開關型、限壓型、復合型浪涌保護器有什么區別？

2022-06-02 · 閱讀3070

電壓開關型SPD和限壓型SPD浪涌保護器、復合型SPD是什么產品？三種產品有什么區別呢？本問從開關型、限壓型、復合型產品內部元器件的角度來分析三種產品的區別。

在目前防雷行業一般開關型SPD指的是T1試驗的浪涌保護器，用于供電系統一級防雷。

限壓型SPD浪涌保護器大部分指的是T2試驗的浪涌保護器，用于二級防雷和三級防雷，當然，也有限壓型一級電源防雷器。

1、電壓開關型浪涌保護器

這類浪涌保護器有時也稱作“一級浪涌保護器”‘“短路開關型SPD”或"克羅巴型SPD”,在沒有電涌時具有很高阻抗，當出現電涌電壓時能立即轉變成低阻抗。通常采用放電間隙、氣體放電管、晶閘管( 硅可控整流器)和三端雙向晶閘管開關元件作這類浪涌保護器的組件。

電壓開關型元件符號：

1.1放電間隙

原理為兩個形狀像牛角的電極，由絕緣材料分開，彼此間有很短的距離。當兩個電極間的電位差達到一定程度時，電荷將穿過兩個角型的空間打火放電，由此將過電流釋放入地。

它的優點是通流容量大(10/350μs脈沖波形時能疏導大于50kA的脈沖電流，8/80μs脈沖波形時能疏導大于100kA的脈沖電流) ,漏電流小，并且新型的放電間隙已解決了工頻續流的問題。

如某防雷公司的多層平板放電間隙,其間隙電極為高溫復合的雙金屬電極,在有大電流流過的時候,其電極曲率為10μm,間隙支撐為熱傳導較好的石英材料,石英支撐環上描有2 μm的放射性元素線,可以保證間隙在低的電壓下由輝光誘發放電而擊穿。因此，當間隙擊穿、有大的電流流過的時候,其間隙的復合電極由于熱效應而曲變,使間隙拉開,從而自動.切斷電弧。一般脈沖點火電壓800V的間隙的電弧切斷電壓為600V,由于220V系統不能向其提供足夠的燃弧維持電壓,所以不存在續流問題。

它的缺點是響應速度較慢( ≤100 ns,)，擊穿電壓較高(2~4 kV)。

1.2 氣體放電管

它是一種陶瓷或玻璃封裝的，內充低壓惰性氣體(氬氣或氖氣)的短路型保護器件，一般分兩電極和三電極兩種結構。

其基本的工作原理是氣體放電。當極間的電場強度超過氣體的擊穿強度時，就引起間隙放電，從而限制了極間的電壓，使與放電管并聯的其他器件得到保護。它的優點是通流容量較大(8/20 μs脈沖波形時能疏導10 kA的脈沖電流)，絕緣電阻高,漏電流小。

它的缺點是響應速度較慢( ≤100 ns);點火特性不穩定，動作電壓精度較低;擊穿電壓波形陡峭(dU/dt 較大);放電時延較長( μs 級)。

由于放電管的極間絕緣電阻很大，寄生電容很小，對高頻電子線路的雷電防護具有明顯的優勢，幾乎可以用于所有的通信頻率，如電話機、傳真機、通信接口、調制解調器、數據線路保護、配線架保安單元、程控機用戶電路等，而且由于其通流容量較大，還可用于通信站、雷達站、尋呼臺、移動通信基站等處大功率通信設備。但是對于220/380V三相系統，氣體放電管不論從保護特性上，還是從成本上考慮，都不如金屬氧化物壓敏電阻，所以氣體放電管一般不用于制作電源浪涌保護器。

1.3 晶閘管(硅可控整流器)和三端雙向晶閘管開關元件

又稱半導體放電管,采用晶閘管結構,無間隙。它的優點是響應速度快(≤1 ns) ,精確導通,導通電壓很小(≤400 V),且幾乎無熱耗,所以可無限.重復使用,且不會蛻化。

它的缺點是通流容量較小(8/20 μs脈沖波形時能疏導3 kA的脈沖電流)。與氣體放電管相比,在滿足通流容量的條件下，半導體放電管對于保護信息線路和設備具有更好的特性,但是基于同樣原因,半導體放電管一般也不用于制作電源浪涌保護器。

2、限壓型浪涌保護器

電壓限制型元件符號：

這類浪涌保護器有時也稱作“箝壓型浪涌保護器”,在沒有電涌時具有很高的阻抗，隨著電涌電流和電壓的增加，其阻抗連續減小。通常采用金屬氧化物壓敏電阻和瞬態抑制二極管作這類浪涌保護器的組件。

2.1金屬氧化物壓敏電阻

以氧化鋅為主體材料，添加多種其他微量元素，用陶瓷工藝制成的化合物半導體元件。它的基本特性是電流與電壓的關系為非線性。

在一定溫度下，當加在它兩端的電壓低于某個閾值電壓，即壓敏電壓時，電阻值極大，為兆歐級;而當加在它兩端的電壓超過壓敏電壓后，電阻值隨電壓的增高急速下降，可小到歐級、毫歐級。

它的優點是通流容量較大(與其直徑有關，通常φ40mm的元件在8/20μs脈沖波形時能疏導40kA的脈沖電流);電壓箝位能力強;響應速度較快(≤25 ns)，殘壓較低。它的缺點是漏電流較大，老化速度相對較快。

2.2瞬態抑制二極管

亦稱齊納二極管，是-種專門用于抑制過電壓的元器件。其核心部分是具有較大截面積的PN結，該PN結工作在雪崩狀態時，具有較強的脈沖吸收能力。

它的優點是響應速度快，可達皮秒級，殘壓低，動作精度高。它的缺點是通流容量小，8/20μs.脈沖波形時能疏導電流的能力只有幾十安。常應用于低壓信號系統的精細保護，一般不用于制作電源電涌保護器

3、復合型(組合型) 浪涌保護器

由電壓開關型元件和電壓限制型元件組成，可表現出電壓開關型或限壓型特性，或兩者都有的特性，這決定于所加的電壓的特性。

如將壓敏電阻與放電間隙并聯或串聯起來，并聯時在放電間隙尚未放電導通之前，壓敏電阻就開始動作，對暫態過電壓進行箝位，泄放電流,.當壓敏電阻達到其能承受的最大值之前，必須使放電間隙放電導通，從而導引絕大部分電流。

這時流過壓敏電阻的電流已減至很小，不至于使其損壞。串聯時由于放電間隙的寄生電容很小，在這種串聯組合支路中，放電間隙起著一個開關作用，當沒有暫態過電壓作用時，它能夠將壓敏電阻與系統隔離開，使壓敏電阻中幾乎無泄漏電流，這就能降低壓敏電阻的閾值電壓，而不必顧及由此會引起泄漏電流的增大，從而能較為有效地減緩壓敏電阻性能的衰退。在暫態過電壓作用期間，由于壓敏電阻的閾值電壓可選得較低，只要放電間隙能迅速放電導通，則串聯支路能給出比單個壓敏電阻更低的箝位電壓。

選擇復合型浪涌保護器時需要注意的是，制造商應能提供充分的反映非線性電阻片和間隙兩方面特性的參數。

復合型元件符號：

小結：

以上就是開關型、限壓型、復合型浪涌保護器的主要區別，在實際的浪涌保護器選型中，可根據實際情況來選擇合適的浪涌保護器產品，一般總進線柜選用開關型的一級浪涌保護器，分配電柜選擇限壓型的二三級電源浪涌保護器。

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