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浪涌保护器和避雷器的区别


浪涌保护器和避雷器的区别
1、避雷器有多个电压等级,从 0.38KV 低压到 500KV 特高压均有,而浪涌保护器一般只有低压产品; 2、避雷器多安装在一次系统上,防止雷电波的直接侵入,而浪涌保护器大多安装在二次系统上,是在避雷 器消除了雷电波的直接侵入后,或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施; 3、避雷器避雷器是保护电气设备的,而浪涌保护器大多是为保护电子仪器或仪

表的; 4、避雷器由于接于电气一次系统上,要有足够的外绝缘性能,外观尺寸比较大,而浪涌保护器由于接于低 压,尺寸制作的可以很小。 浪涌保护器 1、变频控制柜必须加 2、使用真空断路器的控制柜必须加 3、供电系统的进线开关必须加 4、其它控制柜可以不加,当然如果为了保险起见有预算空间的话可以都加上 浪涌保护器总体分为两类:电机保护型、电站保护型在选择时必须注意! 1.主要结构及工作原理 电涌保护器的工作原避雷器理见示意图,两个电极分别与 L(或者 N)和 PE 线相联,两个电极之间形成一 个电气间隙。电网在不超过最大持续运行电压的情况下运行时,两个电极之间呈高阻状态。如果电网因雷 击或者操作过电压使两个电极之间的电压超过点火电压时,间隙被击穿,通过弧光放电将过电压能量释放。 冲击波过后,电弧将被由分弧片和灭弧室组成的灭弧系统熄灭,恢复到高阻状态。 图 1 原理示意图 2.作用 BY 系列电涌保护器采用了一种非线性特性极好的压敏电阻, 在正常情况下, 电涌保护器外于极高的电阻状 态,漏流几乎为零,保证电源系统避雷器正常供电。当电源系统出现上述情况的过电压时,不锈钢装饰,电 涌保护器立即在纳秒级的时间内迅速导通,将该过电压的幅值限止在设备的安全工作范围内。同时把该过 电压的能量释放掉。随后,保护器又迅速的变为高阻状态,因而不影响电源系统的正常供电。 电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,过去常称为“避雷器”或 “过电压保护器”英文简写为 SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设 备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。 电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同,但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于电 涌保护器的基本元器件有:放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。 一、SPD 的分类: 1.按工作原理分: (1)开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻 抗就突变为低值,允许雷电流通过。用作此类装置时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。 (2)限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断 减小,其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有: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 分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗。 扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗。 用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4 波长短路器等。 2.按用途分:

(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。 二、SPD 的基本元器件及其工作原理: 1.放电间隙(又称保护间隙): 2.气体放电管: 3.压敏电阻: 4.抑制二极管: 5.扼流线圈: 产品特点: 1.多级保护,流通容量大; 2.核心元件均经过严格筛选,且选用国际名牌产品,性能优越; 3.内置快速半导体保护器件,响应速度快; 4.低电容、电感设计,传输性能优越; 5.高传输频率(10-155Mbps),插入损耗小; 6.极低的在线电阻减少了信号强度不必要的衰减,使信号传输的距离增至最大; 7.限制电压极低; 8.生产工艺先进,外形美观; 9.安装方便。技术参数: 型号 KBT-C100

工作电压

6/12

接口

RJ45 10KA(8/20us)

通流容量

限制电压

<100

钳位电压

18

传输速率 155 Mbps 插入损耗 db

0.3

特性阻抗

100 <10^-12ns

响应时间

接地电阻

≤4Ω 温度: -40℃至+85℃ 相对湿度≤95%(25℃)

工作环境

外形尺寸

25*40*94

注意事项: 1、请认准接口以及连接方式; 2、认准防雷器输入/输出接口标识,输入接外线、输出接设备; 3、接地线应力求短、粗、直,以减少分布电感对雷击电磁脉冲能力泄放的影响; 4、信号防雷器接地宜通过电子开关与地网连接。 浪涌保护器,防雷器,电涌保护器都是防雷用的保护设备

ES 电源浪涌保护器选型
文章来源:ES 编辑 发布者:北京伊莱赛福 发布时间:2011-5-9 13:14:49

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1、TN-C-S 系统防雷器的选型

TN-C-S 系统:此系统的 N 线(中线),PE 线(地线),是从变压器低压侧就合为一条 PEN 线,此位置只需在相线与 PEN 线之间加装防雷器,在进入建筑物总配电屏后,PEN 线分 N 线和 PE 线两条进行独立布线,PEN 线接于建筑物内总等电位接地母排并入地。 因此进入配电屏以后,N 线对 PE 线就需要安装防雷器。此时可选 ES-B1-40/4,ES-C1-20/4.ES-D1-10/4. 2、TN-S 系统防雷器的选型

