淺談避雷器與浪涌保護器的區(qū)別

??近年來，隨著現(xiàn)代化水平的不斷提高，民用建筑物內(nèi)安裝的電子信息設(shè)備和計算機設(shè)備越來越多，電子信息設(shè)備一般工作電壓較低，耐壓水平也很低，極易受到雷電電磁脈沖的危害，因此設(shè)有信息系統(tǒng)設(shè)備的民用建筑物，除應(yīng)考慮防直擊雷措施外，還應(yīng)考慮雷電電磁脈沖（浪涌）的防護措施。

引言

??雷電災(zāi)害是最嚴重的自然災(zāi)害之一，每年因雷電災(zāi)害造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失不計其數(shù)。隨著電子、微電子集成化設(shè)備的大量應(yīng)用，雷電過電壓和雷擊電磁脈沖所造成的系統(tǒng)和設(shè)備的損壞越來越多。因此，盡快解決建筑物和電子信息系統(tǒng)雷電災(zāi)害防護問題顯得十分重要。建立完善的雷電浪涌過電壓保護措施是電氣工程設(shè)計的重要組成部分，為此本文從浪涌的危害、浪涌保護器的分類選型、浪涌的標(biāo)準進行了全面的介紹。 

01浪涌保護器

1.1 浪涌保護器的簡介
??浪涌保護器，也叫防雷器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路、低壓電氣線路提供安全防護的電子裝置。適用于交流50/60Hz，額定電壓380V的供電系統(tǒng)或光伏系統(tǒng)，對間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時過電壓的電涌進行保護，滿足家庭住宅、第三產(chǎn)業(yè)及工業(yè)領(lǐng)域電涌保護的要求，具有相對相，相對地，相對中線，中線對地及其組合等保護模式。
1.2 基本元器件
1.2.1 放電間隙(又稱保護間隙):
??它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護設(shè)備的電源相線L1或零線(N)相連，另一根金屬棒與接地線(PE)相連接，當(dāng)瞬時過電壓襲來時，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整，結(jié)構(gòu)較簡單，其缺點是滅弧性能差。改進型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。
1.2.2 氣體放電管:
??它是由相互離開的一對冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體(Ar)的玻璃管或陶瓷管內(nèi)組成的。為了提高放電管的觸發(fā)概率，在放電管內(nèi)還有助觸發(fā)劑。這種充氣放電管有二極型的，也有三極型的，氣體放電管的技術(shù)參數(shù)主要有:直流放電電壓Udc;沖擊放電電壓Up(一般情況下Up≈(2~3)Udc;工頻耐受電流In;沖擊耐受電流Ip;絕緣電阻R(>109Ω);極間電容(1-5PF)，氣體放電管可在直流和交流條件下使用，其所選用的直流放電電壓Udc分別如下:在直流條件下使用:Udc≥1.8U0(U0為線路正常工作的直流電壓)，在交流條件下使用:U dc≥1.44Un(Un為線路正常工作的交流電壓有效值)
1.2.3 壓敏電阻
??它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻，當(dāng)作用在其兩端的電壓達到一定數(shù)值后，電阻對電壓十分敏感。它的工作原理相當(dāng)于多個半導(dǎo)體P-N的串并聯(lián)。壓敏電阻的特點是非線性特性好(I=CUα中的非線性系數(shù)α)，通流容量大(~2KA/cm2)，常態(tài)泄漏電流小(10-7~10-6A)，殘壓低(取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量)，對瞬時過電壓響應(yīng)時間快(~10-8s)，無續(xù)流。壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)主要有:壓敏電壓(即開關(guān)電壓)UN；參考電壓Ulma;殘壓Ures;殘壓比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏電流;響應(yīng)時間。
??壓敏電阻的使用條件有::UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0為工頻電源額定電壓)；最小參考電壓:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流條件下使用)；Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流條件下使用，Uac為交流工作電壓)；壓敏電阻的最大參考電壓應(yīng)由被保護電子設(shè)備的耐受電壓來確定，應(yīng)使壓敏電阻的殘壓低于被保護電子設(shè)備的而損電壓水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護設(shè)備的而損電壓。
1.2.4 抑制二極管
??抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動作響應(yīng)快的優(yōu)點，特別適合用作多級保護電路中的最末幾級保護元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示:I=CUα，上式中α為非線性系數(shù)，對于齊納二極管α=7~9，在雪崩二極管α=5~7.

