電湧保護器（Surge protection Device）是電子設備防雷必不可少的設備。 「過電壓保護器」縮寫為SPD。 電湧保護器的功能是將滲透到電源線和信號傳輸線中的瞬態過電壓限制在設備或系統可以承受的電壓範圍內，或者向地面釋放強雷電流以保護受保護的設備或系統。 系統免受損壞。
SPD的類型和結構因用途不同而不同，但它應至少包括一個非線性電壓限制元件。 電湧保護器中使用的基本組件是：放電間隙，充氣放電管，壓敏電阻，抑制二極體和扼流線圈。
VICFUSE：如何選擇正確的電湧保護器
方法/步驟
了解電湧保護器的基本組件：
⒈放電間隙（也稱為保護間隙）：[
通常由兩根金屬棒組成，這兩根金屬棒以一定的間隙暴露在空氣中。 其中一根金屬棒連接到要保護設備的電源相線L1或中性線（N），另一根金屬棒連接到地線（PE）。 當出現瞬態過電壓時，間隙會被擊穿，一部分過電壓電荷會被引入地面，從而防止受保護設備上的電壓升高。 這樣的放電間隙的兩根金屬棒之間的距離可以根據需要調整，結構比較簡單。 其缺點是滅火性能差。 改進的放電間隙是角間隙。 其滅弧功能優於前者。 它被迴路的電動勢F和熱氣流的上升所抵消。
⒉氣體放電管：
它由一對彼此分開的冷陰極板組成，並封閉在裝有某種惰性氣體（Ar）的玻璃管或陶瓷管中。 為了增加放電管的觸發概率，在放電管中還提供了觸發劑。 充氣放電管有兩種，三極型。
氣體放電管的技術參數為：直流放電電壓Udc； 脈衝放電電壓Up（正常條件下Up≈（23）Udc；工頻耐受電流In；脈衝耐受電流Ip；絕緣電阻R（>109Ω）；極間電容（1-5PF）
[h ]氣體放電管可用於直流和交流條件所用的直流放電電壓Udc如下：在直流條件下使用：Udc≥1.8 U0（U0是正常線路運行時的直流電壓）
在交流條件下使用：U dc≥1.44 Un（Un是
⒊壓敏電阻：
以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻器。 兩端電壓達到一定值後，電阻對電壓非常敏感。 它的工作原理等同於多個半導體P-N的串聯-並聯連接。 壓敏電阻具有良好的非線性特性（I =CUα中的非線性係數α），大電流容量（2KA / cm2），小正常漏電流（10-710-6A）和低殘留電壓 （取決於壓敏電阻的工作電壓和電流容量），對瞬時過電壓的響應時間很快（約10-8s），並且沒有連續電流。
壓敏電阻的技術參數主要包括：壓敏電阻電壓（即開關電壓）UN，參考電壓Ulma； 剩餘電壓Ures; 剩餘電壓比K（K = Ures / UN）; 最大電流Imax; 漏電流； 響應時間。
壓敏電阻的使用條件為：壓敏電阻電壓：UN≥[（√2×1.2）/0.7] U0（U0是工頻電源的額定電壓）
最小值 參考電壓：Ulma≥（1.8至2）Uac（在直流條件下使用）
Ulma≥（2.2至2.5）Uac（在交流條件下使用，Uac是交流工作電壓）
壓敏電阻 最大參考電壓應由受保護的電子設備的耐壓確定。 壓敏電阻的殘餘電壓應低於被保護電子設備的損壞電壓電平，即（Ulma）max≤Ub / K，其中上式中的K對於殘餘電壓比，Ub是電阻的損耗電壓。 受保護的設備。
⒋抑制二極體：
抑制二極體具有鉗位電壓限制功能，它在反向擊穿區域工作，因為它具有鉗位電壓低和響應速度快的優點，特別適合用作 多級保護電路中的最後幾個保護元件。 擊穿區域中抑制二極體的伏安特性可以用以下公式表示：I =CUα，其中α是非線性係數，對於齊納二極體α= 7-9，對於雪崩二極體α= 5 -7。 [H]
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抑制二極體的技術參數：
擊穿電壓，指的是在指定的反向擊穿電流（通常為lma）下的擊穿電壓，單位為齊納。二極體的額定擊穿電壓為 通常，其電壓範圍為2.9V至4.7V，而雪崩二極體的額定擊穿電壓通常為5.6V至200V。
clamping最大鉗位電壓：指的是當管子以規定的波形通過大電流時，管子兩端出現的最高電壓。
⑶脈衝功率：是指在指定電流波形（例如10/100μs）下，管子兩端的最大鉗位電壓與管子中電流的等效值的乘積。
⑷反向位移電壓：是指可以在反向洩漏區域內施加到管子兩端的最大電壓。 在此電壓下，燈管不應損壞。 此反向位移電壓應明顯高於受保護電子系統的最高工作電壓峰值，也就是說，在正常系統運行期間，它不能處於弱導通狀態。
⑸最大漏電流：指在反向位移電壓下流過管子的最大反向電流。