TN-S 系统:PE 线(地线)与 N 线(中线)在变压器低压侧出线端相连并与大地连接。 在后面的供电电路中 PE 线与 N 线分开布放, 因此在选用和安装防雷器时需要分别在相 线与 PE 线, N 线和 PE 线之间进行保护。 此时可选 ES-B1-60/4,ES-C1-20/4,ES-D1-10/4. 3、TT 系统防雷器的选型

TT 系统:N 线(中线)只在变压器的中性点接地,它与设备的保护接地是严格分开的, 因此在选用防雷器时需要在相线与 N 线,N 线与地线之间进行保护。此时可选 ES-B1-40/3+NPE、ES-C1-20/3+NPE。 4、IT 系统防雷器的选型

IT 系统的变压器中性点不接地或接地电阻接地,线路中无工作零线。此时可选 ES-B1-40/3,ES-C1-20/3,ES-D1-10/3 1 引言 电涌保护器(Surge Protective Device,SPD)又称浪涌保护器,是用于带电系统中限制瞬态过电压和导引泄 放电涌电流的非线性防护器件,用以保护耐压水平低的电器或电子系统免遭雷击及雷击电磁脉冲或操作过 电压的损害。近年来,电子信息系统(如电视、电话、通信、计算机网络等)发展迅猛,电子信息设备大量 涌现和普及。这类系统和设备比较昂贵和重要,其工作电压、耐压水平很低,极易受到雷电电磁脉冲的危 害,为此需采用 SPD 做过电压保护。 由于各国遵循的标准不一样,产品的规格没有统一,参数的标识也各自有侧重,远不如其他电气产品规范, 给设计选型带来很大不便。在工程设计中,常见品牌按产地划分主要分为国产产品、欧洲产品和美洲产品。 国产产品参数设置较乱,规格多样,残压较高。规范产品的型号设置有的仿欧洲产品,有的遵循国标定参 数,大部分产品都标注 In 与 Imax。由于国产产品对应用场所要求较低,建筑物等级不高,设备耐压值大, 所以一些参数要求可适当放松。 欧洲产品一般标注最大放电电流,产品型号也是根据这个参数设定的。例如欧洲某着名品牌 XXX65、 XXX40,其中数值 65、40 就是 Imax。但我国标准明确规定要用标称放电电流 In 来进行选型,这是目前 在工程设计中遇到的一个尴尬情况。经查该产品资料,XX65 的 In 值不超过 20 kA,XX40 的 In 值不超过 15 kA。如果依照 GB50343 建议值,这两种产品只能用于设备末端三级保护,但在实际设计中,却装在了 一、二级上,这明显与国家标准的选型参数不符,且残压较高,普通型号一般超过 1 200 V,一旦接线环 境不好,很容易突破设备耐压值。一般欧系产品 Uc 值较小,且投机取巧标注线电压,因此在选型时,较 容易出现误导。 2 SPD 概述 2.1 SPD 的工作原理 电涌保护器适用于 220/380V 低压电源保护,是一种非线性元件,根据 IEC 标准规定,电涌保护器是主要 抑制传导过来的线路过电压和过电流的装置。电涌保护器起到保护作用,基本要求是必须承受预期通过的 雷电电流,并且通过电涌最大钳压,有效熄灭在雷电流通过后产生的工频续流,把窜入电力线、信号传输 线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设 备或系统不受冲击而损坏。

电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同,但至少包含一个非线性电压限制元件。常用电涌保护器 有 MOV(Metal Oxide Varistor)同气体放电管等。电涌包含强大的能量因此不能被阻止。基于这种原因, 保护敏感电气设备免受电涌损坏的策略是把电涌从设备分流后流入大地。 浪涌保护器 MOV 由三部分组成:中间是一根金属氧化物材料,由两个半导体连接着电源和地线。当产生 浪涌时 MOV 立即动作,响应时间为 1~3 毫微秒。MOV 中的“V”是变阻器,在响应的一瞬间,MOV 的电 阻从最大值降到近乎零欧姆,过电流经 MOV 流入大地。被保护电气设备继续在正常工作电压下运行。其 半导体元件具有随电压变化而改变电阻的性质。当电压低于某个特定值时,半导体中的电子运动产生高电 阻。反之,当电压超过该特定值时,电子运动会发生变化,半导体电阻降低接近零欧姆。电压正常,浪涌 保护器 MOV 闲在一旁,不影响电力线路。 价浪涌保护器 MOV 优劣的指标:(1)箝位电压:表示将导致 MOV 接通地线的电压值。箝位电压越低, 表示保护性能越好。(2)能量吸收/耗散能力:此标称值表示浪涌保护器在烧毁前能够吸收多少能量,单 位为焦耳。其数值越高,保护性能就越好。(3)响应时间:浪涌保护器不会立刻断开,它们对电涌做出响 应会有略微的延迟。 另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管作用与 MOV 相同,它们将多余电流从火线移 到地线,通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。当电压处于某一特定范围时,该气体的 组成决定了它是不良导体。如果电压出现浪涌并超过这一范围,电流的强度将足以使气体电离,从而使气 体放电管成为非常良好的导体。它会将电流传导至地线,直到电压恢复正常水平,随后又会成为不良导体。