02避雷器

2.1 避雷器的簡介
??用于保護電氣設(shè)備免受雷擊時高瞬態(tài)過電壓危害，并限制續(xù)流時間，也常限制續(xù)流賦值的一種電器。避雷器有時也稱為過電壓保護器，過電壓限制器。
2.2 避雷器的特性
2.2.1 氧化鋅避雷器的通流能力大
??這主要體現(xiàn)在避雷器具有吸收各種雷電過電壓、工頻暫態(tài)過電壓、操作過電壓的能力。
2.2.2 氧化鋅避雷器的保護特性優(yōu)異
??氧化鋅避雷器是用來保護電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受過電壓損壞的電器產(chǎn)品，具有良好保護性能。因為氧化鋅閥片的非線性伏安特性十分優(yōu)良，使得在正常工作電壓下僅有幾百微安的電流通過，便于設(shè)計成無間隙結(jié)構(gòu)，使其具備保護性能好、重量輕、尺寸小的特征。當(dāng)過電壓侵入時，流過閥片的電流迅速增大，同時限制了過電壓的幅值，釋放了過電壓的能量，此后氧化鋅閥片又恢復(fù)高阻狀態(tài)，使電力系統(tǒng)正常工作。
2.2.3 氧化鋅避雷器的密封性能良好
??避雷器元件采用老化性能好、氣密性好的優(yōu)良復(fù)合外套，采用控制密封圈壓縮量和增涂密封膠等措施，陶瓷外套作為密封材料，確保密封可靠，使避雷器的性能穩(wěn)定。
2.2.4 氧化鋅避雷器的機械性能
??主要考慮以下三方面因素:
??⑴承受的地震力;
??⑵作用于避雷器上的最大風(fēng)壓力
??⑶避雷器的頂端承受導(dǎo)線的最大允許拉力。
2.2.5 氧化鋅避雷器的良好的解污穢性能
??無間隙氧化鋅避雷器具有較高的耐污穢性能。
??目前國家標(biāo)準規(guī)定的爬電比距等級為:
??⑴II級 中等污穢地區(qū):爬電比距20mm/kv
??⑵III級 重污穢地區(qū):爬電比距25mm/kv
??⑶IV級 特重污穢地區(qū):爬電比距31mm/kv
2.2.6 氧化鋅避雷器的高運行可靠性
??長期運行的可靠性取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，及對產(chǎn)品的選型是否合理。影響它的產(chǎn)品質(zhì)量主要有以下三方面:
??A 避雷器整體結(jié)構(gòu)的合理性;
??B 氧化鋅閥片的伏安特性及耐老化特性
??C 避雷器的密封性能。
2.2.7 工頻耐受能力
??由于電力系統(tǒng)中如單相接地、長線電容效應(yīng)以及甩負荷等各種原因，會引起工頻電壓的升高或產(chǎn)生幅值較高的暫態(tài)過電壓，避雷器具有在一定時間內(nèi)承受一定工頻電壓升高能力。

03避雷器與浪涌保護器的區(qū)別

3.1 應(yīng)用領(lǐng)域上講可從電壓等級來分
??避雷器的額定電壓以﹤3kV到1000kV，低壓0.28kV，0.5kV。
??浪涌保護器的額定電壓≦1.2kV、380、220~10V~5V。
3.2 保護對象不同
??避雷器是保護電氣設(shè)備的，而SPD浪涌保護器一般是保護二次信號回路或給電子儀器儀表等末端供電回路。
3.3 絕緣水平或耐壓水平不同
??電器設(shè)備和電子設(shè)備的耐壓水平不在一個數(shù)量級上，過電壓保護裝置的殘壓應(yīng)與保護對象的耐壓水平匹配。
3.4 安裝位置不同
??避雷器一般安裝在一次系統(tǒng)上，防止雷電波的直接侵入，保護架空線路及電器設(shè)備;而SPD浪涌保護器多安裝于二次系統(tǒng)上，是在避雷器消除了雷電波的直接侵入后，或避雷器沒有將雷電波消除干凈時的補充措施;所以避雷器多安裝在進線處;SPD多安裝于末端出線或信號回路處。
3.5 通流容量不同
??避雷器因為主要作用是防止雷電過電壓,所以其相對通流容量較大;而對于電子設(shè)備，其絕緣水平遠小于一般意義上的電器設(shè)備，故需要SPD對雷電過電壓和操作過電壓進行防護，但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端，不會直接與架空線路連接，經(jīng)過上一級的限流作用，雷電流已經(jīng)被限制到較低值，這樣通流容量不大的SPD可以起到保護作用，通流值不重要，重要的是殘壓。)
3.6  其它絕緣水平、對參數(shù)的著眼點等也有較大差異。
3.7 浪涌保護器適用于低壓供電系統(tǒng)的精細保護
??依據(jù)不同的交直流電源可選擇各種相應(yīng)的規(guī)格。電源浪涌保護器由于終端設(shè)備離前級浪涌保護器距離較大，從而使得該線路上容易產(chǎn)生振蕩過電壓或感應(yīng)到其他過電壓。適用于終端設(shè)備的精細電源浪涌保護，與前級浪涌保護器配合使用，則保護效果更好。
3.8 材質(zhì)不同
??避雷器主材質(zhì)多為氧化鋅（金屬氧化物變阻器中的一種），而浪涌保護器主材質(zhì)根據(jù)抗浪涌等級、分級防護（IEC61312）的不同是不一樣的，而且在設(shè)計上比普通防雷器精密得多。
3.9  參數(shù)、產(chǎn)生效果不同
??從技術(shù)上來說，避雷器在響應(yīng)時間、限壓效果、綜合防護效果、抗老化特性等方面都達不到浪涌保護器的水平。
3.10 從標(biāo)稱放電電流上講，也有所不同
??避雷器指標(biāo)放電電流In從1.5kV、2.5kV、5kV、10kV、20kV。8/20us的標(biāo)稱雷電流，浪涌保護器標(biāo)稱放電電流從5kA、10kA、0.5kA、20kA、30、20、120kV。
3.11試驗標(biāo)準和要求上講，區(qū)別很大
??避雷器由于接于電氣一次系統(tǒng)上，要有足夠的外絕緣性能，外觀尺寸比較大，而浪涌保護器由于接于低壓，尺寸制作的可以很小例如從外觀體積上講，避雷器主要以硅橡膠、陶瓷、鐵罐為主，體積大，重量重浪涌保護器以硅膠少量、環(huán)氧包、塑料外殼、金屬與陶瓷、金屬與塑料。
3.12 使用場所不同
??避雷器主要用在電站、線路、配電站、發(fā)電，電容器，電機、變壓電器、中性點、煉鋼鐵、鐵路。浪涌保護器主要用在低壓配電、柜、低壓電器、通信、信號、機站、機房。