电涌保护器的作用及工作原理

电涌保护器（Surge Protective Device，简称SPD）是保护电气设备免受瞬时电涌冲击的重要装置。电涌，亦称浪涌，是指瞬间超出正常工作电压的短时间过电压或尖峰电流，通常由雷击、设备开关操作、电力系统故障等原因引起。SPD的主要功能是限制瞬时过电压，防止电气设备损坏，提高设备的使用寿命和系统的可靠性。

电涌保护器的工作原理

电涌保护器通过其内部的非线性元件，如压敏电阻（MOV）、气体放电管（GDT）或半导体器件（如TVS二极管），在电压超过其限定值时迅速导通，将过电压转化为电流泄放到地，从而限制设备端的电压峰值。具体而言：

压敏电阻（MOV）：MOV在正常工作电压下呈现高阻抗状态，当电压瞬时升高超过其阈值时，MOV阻抗迅速下降，形成导通通道，将电涌能量吸收并分散，保护后续设备。

气体放电管（GDT）：GDT在正常工作电压下处于高阻抗状态，一旦电压超过其击穿电压，GDT内部气体电离导通，形成低阻抗通道，将电涌电流泄放到地。

瞬态抑制二极管（TVS）：TVS二极管在正常工作电压下处于高阻抗状态，当电压超过其击穿电压时，迅速导通，将过电压钳制在安全水平。

电涌保护器的种类

根据安装位置和应用场景，电涌保护器主要分为以下几类：

电源电涌保护器（Power SPD）：用于电力系统保护，安装在电力配电系统的各级，如配电箱、控制柜等。

信号电涌保护器（Signal SPD）：用于信号线路保护，适用于通讯线路、数据线路、视频线路等，保护信号设备免受电涌干扰。

组合式电涌保护器（Combination SPD）：将电源和信号保护集成在一个装置中，适用于需要同时保护电源和信号的场景。

地凯科技电源电涌保护器的分类

电源电涌保护器根据其安装位置和保护对象，分为以下几种类型：

一级电涌保护器（Type 1 SPD）：主要用于建筑物的进线端，保护整个电力系统，能够承受直接雷击电流，具有较高的电流泄放能力。

二级电涌保护器（Type 2 SPD）：安装在配电柜内，用于保护建筑物内部的配电系统，承受雷击感应电流和操作过电压。

三级电涌保护器（Type 3 SPD）：安装在设备前端的插座或设备内部，用于保护终端设备，针对残余电压进行进一步保护。

信号电涌保护器的分类

信号电涌保护器根据其保护的信号类型，分为以下几种类型：

通讯线路电涌保护器：用于保护电话线路、ADSL线路、光纤线路等。

数据线路电涌保护器：用于保护计算机网络线路、RS232/485接口、CAN总线等。

视频线路电涌保护器：用于保护闭路电视（CCTV）系统、摄像头、监控设备等。

地凯科技电涌保护器类型：

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。

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、三相电源防雷器抑制二极管、雪崩二极管等。

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。

地凯科技不同行业的电涌保护器应用

电力行业

在电力行业，电涌保护器主要用于变电站、配电站、电力线路和终端用户的电力设备保护。电力系统中的电涌保护器需要具有高电流泄放能力和高耐压水平，以应对雷击和操作过电压。通常选用一级和二级电源电涌保护器。

通信行业

通信行业需要保护电话交换机、基站、光纤设备等关键设备。信号电涌保护器是通信系统的首选，用于保护通信线路免受雷击感应和电涌干扰。同时，配电系统中的电源电涌保护器也至关重要，以保证通信设备的电源安全。

石化行业

石化行业对电涌保护有严格要求，防止电涌引起爆炸和火灾。需要在控制室、配电室、现场仪表和信号线路上安装电源和信号电涌保护器，确保系统的可靠运行。

数据中心

数据中心对电涌保护要求极高，需要在供电系统、服务器、网络设备等关键位置安装电涌保护器。通常采用三级电源电涌保护器和数据线路电涌保护器，以保证数据中心的持续运行和数据安全。

电涌保护器的安装接线和参数作用

安装接线

电涌保护器的安装接线需要遵循以下原则：

接地良好：电涌保护器必须可靠接地，以确保电涌能量迅速泄放到地。接地电阻应尽可能低，通常要求小于10欧姆。

线路布置合理：电涌保护器应尽可能靠近被保护设备，减少连接线路的长度，避免引入额外的电感，影响保护效果。

多级保护：采用多级保护方案，通过在进线端、配电柜、终端设备前端分别安装不同级别的电涌保护器，形成分级保护体系，提高整体防护效果。

电涌保护器的参数作用

最大持续运行电压（Uc）：指电涌保护器在长期运行时能够承受的最高电压。选择时应保证Uc大于电力系统的最高工作电压。

电压保护水平（Up）：指电涌保护器在特定电涌电流下限制的电压值。选择时应尽量选择Up较低的保护器，以提供更好的保护效果。

标称放电电流（In）：指电涌保护器在标准冲击电流（通常为8/20μs波形）下的放电能力。In越大，保护器的耐冲击能力越强。

最大放电电流（Imax）：指电涌保护器能够承受的最大电涌电流。选择时应根据现场的雷电强度和系统重要性选择合适的Imax值。

相关国家标准

电涌保护器的设计、制造、测试和应用均需遵循相关国家标准，主要包括：

GB 18802.1-2011：低压配电系统的电涌保护器（SPD）第1部分：性能要求和试验方法。

GB 50057-2010：建筑物防雷设计规范。

GB 50343-2012：建筑物电子信息系统防雷技术规范。

这些标准规定了电涌保护器的性能指标、测试方法和安装要求，为电涌保护器的选型和应用提供了依据。

地凯科技电涌保护器在现代电气和电子设备的保护中扮演着至关重要的角色。通过正确选型和合理安装，可以有效防止电涌对设备的损害，提高系统的可靠性和安全性。在不同行业中，根据应用场景和保护需求，选择合适的电涌保护器类型和参数，遵循相关国家标准，才能发挥电涌保护器的最大效能，保障设备和人员的安全。