【免费下载】电涌保护器介绍
简 介：电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可
缺少的一种装置。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电
压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保
护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
关键字：电涌保护器 防雷 信号传输
电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的
一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌
保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所
能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统
不受冲击而损坏。
电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非
线性电压限制元件。用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。
一、SPD的分类：
1．按工作原理分：
（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦
响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装
置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
（2）限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电
流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类
装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
（3）分流型或扼流型
分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作
频率呈现为高阻抗。
扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工
作频率呈现为低阻抗。
用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长
短路器等。
2．按用途分：
（1）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
（2）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
二、SPD的基本元器件及其工作原理：
1．放电间隙(又称保护间隙)：
它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属
棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，
避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需
要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，
它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用
而使电弧熄灭的。
2．气体放电管：
它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或
陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这
种充气放电管有二极型的，也有三极型的，
气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(一般
情况下Up≈(2～3)Udc;工频而授电流In;冲击而授电流Ip；绝缘电阻R(>109Ω)；极间电容(1-5PF)
气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分
别如下：在直流条件下使用：Udc≥1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压）
在交流条件下使用：U dc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)
3．压敏电阻：
它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端
的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导
体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-
8s），无续流。
压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压
Ulma；残压Ures；残压比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏电流；响
应时间。
压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工
频电源额定电压）
最小参考电压：Ulma≥（1.8～2）Uac (直流条件下使用)
Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压）
压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压
敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式
中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。
4．抑制二极管：
抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位
电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非
线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7。
抑制二极管的技术参数主要有
（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的
额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。
（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现
的最高电压。
（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两
端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。
（4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的
