术的进步,现代化电子设备（如计算机、通信设备等）非常复杂,其中有很多元器件要比以前的元器件更小、更精密,因此他们对电流的增加更敏感,从而使过电压造成的损失越来越大。雷电是一种严重的自然灾害,它的发生会严重危及通信设备、计算机网络系统、电力系统的正常运行,造成了直接或间接经济损失。例如:损坏建筑物、造成重要设备严重损坏、通讯网络中断和重要的信息数据的丢失,缩短设备使用的寿命,造成对工作人员人身安全的危害等,给生产和生活带来极大的影响。

1、浪涌保护器(SPD)的原理

浪涌保护器（Surge Protective Device英文简称SPD）系统的主要作用是保护电子设备免受“浪涌”的损害。浪涌或瞬间变电压或过电压是指电压在电能流动过程中大幅超过其额定水平。有各种因素可以引起电压的短暂上升。当电压增加持续三毫微秒（十亿分之一秒）或更长时间,被称为浪涌。当某种装置在电源线中的某点使电荷激增时,就会产生电涌。接通、断开电感负载或大型负载的时候会产生很高的操作过电压,这种瞬时的过电压称为浪涌。最常见的浪涌大概是闪电。

按照国际电工委员会的定义,浪涌保护器是“用于限制瞬态过电压和泄放浪涌电流的装置,它至少包括一个非线性元件。”浪涌保护器又称为“电涌保护器”,它的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压发生的瞬间,将保护区域内的所有保护对象接入等电位系统中,从而将回路中的瞬态过电压幅值限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

按照原理分:

(1)开关型:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。

(2)限压型: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:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。

浪涌保护器按照用途分:

(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。

2、浪涌保护器的应用及安装

当有多个电气系统共存与建筑物时,电气电子设备的引雷通道来自4个方面:电源系统、天线和馈线系统、信号系统、接地系统。在设计中应根据实际情况分别在上述4个方面安装多级浪涌保护器。

2.1 电源系统SPD的选用及安装

电源线路应装设多级SPD防护,以达到分级泄流的目的。雷电防护区LPZ(Lightning Protection Zone)是闪电电磁环境需要限定和控制的那些区。根据各部分空间不同的雷电电磁脉冲的严重程度和各区交界处的等电位连接点的位置,将需保护的空间划分为不同的OA、OB、O1、O2防雷区。

在LPZ0与LPZ1区交界处,入户为低压架空线路和电缆宜安装三相电压开关型SPD作为第一级保护。第二级电涌保护器即在LPZ1和LPZ2区交界处安装限压型SPD。在被保护设备旁进线端宜安装限压型SPD作为第三级保护。对于直流电源的信息设备,视其工作电压需要,宜分别选用适配的直流电源SPD作为末级保护。为了使最大浪涌足够低,要求SPD连接导线包括相线、中性线、保护线间的连接长度越短越好,不宜大于0.5m.SPD最小截面积不小于6mm2铜导线,而接入SPD的相线、中性线和被保护的配电线路同保护线的截面积即可。一般电压开关型SPD与限压型SPD之间线路长度不宜小于10m,限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m,否则应加装退耦装置。当进线端的SPD与被保护电气设备之间距离大于30m时,应在离被保护设备尽可能近的地方安装另一个SPD;反之,如果不增加一级保护,由于电缆距离较长,SPD的残压加上电缆感应电压仍可能损坏设备,不能起到保护作用。当SPD具有能量自动配合功能时,浪涌保护器之间的线路长度不受限制。

2.2 天馈系统SPD的选用及安装

天馈线路浪涌保护器宜安装在收/发通信设备的射频出、入口处。具有多副天线的天馈传输系统,每副天线应安装适配的天馈浪涌保护器。当天馈传输系统采用波导管传输时,波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器做电气连接,并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路浪涌保护器。天馈线路浪涌保护器接地端应采用截面积不小于6mm2的多股绝缘铜导线连接到直击雷非防护区（LPZOA）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处的等电位连接端子板上。

2.3 信号系统中SPD选用及安装

信号线路SPD应连接在被保护设备信号端口上。信号线路SPD与被保护设备的连接端口有串接与并接之分,由RJ11,RJ45和其他接口组成的线路应串接安装SPD,仅由接线柱组成的接口应并接安装SPD。SPD也可以安装在机柜口内,固定在设备机架上或附近支撑物上。信号线路SPD接地端宜采用截面积不小于1.5mm2铜芯导线与设备机房内的局部等电位接地端子板联结。

2.4 接地系统SPD的选用

建筑物内配电系统若采用TN-S系统,电子系统的接地可采用共用接地系统,直接等电位联结,不设SPD。若受设备、规范、实际条件的限制,电子设备采用独立的接地极,或虽采用共用接地系统,但要求单点接地,设备处不同接地系统的地需绝缘,不能作直接等电位联结时,为防止不同的地电位之间浪涌过电压造成电子设备的损害,需在不同接地系统的接地端子间加装SPD。

参考文献

[1]建筑物防雷设计规范（GB50057-94,2000）.

[2]GB18801.1-2002低压配电系统的电涌保护器.

[3]低压配电系统的接地[J].建筑电气,1998,17(2).