⑹響應時間：10-11s
⒌扼流圈：扼流圈是一種以鐵氧體為磁芯的共模幹擾抑制裝置。 具有相同匝數的線圈對稱地纏繞在同一鐵氧體環形磁芯上，以形成四端子設備。 它對於共模信號必須具有較大的電感，而對於差模信號則必須具有較小的洩漏。 感覺幾乎不起作用。 在平衡線路中使用扼流圈可以有效地抑制共模幹擾信號（例如雷電幹擾），而不會影響正常模式的差分信號傳輸。
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扼流線圈在製造時應滿足以下要求：
1）纏繞在線圈芯上的電線應絕緣 為了確保在瞬態過電壓的作用下，線圈匝之間沒有擊穿短路。
2）當線圈通過大瞬時電流時，磁芯不應飽和。
3）線圈中的磁芯應與線圈絕緣，以防止瞬態過電壓導致兩者之間擊穿。
4）線圈應儘可能單層纏繞。 這將減少線圈的寄生電容，並增強線圈承受瞬態過電壓的能力。
⒍1/4波長短路
1/4波長短路基於雷電波一種通過天線饋線的頻譜分析和駐波理論製成的微波信號電湧保護器。 保護器中金屬短棒的長度取決於工作信號頻率的1/4波長（例如900MHZ或1800MHZ）。 。 對於工作信號頻率，並聯短路棒的長度具有無限的阻抗，等效於開路，並且不影響信號的傳輸。 但是，對於雷電波，由於雷電能量主要分布在n + KHZ以下，因此短路棒對於雷電波的阻抗非常小，相當於短路，並且雷電能級洩漏到地面 。
因為1/4波長短路棒的直徑通常為幾毫米，所以它對浪湧電流具有良好的抵抗力，可以達到30KA（8 /20μs）以上，並具有殘餘電壓 很小 這種殘餘電壓主要是由短路引起的。棒自身電感的缺點是工業頻帶很窄，帶寬約為2％至20％。 另一個缺點是它不能給天線饋電設備增加直流偏置，這限制了某些應用。
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VICFUSE電湧保護器的分級保護：
一級避雷器可以釋放直流雷電流，或者在輸電線路受到保護時 直接雷擊，釋放出巨大的能量。 對於可能發生直接雷擊的地方，必須執行CLASS-I防雷措施。 第二級避雷器是針對上一級避雷器的剩餘電壓和該區域感應雷擊的保護裝置。 當在前一階段發生大規模的雷電吸收時，仍然有一部分設備或第三級避雷器。 將傳導大量能量，並且該能量需要由二級避雷器吸收。 同時，經過一級避雷器的傳輸線也會感應LEMP電磁脈衝輻射。 當線路足夠長時，感應雷電的能量將變得足夠大，並且需要二級避雷器以進一步釋放雷擊能量。 第三級避雷器可保護LEMP以及通過第二級避雷器的剩餘雷擊能量。
一級保護
是為了防止浪湧電壓直接從LPZ0區域傳導到LPZ1區域，並限制數萬至數十萬伏的浪湧電壓 到2500-3000V
安裝在家用電源變壓器低壓側的電湧保護器應為三相電壓開關式電湧保護器作為第一級保護，其雷電通量應不小於 超過60K A。 此級別的電源避雷器應為大容量的電源避雷器，連接在用戶電源系統的輸入線路的每一相和地面之間。 通常要求此類避雷器的最大衝擊容量為每相100KA，並且所需的極限電壓應小於1500V，這稱為CLASS I避雷器。 這些電磁避雷器設計用於承受大電流雷電和感應雷擊，並吸引高能電湧，這可能會將大量電湧電流轉移到地面。 它們僅提供有限的電壓（浪湧電流流過電源避雷器時線路上出現的最大電壓稱為有限電壓）是中級保護，因為CLASS I級保護器主要吸收大的浪湧電流，因此僅 無法完全保護電源系統內部的敏感電氣設備。
一級電源避雷器可防止10 /350μs和100KA的雷電波，並符合IEC規定的最高保護標準。 其技術參考是：雷電通量大於或等於100KA（10 /350μs）； 剩餘電壓值不大於2.5KV； 響應時間小於或等於100ns。
第二級保護
目的是將通過第一級避雷器的剩餘浪湧電壓值進一步限制為1500-2000V，並實現與LPZ1-LPZ2的等電位連接。
將配電櫃線路的輸出分配為第二級保護的電源避雷器應為限壓電源避雷器，其雷電流容量不得小於20KA。 它應該安裝在重要或敏感的區域。 由電氣設備提供動力的分支配電室。 這些電源電湧放電器吸收了用戶電源入口處通過電湧放電器的剩餘電湧能量，並更好地抑制了瞬態過電壓。 此處使用的電源避雷器的最大浪湧容量每相大於45kA，所需的極限電壓應小於1200V，這稱為CLASS II電源避雷器。 普通用戶的電源系統可以通過二級保護達到電氣設備運行的要求。 [H]
