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浪涌保护器的工作原理(SPD)

地凯科技智能防雷综合解决方案 来源: 地凯科技智能防雷综合解 作者: 地凯科技智能防雷 2023-05-29 09:52 次阅读

浪涌保护器(SPD)的工作原理如下:

在正常运行期间(例如,在没有浪涌的情况下),电涌保护器对安装它的电路系统没有影响。它的作用类似于开路,并保持有源导体和大地之间的隔离。

当发生电压浪涌时,地凯科技浪涌保护器会在几纳秒内降低其阻抗并转移脉冲电流。电涌保护装置的行为类似于闭合电路,过电压短路并限制在下游连接的电气设备的可接受值。

一旦脉冲浪涌停止,浪涌保护装置将恢复到其原始阻抗并返回到开路状态。

如果没有电涌保护装置,浪涌会到达电气设备。如果浪涌超过电气设备的脉冲耐受电压,隔离度会降低,脉冲电流会自由流过设备,从而损坏设备。

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通过在有源导体和接地(TT网络)之间使用电涌保护装置,可以限制过电压并安全地转移放电电流,从而在相和大地之间建立等电位连接。

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电涌保护装置中使用的技术

电涌保护装置包含至少一个非线性组件,其电阻随施加在其上的电压的功能而变化。

基于火花隙的浪涌保护装置

它们被称为开关浪涌保护装置。火花隙是由两个紧密靠近的电极组成的组件,它们将电路的一部分与另一部分隔离到一定的电压水平。这些电极可以在空气中或用气体封装。在系统正常运行期间(在额定电压下),火花隙不会在两个电极之间传导电流。在存在电压浪涌的情况下,随着电极之间形成电弧,火花隙的阻抗迅速降低到0.1-1 Ω,通常在100 ns内。电涌结束时电弧熄灭,恢复隔离。

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压敏电阻电涌保护装置

压敏电阻是阻抗由电压控制的元件,具有连续但不线性的“U 与 I 的函数”。基于压敏电阻的浪涌保护器件,也称为电压限制,其特点是当不存在浪涌时(通常高于1 MΩ)具有高阻抗。当发生浪涌时,压敏电阻的阻抗在几纳秒内迅速降至1 Ω以下,允许电流流动。压敏电阻在放电浪涌后恢复其隔离特性。压敏电阻的一个特点是,流过压敏电阻的电流可以忽略不计,称为剩余电流IPE(100至200μA)。

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火花隙与压敏电阻的比较

火花隙的主要特征是它们能够管理来自直接雷击的大量能量,而压敏电阻的保护水平非常低(因此性能很高),并且动作迅速。我们现在将研究这两种技术之间的区别。

隔离属性

压敏电阻虽然在静止时具有非常高的阻抗,但始终具有流过它的最小连续电流Ic(例如,0.5 NA)。该电流会随着压敏电阻的磨损而增加,直到达到高水平。因此,压敏电阻SPD必须始终具有短路保护,并且不能用于RCD上游的N-PE连接。 + 包括内部保护,保证安全的使用寿命。

火花隙在静止时是真正的开路,确保在正常工作条件下或达到使用寿命时根本没有电流流动;因此,只有在有源导体和接地之间的连接提供火花元件时,SPD 才能安装在 RCD 的上游(因此保护其免受脉冲或放电电流的影响)。

导通时的电阻

即使在放电阶段,压敏电阻的电阻仍然明显大于零,从而限制了将浪涌过电压降低到额定电源电压的3-4倍的可能性。

当电弧被点燃时,火花隙的阻力可以忽略不计。

响应时间

压敏电阻的响应时间非常快,只有几纳秒。火花隙技术通常很慢,但电子设备会加速。

点火/限制电压

由于响应时间快,压敏电阻的点火/限制电压很低。由于空气具有出色的绝缘性能,火花隙的点火/限制电压通常很高,但在电子设备的帮助下会降低。

短路的消除

压敏电阻的特点是没有后续短路电流,因为一旦浪涌停止,它们的阻抗就会恢复到非常高的值。具有火花隙技术的SPD必须设计成能够中断以下电流(例如灭弧室)

生命周期结束

压敏电阻逐渐失去其隔离性能;因此,在其使用寿命结束时,它可能会成为低阻抗短路。火花隙在其使用寿命结束时不再能够点燃电弧,这是由于其电极的磨损或电子点火电路已经褪色。因此,它成为一个永久开放的电路。

需要备份保护

为了确保短路报废安全,备用保护是必要的。在压敏电阻寿命终止短路的情况下,热隔离开关通常无法断开电路。

在所有情况下都应提供火花隙的备用保护,以确保SPD发生故障时的安全,并在安装点中的短路电流大于SPD中断短路跟踪电流的性能(Isc>If)时中断电弧。

审核编辑黄宇

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