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后備保護器的作用

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更新時間：2023-06-26 16:03:55瀏覽次數(shù)：976次

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廣西地凱科技有限公司

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產(chǎn)品簡介

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，信息化系統(tǒng)集成度越來越高。設(shè)備敏感度高，抗沖擊能力低，極易受到電涌脈沖的危害。

詳細介紹

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，信息化系統(tǒng)集成度越來越高。設(shè)備敏感度高，抗沖擊能力低，極易受到電涌脈沖的危害。電涌保護器（SPD）作為專業(yè)的防電涌產(chǎn)品，應(yīng)用越來越廣，SPD的應(yīng)用涉及很多的專業(yè)知識，如雷電防護分區(qū)、SPD的合理選擇、多級SPD的能量配合、SPD的安裝與接地、電源SPD后備保護等。其中，電源SPD后備保護是容易被大家忽視的問題之一，在這里跟大家總結(jié)一下電源SPD后備保護的相關(guān)問題。

1. 為什么電源SPD需要地凱科技后備保護器？

電源SPD一般采用并聯(lián)安裝的方式，簡單示意如下。

SPD的選擇，應(yīng)滿足3個要求：

1）無電涌時，SPD不能對現(xiàn)有系統(tǒng)有任何影響（對于并聯(lián)安裝的SPD而言，只需要選型時保證SPD的大持續(xù)工作電壓Uc不小于電力線上可能出現(xiàn)的大持續(xù)工作電壓即可）。

2）電涌產(chǎn)生時，SPD能迅速泄放電涌，起到保護作用（要求SPD放電能力足夠滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，電壓保護水平Up與被保護系統(tǒng)耐壓等級Uw匹配（通常要求Up≤0.8Uw）) ；

3）電涌消失后，SPD能快速“復(fù)原"，回到第1條所述的狀態(tài)（這一條主要針對開關(guān)型電源SPD而言，要求SPD導(dǎo)通放電之后，能盡快切斷續(xù)流，恢復(fù)到“開路"狀態(tài)) 。

SPD根據(jù)其采用的元器件不同，可以分為電壓開關(guān)型SPD（以下簡稱開關(guān)型SPD）、電壓限制型SPD（以下簡稱限壓型SPD）和組合型SPD：

開關(guān)型SPD采用開關(guān)型防雷元件如氣體放電管、放電間隙制作而成。開關(guān)型，顧名思義，可以理解為其工作在"開"和"關(guān)"兩種狀態(tài)。當(dāng)電力線上的電壓小于Uc時，其工作在開路狀態(tài)，當(dāng)電涌產(chǎn)生時，其工作在“短路"狀態(tài)，可以泄放很大的電流。但是開關(guān)型元件有一個致命缺點，就是會產(chǎn)生工頻續(xù)流，其“短路"狀態(tài)通常是氣體弧光放電的過程，因為維持弧光放電的電壓只需要幾十V（遠低于電力線的額定工作電壓）。電涌消失后，施加在SPD上的電力線電壓使得弧光放電得以維持，這就是工頻續(xù)流。續(xù)流會導(dǎo)致SPD發(fā)熱甚至炸裂，引發(fā)火災(zāi)事故。這就要求應(yīng)用在電力線上的開關(guān)型SPD必須具備續(xù)流遮斷能力，同時要給SPD配后備保護以防止其無法及時遮斷續(xù)流。由于開關(guān)型SPD續(xù)流遮斷問題，電源SPD大多采用限壓型，其常用的元件為壓敏電阻。壓敏電阻，顧名思義，就是其電阻的大小對電壓極為敏感。當(dāng)電力線電壓低于Uc時，其為高阻狀態(tài)，近似開路。當(dāng)電涌產(chǎn)生時，電壓遠高于Uc，其呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，近似短路。當(dāng)電涌消失后，其立刻恢復(fù)到高阻狀態(tài)，不會有續(xù)流產(chǎn)生。