2.2 浪涌保护器的分类 SPD 是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制 在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击。 2.2.1 按工作原理分类 按其工作原理分类, SPD 可以分为电压开关型、限压型及组合型。 (1)电压开关型 SPD。 在没有瞬时过电压时呈现高阻抗, 一旦响应雷电瞬时过电压, 其阻抗就突变为低阻抗, 允许雷电流通过,也被称为“短路开关型 SPD”。 (2)限压型 SPD。当没有瞬时过电压时,为高阻抗,但随电涌电流和电压的增加,其阻抗会不断减小,其电 流电压特性为强烈非线性,有时被称为“钳压型 SPD”。 (3)组合型 SPD。由电压开关型组件和限压型组件组合而成,可以显示为电压开关型或限压型或两者兼有的 特性,这决定于所加电压的特性。 2.2.2 按用途分类 按其用途分类, SPD 可以分为电源线路 SPD 和信号线路 SPD 两种。 (1)电源线路 SPD 由于雷击的能量是非常巨大的,需要通过分级泄放的方法,将雷击能量逐步泄放到大地。在直击雷非防护

区(LPZ0A)或在直击雷防护区 (LPZ0B)与第一防护区(LPZ1)交界处,安装通过Ⅰ级分类试验的浪涌保护器 或限压型浪涌保护器作为第一级保护,对直击雷电流进行泄放,或者当电源传输线路遭受直接雷击时,将 传导的巨大能量进行泄放。 在第一防护区之后的各分区(包含 LPZ1 区)交界处安装限压型浪涌保护器, 作为 二、三级或更高等级保护。第二级保护器是针对前级保护器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备,在 前级发生较大雷击能量吸收时,仍有一部分对设备或第三级保护器而言是相当巨大的能量,会传导过来, 需要第二级保护器进一步吸收。同时,经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射。当线路 足够长时,感应雷的能量就变得足够大,需要第二级保护器进一步对雷击能量实施泄放。第三级保护器对 通过第二级保护器的残余雷击能量进行保护。根据被保护设备的耐压等级,假如两级防雷就可以做到限制 电压低于设备的耐压水平,就只需要做两级保护;假如设备的耐压水平较低,可能需要四级甚至更多级的保 护。 (2)信号线路 SPD 随着信息系统的广泛应用,由于网络线路多,电子设备的耐压水平低,雷击对信息系统的危害越来越大。 雷电对信息系统的危害主要是雷击电磁脉冲造成的,包括沿线路传导的雷电过电压波、雷电流在接地线产 生的高电位反击、雷击电磁场的静电感应和电磁感应。对电磁脉冲的防护措施有拦截、分流、等电位联结、 屏蔽、接地、合理布线等。在信号线路上安装 SPD 是信息系统防电磁脉冲的一个重要措施,它可以同时起 到拦截、分流、等电位联结的作用。信号线路 SPD 应连接在被保护设备的信号端口上。其输出端与被保护 设备的端口相连,有串接和并接之分,一般是串联安装在信号线路上。因此,在选择信号 SPD 时,应选用 插入损耗较小的 SPD。 2.3 SPD 在防雷中的重要性 根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000 年版)的规定,在 LPZ0B,LPZ1,LPZn+1 防雷区建筑 物应视情况采取防止感应雷、静电或电涌措施感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化(电磁脉冲感应 或静电感应)在导体上感应出的过电压、过电流形成的雷击,对建筑物内的电气设备,尤其低压电子设备 威胁巨大。建筑物内部设备防雷保护的重点是防止感应雷入侵。在感应雷的防护当中,电涌保护器(SPD) 是不可缺少的装置,它能根据各种线路中出现的过电压过电流及时做出反应,泄放线路中的过电流或对线 路上的过电压进行钳制,从而达到保护电气设备的目的。 静电、电涌和感应雷的性质一样,都可以通过电涌保护器(SPD)加以抑制。静电产生的另一种形式是由 于摩擦或电子设备的高速运行,在人体和电子设备上产生大量静电电荷,人与物、物与物间易发生高压放 电现象,放电后极易损坏精密的电子设备;电涌日常产生的面很广,如电源的开和关,电源的插拔,电梯、 电闸门、电动机的启动和停止,电钻、电焊、电气设备损坏和电线短路等都会产生电涌。另外,电涌也常 发生在电源系统内部,电源干线、支线、发电机、变配电装置、UPS、交直流电源、甚至电气设备终端都 可能发生[2]。与雷电相比,虽然电涌的脉冲电压较低,但其脉冲宽、持续时间长,强度仍然不小,但足以 干扰和损坏电气设备。 3 SPD 在计算机信息系统中的应用 现代计算机信息系统大多由大规模集成电路组成,微电子器件的绝缘强度低,而这些敏感电子设备的工作 电压却在不断降低,其数量和规模不断扩大,因而它们受过电压特别是雷电袭击而受到损害的可能性就大 大增加,其后果可能使整个系统运行中断,并造成难以估量的经济损失。雷电和浪涌电压成为信息时代的 一大公害。 电源系统的防雷设计

