概念
浪涌保护器 (Surge Protective Device),主要用于低压配电系统中瞬态过电压的防护。这个器件主要是用在线路中,在电源设计的时候,也需要考虑浪涌问题。
瞬态过电压一般包括大气过电压和操作过电压。瞬态过电压是指在电路中叠加到系统标称电压上的一种剧烈脉冲,幅值可达到标称电压的数十倍,持续时间极短,一般可由雷电、电气系统内开关的投切或设备的起动等操作引起,如下图所示。
当雷电落在建筑物或者建筑物附近以及输电线路或输电线路附近,会侵入或感应出数十千伏的瞬态过电压,并沿着线路侵入配电回路而损坏电气电子设备。为了保护电气系统和重要的电气电子设备免遭雷击过电压的损坏,低压配电系统和通信信号系统必须安装电涌保护器。
电涌保护器的主要作用是将强大的电流对地进行泄放,把侵入电力线、信号传输线的瞬态过电压限制在设备所能承受的电压范围内,使得被保护的设备不受冲击而损坏。
浪涌保护器在线路中的安装
下图中给出了浪涌保护器在线路中的安装方式,安装方式分为差模和共模保护,可以用于单项也可以用于三相电路中。
其内部通常是由MOV压敏电阻和GDT气体放电管串联组成,某产品的内部示意图如下所示。
一种浪涌保护器内部介绍
工作原理
浪涌保护器并联在被保护设备两端,相当于一个阻值可随两端电压变化的可变电阻。
- 在正常情况下,SPD 支路呈高阻状态,几乎没有电流流过,相当于开路
- 当瞬态过电压发生时,SPD阻值会迅速降低,雷电流通过SPD支路对地泄放,同时SPD可将瞬态过电压限制到被保护设备可承受的范围以内,从而使设备得到保护
浪涌保护器的老化失效保护
- SPD 经多次电涌冲击后,内部元件逐渐老化
- 当元件老化到一定程度时,内部热脱扣装置熔断,热脱扣装置熔断后,浪涌保护器支路将从线路中断开,线路得到保护
浪涌保护器的失效
- 当高能量电涌冲击或线路工频故障(短路/暂时过电压(TOV))时,浪涌保护器可能发生短路失效,此时热脱扣装置来不及熔断,浪涌保护器会因过热而导致配电系统发生火灾、爆炸
- 当浪涌保护器前加装后备保护装置后(断路器),在浪涌保护器发生短路失效时,后备保护装置断开,线路得到保护。
下图是开关电源的电路图,这个是用MOV作为浪涌保护的,可以看到每个MOV都会有个保险丝进行保护,就是用来防止MOV短路的,引起线路的安全问题。
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