限壓型SPD雖無續(xù)流問題，但是由于多種原因，會產(chǎn)生故障，故障狀態(tài)通常有2種：短路狀態(tài)和可變電阻狀態(tài)。SPD的開路狀態(tài)被認(rèn)為是一種安全的狀態(tài)，當(dāng)SPD發(fā)生以上兩種故障狀態(tài)時，我們需要通過SPD內(nèi)部和(或)外部脫落機構(gòu)使SPD進入開路狀態(tài)，將SPD從回路上切除，避免產(chǎn)生SPD起火、主回路斷電等事故。壓敏電阻型SPD，長期被施加電力線電壓，由于電網(wǎng)波動以及電涌沖擊，其性能會逐步下降，Uc值會慢慢減小，漏電流逐步增大，即進入可變電阻狀態(tài)。當(dāng)流過SPD的電流達到mA并逐步增大時，就可以讓SPD發(fā)熱、起火。由于mA電流不足以觸發(fā)SPD后備保護動作，所以針對這種故障，一般通過SPD內(nèi)部的熱保護脫扣裝置動作來使SPD開路，這就是為什么限壓型電源SPD都要求設(shè)置內(nèi)部脫離裝置的原因了。目前，市場上SPD產(chǎn)品抽樣合格率很低（上海防雷中心有統(tǒng)計數(shù)據(jù)），因此，建議用戶在選擇SPD時，優(yōu)先選擇品質(zhì)好的產(chǎn)品，以免發(fā)生SPD起火燃燒的事故。

壓敏電阻型SPD也可能直接進入短路狀態(tài)，常見的原因有2個：

1）電網(wǎng)暫態(tài)過電壓（TOV）。高壓TOV可能直接將壓敏電阻擊穿，使SPD短路。

2）SPD受到超過其承受能力的電涌沖擊，被擊穿短路。

當(dāng)SPD進入短路狀態(tài)時，流過SPD的電流很大，可能達到數(shù)百甚至數(shù)千安培，大電流使得SPD快速發(fā)熱，這種情況下，SPD內(nèi)部的脫離裝置可能來不及積累熱量實現(xiàn)脫離，SPD就已經(jīng)起火了。針對這種故障，就需要給SPD配置后備保護來解決。

因此，不論是開關(guān)型SPD的續(xù)流問題，還是限壓型SPD的短路故障問題，都需要我們在使用SPD時，配置后備保護。

2. SPD常用的后備保護，有熔斷器和斷路器兩種，該如何選擇？

在此我們需要先來了解一下熔斷器和斷路器不同的工作原理，以及應(yīng)用上的差別。

熔斷器，俗稱保險絲，是依靠能量的累積，熔絲到一定的溫度時實現(xiàn)熔斷，其熔斷不光與電流大小有關(guān)，也和時間有關(guān)。斷路器，則是靠電流流過線圈時產(chǎn)生的電磁力來吸附可動的觸頭實現(xiàn)動作，主要和電流（峰值）大小有關(guān)。

電涌沖擊的電流峰值很大而持續(xù)時間較短，一般為us級，通常用8/20us和10/350us波形來模擬雷電流波形。這樣的波形特點，使得采用斷路器時，沖擊電流峰值越大，波形時間越長，斷路器越容易動作，所以一般只是在沖擊電流較小時，采用斷路器（微型）。以下我們來比較一下熔斷器和微型斷路器各自的優(yōu)缺點。

熔斷器

優(yōu)點：可實現(xiàn)主F1和F2匹配，滿足F1：F2≥1.6：1即可，如F1=100A，F(xiàn)2=63A；限流性好，分?jǐn)嗄芰姡桓锌剐。?jīng)受電涌沖擊時，不會額外提升被保護設(shè)備兩端電壓；成本低。

主要缺點：不能在35mm導(dǎo)軌上安裝；熔斷后需要更換熔芯；熔斷后指示性較差。

微型斷路器

優(yōu)點：安裝方便；故障斷開后，如無特殊原因，手動復(fù)位即可；斷開后指示性好。

缺點：不能保證F1和F2的匹配，即使F1額定值大于F2，也不能保證F2先于F1動作；在電涌沖擊時，容易跳閘，需要及時檢查復(fù)位；內(nèi)部有線圈，感抗大，電涌沖擊時，會在斷路器上產(chǎn)生較高的電壓，該電壓和SPD的殘壓一起施加到被保護設(shè)備上，對保護效果不利；成本相對較高。因此，熔斷器更適合作為SPD的后備保護（目前市面上專用的后備微型斷路器還無相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，或者價格昂貴）。