3.1

(1)主配电屏。 三相线上加装 3 只 MC50-B 模块, 并分别加上空气开关, 在 N 线和地线之间加装 MC125-B/NPE

模块。 (2)UPS 保护。在每个相线与中线之间加装 V20-C 模块,并在每个模块前加装空气开关,在 N 线与地线之 间加装 V20-C/NPE 模块。 (3)需要保护的重要设备端。使用 CNS32D 对其电源线加以保护。 (4)弱电设备的电源保护。使用 V20-C 防雷模块或 VF 系列电源精细保护模块。 电源防雷器示意图如图 1 所示,其中 MC50-B/3+NPE 为 3 个高能石墨间隙防雷器和 1 个 MC125-B/NPE 模块的组合, V20-C/3+NPE/AS 为增强型带声光功能的防雷器。 防雷器及空气开关分别安装于相应的 MCCB 旁。

3.2

计算机网络的防雷设计

在进出机房的百兆双绞线两端都加装 RJ45S-E100/4-F 网络防雷器;光纤线不需加装防雷器,但其加强芯应 在入户处接地处理。在网络交换机出线端口处也安装 RJ45S-E100/4-F 网络防雷器,从而形成多级保护。 4 SPD 应用中的几个问题 4.1 SPD 的连接线和接地线导体的截面积 SPD 的连接线和接地线一般采用多股铜线,其接地线截面积应大于连接线的截面积,并按与 SPD 连接的 等电位联结排主接地线截面的 50%确定。安装在电气装置电源进线端或靠近进线处的Ⅱ级分类试验的 SPD,其接地线应为不小于 4 mm2 的多股铜线。对于防直击雷的Ⅰ级分类试验的 SPD,其接地线宜为不 小于 16 mm2 的多股铜线。当采用其他材质导线时,其截面积应与上述铜导线截面等效。SPD 两端引线应 短而直,避免形成过大环路。 4.2 SPD 的附件 现有大部分电源系统 SPD 产品都像微型断路器一样采用模块化导轨安装形式,有单极和一体化的多极产 品,有固定式和芯体可插拔更换的插拔式两种安装形式。为了监视 SPD 的老化和运行状态,采用金属氧化 物电阻元件的限压型 SPD,带有老化显示及过载热分断装置和失效指示功能。根据系统运行需要还可装设 工作状态监视报警模块或远程监控辅助触头。间隙型 SPD 可选用运行状态指示器和雷击计数器的产品。 4.3 SPD 的过流保护 SPD 安装线路上应有过电流保护器件,并参照制造商的建议配置。当采用断路器时,应采用具有 C 型脱扣

曲线的延时型脱扣器,其额定电流第一级不小于 50 A(可选 63 A),以后各级不小于 20 A(可选 32 A)。当采 用熔断器时,其配置原则与断路器相同。当 SPD 装于剩余电流保护装置(RCD)的负荷侧时,为防止电涌电 流通过时,RCD 误动作,可采用带延时的 S 型剩余电流保护器。对特别重要的负荷设备可采用对大气过电 压不敏感的 SI 型剩余电流保护器,且应具有不小于 3 kA(8/20μs)的电涌电流抗干扰能力。 5 结论 电涌保护器(SPD)是综合防雷系统的重要组成部分,有着不可替代的作用。电涌保护器(SPD)的连接 电路根据不同需要,有不同的形式,在做好屏蔽(线路、机房、设备)、等电位连接和建立联合共同接地 系统后,将其保护认真做深、做细、做好,筑起一道雷电、静电和电涌无法逾越的防线,才能真正保障信 息系统和电气设备的安全。


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