浅谈电源电涌保护器.pdf

规代建筑电气 MAE
防雷技术
No,l I Vol 7(Serial No 83)2010
浅谈电源电涌保护器
李宗哲,胡娟平2,程晓飞2
(1.西安航嘉电子有限责任公司,陕西西安710075
2.陕西省建筑设计研究院有限责任公司,陕西西安710018)
摘要:介绍了电涌保护器(SPD)分类及工作原理,分析比较了用作电源SPD
保护电的熔断器、断路的优缺点。电源SPD一般无需后备保护电器,但为了
SPD失效后更换方便,最好串联断路器当作保护电器,进一步保证低压配电设备能
李宗哲(1969~),男
够更加安全、可靠地运行。
工程师,从事电涌保
护器方面的工作。
关键词:电源;电涌保护器;保护电器;熔断器;断路器;后备保护器
中图分类号:TU856文献标志码:B文章编号:1674-8417(2016)11-0025-04
DOI:10.16618/j. enki.1674-8417.2016.11.007
0引言
额定电压不超过1000V(有效值)、直流电压不
超过1500V的系统或者相关设备。
电涌保护器( Surge Protective Device,SPD)是
限制雷电反击、侵入波、雷电感应和操作过电压
1SPD分类及工作原理
而产生的瞬时过电压和泄放电涌电流的器件,至
电源SPD主要分开关型电源SPD和限压型
少包含一个非线性元件,为雷电防护装置体系中
电源SPD。一般开关型电源SPD主要部件是放
的重要组成部分。
电间隙或气体放电管,没有电涌时具有高阻抗
SPD具有泄流和限压两个作用。泄流就是
当对电涌电压响应时能突变成低阻抗。限压型
把入侵的雷电流分流入地,让雷电的大部分能量
电源SPD最常用的主要部件是金属氧化物压敏
泄入大地,使雷电电磁脉冲无法达到或极少部分
电阻(MOV),没有电涌时为高阻抗,随着电涌电
到达电子设备。限压就是在雷电过电压通过电
流和电压的增加,阻抗持续减小
源线入户时,在SPD两端保持一定的电压(残
电源SPD的最大放电电流m。、是SPD不被
压),而该残压又是电子设备所能接受的。泄流。损坏而能承受的最大放电电流,当超过该值或长
和限压两个作用可同时获得,即在分流过程中达
时间工作于感应过电压状态,大于SPD所设计的
到限压,使电子设备得到保护2。
最大吸收能量和放电电流时,SPD遭受冲击后可
应用于低压配电系统的电源SPD适用于对能会失效。电源SPD的失效模式有开路模式(开
感应雷和雷击电磁感应或其他瞬态过电压造成路或高阻抗)和短路模式(短路或低阻抗)。在开
的电涌进行保护。本文所描述低压配电系统是
路模式下,被保护系统不再受保护,失效的SPD
指海拔不超过2000m、额定频率至30kHz、交流
对系统几乎没有影响。为保证下一个电涌到来
胡娟平(1986-),女,工程师,从事建筑电气与智能化设计工作。
程晓飞(1988-),男,工程师,从事建筑电气与智能化设计工作。
MAE代建史气
No 11 Vol 7(Serial No83) 2016
?防雷技术?
前及时更换失效的SPD,需要SPD失效后能明确
当选用的SPD产品上有50mA直流电流流
指示SPD的状态。在短路模式下,短路电流流过
过时,40s低温焊点完全脱开,如图1所示。
失效的SPD使能量过度释放,可能引起火灾。为
防止SPD失效后造成系统短路和保证系统供电
的连续性,需要在SPD和系统线路之间串联保护
电器,以便当SPD出现短路失效时,将SPD从系
统中脱离,避免供电受干扰或中断。
限压型电源SPD的短路故障产生原因主要
是电涌电流通过MOV产生的热击穿或电涌电
流在MOV表面产生的放电而造成两极间金属
性短路,其工频短路电流值因系统容量不同而
不同(几百至几千安培)。SPD短路故障的另
类表现,即因失效的MOV并未完全短路且有
定阻抗,流过MOV的故障电流使其发热燃烧,
图1SPD内部低温焊点过热脱扣后图片
在没有完全开路前故障电流为几百毫安至儿
般正规厂家生产的电源SPD起火燃烧的
安培。
可能性较小。由于SPD内部过热脱扣保护用的
电源SPD的保扩电器主要有熔断器、断路低温焊锅价格较高,有些厂家为了降低成本,用
器、后备保抑器( Special Cireuit Breaker,SCB)等。
普通焊锡来代替,这样就失去了过热保护功能
当SPD放电电流小于SPD的标称放电电流
还有的厂家过热脱扣机构不合理,容易卡死,导
时,保护电器不能动作;当放电电流大于或者「致脱不开,再加上売体采用低成本的不带阻燃材
m、而造成SPD失效时,保护电器才动作。另外,
料,易造成SPD起火燃烧。
主回路系统电压异常,出现暂态过电压,造成
SCB也称为SPD专用外置脱离器,价格比断
PD动作,使SPD上有工频或者直流电流流过,路器和熔断器高很多,是熔断器和断路器价格的
或者SPD遭受冲击而造成SPD劣化,PD的(.10倍左右,使用成本高。从外形看,SCB与断路
值变低,SPD上有泄漏电流过。如果有持续的「器基本相同,参量控制脱扣机构,通过电流安现
电流流过SPD,就会造成SPD发热。如果SPD内
选择性分断,冲击电流不脱扣,工频电流4A脱
部的热保护机构失效,就需要靠保护电器脱扣动
扣,避免SPD起火。
作来避免SPD起火燃烧。这就需要在工频电流
熔断器、断路器、SCB后备保护器在冲击电
5A以下能够可幕脱扣的CB开关。设计的sCD「流下残压值如表1所示。
开关在工频电流3A、4A脱扣,在一定电涌电流
电源SPD的保护电器最理想状态是雷电流
下不脱扣。
通过时不断开,保持有效状态;当SPD劣化或电
电源SPD内部一般有脱离机构,SPD与主回
源出现异常时,SPD上有工频泄漏电流流过,达
路连接的接点在SPD内部采用低温焊锡焊接。
到起火边界值工频电流5A前速断脱扣。
低温焊锡是低熔点易熔金属,一般熔点在120℃
CB能在工频电流3A或2A时速断脱扣,
或140℃左右,当SPD的MO上有电流流过而但在雷电流时不脱打。如果SCB能可靠动作,才
造成MOV本体温度达到低温焊锡的熔点120℃
能起到SPD保护电器的作用。
或140℃左右时,SPD内部脱扣机构动作,将SPD
SCB产品价格很高,在实际应用还不太多,
内部MOV的极片与主回路断开,从而避免SPD
主要应用在设计院特殊项目的设计中。目前,广
的温度进一步上升。电源SPD売体一般有阻燃「泛用作SPD保护电器的还是小塑断路器和熔
剂,以避免SPD起火而引发火灾。
断器。
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