最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。 （5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。 （6）响应时间：10～11s 5．扼流线圈：扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。 这种扼流线圈在制作时应满足以下要求： （1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。 （2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。 （3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。 （4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。 6． 1/4波长短路器 1/4波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器，这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如900MHZ 或1800MHZ ）的1/4波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分布在n+KHZ 以下，此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。 由于1/4波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐冲击电流性能好，可达到30KA （8/20μs）以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为2％～20％左右，另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置，使某些应用受到限制。 三、SPD 的基本电路 电涌保护器的电路根据不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介绍的几种，一个技术精通的防雷产品研究工作者，可设计出五花八门的电路，好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品，是防雷工作者的重任一级分类产品（B 级）雷击电涌保护器的选择
FLASHTRAB FLT 35... 是用于民用建筑主配电系统的密封式B 级防雷及电涌保护器。
FLASHTRAB FLT 35/3 和FLT 35/3+1是应用于三相四线和三相五线系统中的整体模块。桥接件包括在整体模块的供货范围内。
FLT 35... 可用于传统的三级保护体系中。第一级雷击电涌保护器和第二级电涌保护器之间必须满足10 米导线以上的退耦距离。 对全部高中资料
FLT... 与所有“标准模块保护器系列”拥有同样的外型尺寸(17.5mm)，这种设计使其在各种应用场合中均可方便的利用MPB 桥接件实现桥接。
FLT PLUS-CTRL... 是用于工厂供电系统中的带有附加灭弧装置的自点火火花隙防雷及电涌保护器，它有≤ 0.9kV 、1.5kV 和2.5kV 三类保护电平（Up ）的产品可供选用。具有35mm 的两倍标准模数宽度。广泛用于工厂供电以及独立的开关系统中，主要是因为这类系统的标称工频续流要比民用建筑物和居民区内的工业企业的电源中的续流大得多，故选用此保护装置。
FLT PLUS-CTRL.../I 也具有报警指示功能。它发出电子点火装置是否在工作的信
号，从而可监视火花隙的工作状态。 二级分类（C 级）电涌保护器VAL 、F-MS 系列的选择 按照国标GB50057-1994：2000 及国标GB18802.1-2002（对应IEC61643-11）等，在导线进入到系统前，应根据设备耐冲击电压> 电涌保护器保护水平> 电网最高波动电压的原则，同时UC>U0 以及UT>U0。按照国标GB50057-1994：2000，U0 是相线与零线间的电势差，按照国标GB18802.1-2002 的附录B 对于TT 系统，UC>1.45U0；对于TN 系统和IT 系统UC>1.1 U0，也就是说对于菲尼克斯电气的产品，TN 及IT 系统中可以选择VAL230...系列的产品，而在TT 系统中应选用VAL230IT 的产品。按照2003年4 月1 日发布的国标GB18802.1-2002（对应IEC61643-11），还要同时测试UT ，只有同时通过UC 和UT 的测试的产品才可以被选用。就是说UC 不必一定要大于UT ，我们知道如果UC 如果选择的太低，会影响到电涌保护器的寿命和运行的稳定性，而UC 如果选择的太高，势必使得电涌保护器的保护电平也会很高，从而影响到被保护设备的供电安全，如果选择了适当的UC 我们就可以兼顾到供电的安全、电涌保护器的平稳的运行。按IEC61643-11 的II 级分类测试要求生产，用于LPZ1 到LPZ2 区交界处等电位连接。通常指用于无接闪器的建筑物或二次配电柜等。具有故障自分断功能，并且可故障显示（显示红色“DEFECT”）和远程报警。 电源终端电涌保护器（第3 级分类试验产品/D 级） 按IEC61643-1 的II 、III 级分类测试要求生产，用于LPZ2 以后设备前端处等电位连接。通常安装在现场配电柜或控制柜中。 在国标GB50057-19954：2000 中的第6.4.8 条中规定，当安装的第一和第二级电涌保护器所得到的电压保护水平加上其两端
引线的感应电压以及反射波效应不足以保护距其较远处的被保护设备的情况下，应在被保护设备处装设电涌保护器即D 类电涌保护器。
MCR 技术（测量、控制和调节技术）
MCR 电路中的接口对过电压的敏感程度要远远高于电源系统。为此，专门设计了放电器如MCR-PLUGTRAB 、COMTRAB 和TERMITRAB 等用于此类接口的保护。用于测量电路内的放电器，按电压水平分为连接接地电位电路用以及无接地电位电路用。 、管路敷设技术通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
MCR-PLUGTRAB 基本电路为充气式过电压放电器和抑制二极管的间接并联电路。因此，可以以极低和精确的限制电压在极短的起动时间内达到10KA （8/20 μs ）的通流
容量。根据不同的用途，该设备还可以附加压敏电阻保护，或用作单个保护元件。 MCR-PLUGTRAB 特别受用户欢迎的优点是便于检查，以及可以插接中性阻抗。无论保护插件是否插入插座内，去耦部件—感应线圈或电阻—因安装在插座内，可始终保持在电路里。这一点对于测量电路的意义重大。保护构件无分支，位于插件内，因而很容易对测量设备内插销上的功能参数进行检验。为此还配备有检验箱TRABTECHTESTER 。 COMTRAB 同样也可以测试。该放电器在LSA-PLUS 隔离板和开关板线路并联时，
一旦出现过电压，即由各个芯线通过相互去耦的低灵敏保护元件和高灵敏度保护元件将电流排放到地下。 整个产品系列中结构最小的部件是TERMITRAB—这是一个装有集成过电压构件的接线盒，用作开关柜中MCR 线路的输出和输入端子。 数据接口 数据处理设备用放电器在电路和机械结构上均有所不同。DATATRAB 系一种过电压保护适配器，可直接接在待保护设备前的数据导线内。除传统的TTY 、V2.4 和V.11 型用基本电路之外，还有用于保护高容量网络接口的不同型号产品，如用于Ethernet 或Token Ring 。这一应用领域的放电器也可以提供配备SUB-D 、RJ 及其它接头的插座结构形式。
COAXTRAB 既可以用于数据处理设备的保护，也可以用于视频系统（户外摄像头）。 放电器正常工作的要求是电位均衡结构完全符合现有技术标准，安装工作符合当地的现有规程、管路敷设技术管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。