電湧保護裝置 （SPD）是電氣系統中的關鍵組件，旨在保護敏感設備免受瞬態過電壓或潮流的破壞作用。這些潮流是電壓短而強大的尖峰，可以從雷擊等外部來源進入電氣系統，或者由於負載開關，電動機啟動或電源中斷而在內部產生。
如果沒有SPD，這些電壓飆升可能會造成嚴重的損壞，從破壞敏感的電子設備和控制系統到造成長時間的停機時間和昂貴的維修。隨著現代房屋和工業設施越來越依賴電子設備，對可靠的電湧保護的需求不斷增長。因此，SPD對任何希望確保其電氣裝置的不間斷且安全的操作至關重要。
· 外部潮流：由諸如雷擊之類的環境因素引起的，可以將高壓瞬變引入電源系統。
· 內部潮流：切換動作，例如打開或關閉大型設備。這些內部潮流雖然通常比雷擊較小，但更頻繁，並且仍然會對敏感的電子設備造成明顯的磨損。
不使用SPD保護電氣系統的後果包括設備損壞，設備的壽命降低，數據丟失和大量停機時間，尤其是在工業和商業環境中。
SPD通過轉移或限制潮流電流並將電壓固定到更安全的水平來運行。在正常運行期間，SPD保持高阻力狀態，使正常電流不受阻礙地流過電路。當發生激增事件時，SPD會檢測到多餘的電壓並立即切換到低阻抗狀態，從而將潮流轉移到敏感設備上，通常是接地。
在處理激增後，SPD自動將其重置為其高阻抗狀態，並準備應對未來的潮流。高阻抗和低阻抗之間的快速切換可確保SPD可以在無需手動干預或停機時間的情況下連續保護設備。
1. 電湧檢測：一旦電壓升高到一定閾值以上，SPD就會激活。
2. 湧動轉移：該設備會降低阻抗，從而使多餘的電壓繞過電路的敏感部分，通常將其安全地定向接地系統。
3. 重置：一旦減輕激增，SPD返回被動狀態，準備下一次激增。
SPD的迅速響應（通常在納秒秒中測量）對於防止電壓尖峰的破壞作用至關重要，尤其是對於在精確電壓水平上運行的現代電子產品。
SPD依靠多個關鍵組件來執行其保護功能。這些組件旨在通過將電壓夾緊到安全的水平來限制電壓，或者切換到低阻抗狀態以重定向電湧。
1.電壓限制組件：
金屬氧化物變種（MOVS） ：MOVS在SPD中廣泛使用，以吸收和耗散高水平的潮流能量。 Movs對潮流迅速反應，夾緊電壓並保護連接的設備。他們的主要優勢是平衡響應時間和能量處理能力。
瞬態電壓抑制（TVS）二極管：電視二極管反應速度比MOVS快得多，使其非常適合保護精緻的快速響應設備，例如半導體和通信系統。但是，電視二極管的潮流電流小於MOVS。
2.電壓開關組件：
氣體排放管（GDTS） ：GDTS是預期高潮電流（例如電源分配系統中）的應用。當電壓電壓超過特定的閾值時，它們從高阻力狀態轉到低阻力狀態，使他們能夠處理更高的能量飆升，但與Movs或TVS Diodes相比，響應時間較慢。
火花縫隙：火花縫隙使用空氣或其他氣體在潮流電壓達到一定點時形成電氣崩潰路徑。它們用於高壓保護，與固態設備相比，它們的反應速度較慢。
3.混合SPD ：某些SPD結合了限制電壓和電壓開關組件，可在更廣泛的激增事件中提供全面的保護。混合設計將電視二極管的快速響應與MOVS或GDT的能量處理能力相結合。
SPD根據其使用的組件類型的性能差異很大。了解這些因素有助於為不同的應用選擇合適的SPD：
1. 響應時間：這是SPD對激增的反應所需的時間。電視二極管的響應時間最快（在納秒範圍內），而火花差距和GDT的反應速度較慢，但可以處理更大的潮流。
2. 後續電流：像GDT這樣的電壓開關設備可能會使電流通過後繼續流動，這稱為後續電流。這通常不是交流系統中的問題，但要考慮DC應用程序很重要。
3. 出租電壓：這是在激增事件中允許通過SPD的殘餘電壓。電視二極管等設備提供了出租電壓的最佳限制，但是它們處理大型電流電流的能力是有限的。 MOVS通過提供中等的出租電壓和更高的電流處理能力來提供良好的平衡。
MOV通常被認為是首選解決方案，因為它們提供了響應速度，電湧能力和整體耐用性的良好結合。
選擇一個 SPD ，必須評估關鍵性能指標，以確保設備滿足特定電氣系統的保護需求。
1. 最大連續工作電壓（MCOV） ：這是SPD可以連續處理而不會遭受損壞的最大電壓。具有較高MCOV評級的SPD更適合經歷持續電壓變化的系統。
2. 電壓保護等級（VPR）或電壓保護級別（UP） ：此值表示在激增事件中允許通過SPD的最大電壓。較低的VPR對應於更好的保護，因為它可以最大程度地減少到達設備的電湧電壓。
3. 名義放電電流（in） ：該等級顯示SPD可以反复處理的電流電流而不會降解。對於經常出現潮流的系統，這是一個關鍵功能。
4. 指示狀態：視覺指示器（例如LED或機械標誌）顯示SPD的操作狀態，從而輕鬆識別設備是否正常運行或需要更換。
SPD根據其湧動電流能力進行評分，這反映了他們處理不同水平的電湧能量的能力。電湧能力的兩個方面通常有兩個方面：
1. 耐力：指SPD隨著時間的推移處理多個較小的潮流的能力。
2. 一次性最大電湧能力：這反映了SPD在單個激增事件中可以處理的能量。重要的是要注意，製造商的電湧能力評級可能會有所不同，並且沒有定義此值的通用標準，這使得它在比較目的中的可靠性降低了。
根據UL和IEC等行業標準將SPD按類型和測試類別分類。主要類型包括：
· 1型SPD ：安裝在主服務入口處，並防止外部衝浪，例如雷擊。
· 2型SPD ：在子麵板下游安裝，並預防建築物內產生的內部潮流。
· 3型SPD ：安裝在其保護設備附近，提供局部保護，以防止較小的衝浪。
為了進行全面的保護，必須在整個電氣系統中級聯的SPD（安裝多層設備）。該策略可確保減輕大型外部潮流和較小的內部潮流。
協調的電湧保護策略涉及在電氣系統中的不同點使用SPD來提供多層防禦。在主服務入口處，類型1 SPD可以阻止外部來源的大潮流。再沿線，2型SPD提供了針對內部產生的潮流或繞過第一層保護的潮流的額外保護。最後，位於使用點的3型SPD可確保敏感設備免受任何殘留的潮流。
這種分層方法被認為是最大程度地降低設備損壞風險並確保長期系統可靠性的最佳實踐。
電湧保護裝置（SPD） 對於保護電氣安裝免受有害影響的影響至關重要。無論是處理由雷電引起的外部潮流還是由負載開關引起的內部潮流，SPD都可以確保設備的安全可靠操作。混合設計結合了電壓限制和電壓開關組件的最佳功能，在各種情況下都提供了全面的保護。
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