电涌保护设备：防止电气损坏的第一道防线！

I.简介

电涌保护装置 （SPD）是电气系统中的关键组件，旨在保护敏感设备免受瞬态过电压或潮流的破坏作用。这些潮流是电压短而强大的尖峰，可以从雷击等外部来源进入电气系统，或者由于负载开关，电动机启动或电源中断而在内部产生。

如果没有SPD，这些电压飙升可能会造成严重的损坏，从破坏敏感的电子设备和控制系统到造成长时间的停机时间和昂贵的维修。随着现代房屋和工业设施越来越依赖电子设备，对可靠的电涌保护的需求不断增长。因此，SPD对任何希望确保其电气装置的不间断且安全的操作至关重要。

潮流的起源

· 外部潮流：由诸如雷击之类的环境因素引起的，可以将高压瞬变引入电源系统。

· 内部潮流：切换动作，例如打开或关闭大型设备。这些内部潮流虽然通常比雷击较小，但更频繁，并且仍然会对敏感的电子设备造成明显的磨损。

不使用SPD保护电气系统的后果包括设备损坏，设备的寿命降低，数据丢失和大量停机时间，尤其是在工业和商业环境中。

 

 

ii。电涌保护设备（SPD）如何工作

SPD通过转移或限制潮流电流并将电压固定到更安全的水平来运行。在正常运行期间，SPD保持高阻力状态，使正常电流不受阻碍地流过电路。当发生激增事件时，SPD会检测到多余的电压并立即切换到低阻抗状态，从而将潮流转移到敏感设备上，通常是接地。

在处理激增后，SPD自动将其重置为其高阻抗状态，并准备应对未来的潮流。高阻抗和低阻抗之间的快速切换可确保SPD可以在无需手动干预或停机时间的情况下连续保护设备。

操作的关键阶段：

1. 电涌检测：一旦电压升高到一定阈值以上，SPD就会激活。

2. 涌动转移：该设备会降低阻抗，从而使多余的电压绕过电路的敏感部分，通常将其安全地定向接地系统。

3. 重置：一旦减轻激增，SPD返回被动状态，准备下一次激增。

SPD的迅速响应（通常在纳秒秒中测量）对于防止电压尖峰的破坏作用至关重要，尤其是对于在精确电压水平上运行的现代电子产品。

 

 

iii。关键的SPD组件

SPD依靠多个关键组件来执行其保护功能。这些组件旨在通过将电压夹紧到安全的水平来限制电压，或者切换到低阻抗状态以重定向电涌。

1.电压限制组件：

金属氧化物变种（MOVS） ：MOVS在SPD中广泛使用，以吸收和耗散高水平的潮流能量。 Movs对潮流迅速反应，夹紧电压并保护连接的设备。他们的主要优势是平衡响应时间和能量处理能力。

瞬态电压抑制（TVS）二极管：电视二极管反应速度比MOVS快得多，使其非常适合保护精致的快速响应设备，例如半导体和通信系统。但是，电视二极管的潮流电流小于MOVS。

2.电压开关组件：

气体排放管（GDTS） ：GDTS是预期高潮电流（例如电源分配系统中）的应用。当电压电压超过特定的阈值时，它们从高阻力状态转到低阻力状态，使他们能够处理更高的能量飙升，但与Movs或TVS Diodes相比，响应时间较慢。

火花缝隙：火花缝隙使用空气或其他气体在潮流电压达到一定点时形成电气崩溃路径。它们用于高压保护，与固态设备相比，它们的反应速度较慢。

3.混合SPD ：某些SPD结合了限制电压和电压开关组件，可在更广泛的激增事件中提供全面的保护。混合设计将电视二极管的快速响应与MOVS或GDT的能量处理能力相结合。

 

 

iv。 SPD组件和性能因素的类型

SPD根据其使用的组件类型的性能差异很大。了解这些因素有助于为不同的应用选择合适的SPD：

1. 响应时间：这是SPD对激增的反应所需的时间。电视二极管的响应时间最快（在纳秒范围内），而火花差距和GDT的反应速度较慢，但​​可以处理更大的潮流。

2. 后续电流：像GDT这样的电压开关设备可能会使电流通过后继续流动，这称为后续电流。这通常不是交流系统中的问题，但要考虑DC应用程序很重要。

3. 出租电压：这是在激增事件中允许通过SPD的残余电压。电视二极管等设备提供了出租电压的最佳限制，但是它们处理大型电流电流的能力是有限的。 MOVS通过提供中等的出租电压和更高的电流处理能力来提供良好的平衡。

MOV通常被认为是首选解决方案，因为它们提供了响应速度，电涌能力和整体耐用性的良好结合。

 

 

V.要考虑的关键SPD性能功能

选择一个 SPD ，必须评估关键性能指标，以确保设备满足特定电气系统的保护需求。

1. 最大连续工作电压（MCOV） ：这是SPD可以连续处理而不会遭受损坏的最大电压。具有较高MCOV评级的SPD更适合经历持续电压变化的系统。

2. 电压保护等级（VPR）或电压保护级别（UP） ：此值表示在激增事件中允许通过SPD的最大电压。较低的VPR对应于更好的保护，因为它可以最大程度地减少到达设备的电涌电压。

3. 名义放电电流（in） ：该等级显示SPD可以反复处理的电流电流而不会降解。对于经常出现潮流的系统，这是一个关键功能。

4. 指示状态：视觉指示器（例如LED或机械标志）显示SPD的操作状态，从而轻松识别设备是否正常运行或需要更换。

 

 

vi。电涌电流能力和局限性

SPD根据其涌动电流能力进行评分，这反映了他们处理不同水平的电涌能量的能力。电涌能力的两个方面通常有两个方面：

1. 耐力：指SPD随着时间的推移处理多个较小的潮流的能力。

2. 一次性最大电涌能力：这反映了SPD在单个激增事件中可以处理的能量。重要的是要注意，制造商的电涌能力评级可能会有所不同，并且没有定义此值的通用标准，这使得它在比较目的中的可靠性降低了。

 

 

vii。 SPD的分类

根据UL和IEC等行业标准将SPD按类型和测试类别分类。主要类型包括：

·  1型SPD ：安装在主服务入口处，并防止外部冲浪，例如雷击。

·  2型SPD ：在子面板下游安装，并预防建筑物内产生的内部潮流。

·  3型SPD ：安装在其保护设备附近，提供局部保护，以防止较小的冲浪。

为了进行全面的保护，必须在整个电气系统中级联的SPD（安装多层设备）。该策略可确保减轻大型外部潮流和较小的内部潮流。

 

 

viii。协调的电涌保护策略

协调的电涌保护策略涉及在电气系统中的不同点使用SPD来提供多层防御。在主服务入口处，类型1 SPD可以阻止外部来源的大潮流。再沿线，2型SPD提供了针对内部产生的潮流或绕过第一层保护的潮流的额外保护。最后，位于使用点的3型SPD可确保敏感设备免受任何残留的潮流。

这种分层方法被认为是最大程度地降低设备损坏风险并确保长期系统可靠性的最佳实践。

 

 

ix。结论

电涌保护装置（SPD） 对于保护电气安装免受有害影响的影响至关重要。无论是处理由雷电引起的外部潮流还是由负载开关引起的内部潮流，SPD都可以确保设备的安全可靠操作。混合设计结合了电压限制和电压开关组件的最佳功能，在各种情况下都提供了全面的保护。

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