二級電源避雷器使用C類保護器進行相間，相對地和中地接地。主要技術參數是：雷電流容量大於或等於 等於40KA（8 /20μs）; 剩餘電壓峰值不大於1000V； 響應時間不大於25ns。
第三級保護
的目的是最終保護設備，將剩餘浪湧電壓的值減小到小於1000V，以便浪湧能量不會損壞設備。
將安裝在電子信息設備交流電源輸入端的避雷器用作第三級保護時，應為串聯限壓型避雷器，其雷電流容量應為 不應小於10KA。
最後一道防線可以在電氣設備的內部電源部分中使用內置的電源避雷器，以完全消除微小的瞬態過電壓。 此處使用的電源避雷器所需的最大浪湧容量為每相20KA或更小，並且所需的極限電壓應小於1000V。 必須為某些特別重要或敏感的電子設備提供三級保護，同時，它還可以保護電氣設備免受系統中產生的瞬態過電壓的影響。
對於微波通信設備，移動臺通信設備，雷達設備等中使用的整流器電源，應根據以下情況選擇適合工作電壓的直流電源避雷器作為最終保護： 保護其工作電壓。
第四級及以上
根據受保護設備的耐壓水平，如果可以使用兩個雷電保護等級來限制低於設備耐壓水平的電壓， 您只需要執行兩個級別的保護。 如果設備的耐壓水平很低，則可能需要四個或更多保護等級。 第四級保護不得小於5KA。
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安裝方法：
1. SPD常規安裝要求
]使用35MM標準導軌安裝電湧保護器
對於固定的SPD，常規安裝應遵循以下步驟：
1）確定放電電流路徑
2）標記 會在設備端子上引起額外壓降的導線。
3）為避免不必要的電感環路，應標記每個設備的PE導體，並且
4）在設備和SPD之間建立等電位連接。
5）需要多級SPD的能量協調。
為了限制安裝後受保護部件和不受保護設備部件之間的電感耦合，需要進行某些測量。 通過歸納和犧牲電路的分離，迴路角的選擇以及閉環面積的限制可以減少互感。 [H]
當載流分量導體是閉合電路的一部分時，由於導體靠近電路，電路和感應電壓會降低。
一般來說，最好將保護線與非保護線分開，並且應該與接地線分開。 同時，為了避免電源電纜和通信電纜之間的瞬態正交耦合，應進行必要的測量。 [2]
電湧保護器的安裝接線圖
2. SPD接地線直徑選擇
數據電纜：要求大於2.5mm2。 當長度超過0.5m時，要求大於4mm2 YD / T5098-1998。
電源線：當相線的截面積為S≤16mm2時，地線為S; 當相線的截面積為16mm2≤S≤35mm2時，地線為16mm2; 要求S / 2； GB 50054
第2.2.9條VICFUSE：如何選擇正確的電湧保護器
電湧保護器的主要參數：
1，標稱電壓Un：被保護系統的額定電壓 是一致的。 在信息技術系統中，此參數指示應使用的保護類型浪湧保證[3] 。 它指示AC或DC電壓的RMS值。
2.額定電壓Uc：可以長時間施加到保護器指定端的電壓的最大有效值，而不會引起保護器特性的改變和保護元件的激活。
3.額定放電電流Isn：當對保護器施加10次波形為8 /20μs的標準雷電波時，保護器可以承受的最大衝擊電流的峰值。
4.最大放電電流Imax：當一次將具有8 /20μs波形的標準雷電波施加到保護器時，保護器可以承受的最大脈衝電流的峰值。
5.電壓保護等級Up：以下測試中保護器的最大值：閃絡電壓的斜率為1KV /μs； 額定放電電流的剩餘電壓。
6.響應時間tA：主要反映在保護器中的特殊保護元件的動作靈敏度和擊穿時間，在一定時間內根據du / dt或di / dt的斜率而變化。
7.數據傳輸速率Vs：以秒為單位傳輸了多少個比特值，單位：bps; 它是在數據傳輸系統中正確選擇防雷設備的參考值。 防雷設備的數據傳輸速率取決於系統的傳輸模式。
8.插入損耗Ae：以給定的頻率插入保護器前後的電壓比。
9.回波損耗Ar：表示前波在防護設備（反射點）處被反射的比例。 該參數直接測量保護設備是否與系統阻抗兼容。
10.最大垂直放電電流：是指當將具有8 /20μs波形的標準雷電波一次施加到每條線路時，保護器可以承受的最大浪湧電流的峰值。
11.最大橫向放電電流：是指在電線之間施加波形為8 /20μs的標準雷電波時，保護器可以承受的最大浪湧電流的峰值。
12.在線阻抗：是指在標稱電壓Un下流經保護器的環路阻抗和感抗的總和。 通常稱為「系統阻抗」。
13.峰值放電電流：有兩種類型：額定放電電流Isn和最大放電電流Imax。
14.漏電流：在75或80標稱電壓Un時流經保護器的DC電流