浪涌电压保护器作用和原理详解

浪涌的定义及来源

浪涌（Surge），又称电涌或突波，是指瞬间超出稳定值的电压或电流峰值，主要表现为以下两个方面：

1. 浪涌电压：短时间内突增的电压。
2. 浪涌电流：短时间内突增的电流。

浪涌的主要来源：

1. 外部原因（雷电）：
   • 雷电击中供电系统或其附近，产生雷击过电压，通过线路传导或感应对设备造成威胁。
2. 内部原因（电气设备操作）：
   • 电气设备的启停、短路故障、负载切换等会在供电系统中引起瞬时的过电压或过电流。

浪涌的特点

• 时间短：雷电过电压通常在微秒级，电气设备操作过电压通常在毫秒级。
• 能量大：瞬时电压和电流极高，可能造成设备绝缘击穿、线路损坏或设备失灵。

浪涌保护器（SPD）的作用

浪涌保护器是一种保护装置，其核心功能是：

1. 限制过电压：将过高的电压限制在设备可承受的范围内。
2. 泄放浪涌电流：将过大的浪涌电流引入大地，防止其进入设备。
3. 保护设备安全：防止浪涌造成的设备损坏或失效。

浪涌保护器的常见应用包括：

• 供电线路保护
• 通讯线路保护
• 电子设备和仪器仪表的浪涌防护

浪涌保护器的工作原理

浪涌保护器与被保护设备并联连接，通过核心非线性元件的特性，实现分流和限压的功能。

基本工作流程：

1. 正常电压时：
   • 浪涌保护器的阻抗很高（兆欧级），几乎相当于断路，电流不通过它。
2. 发生浪涌时：
   • 浪涌保护器的阻抗迅速下降至几欧姆，浪涌电流被引导通过浪涌保护器流向大地。
   • 同时，保护器的低阻抗使其两端电压较低，从而保护并联的设备免受高压冲击。

泄流和限压效果：

• 泄流：通过导通浪涌电流，将其引入地线。
• 限压：通过低阻抗限制设备两端的电压在安全范围内。

浪涌保护器的类型及核心元件

浪涌保护器主要分为两类，根据核心非线性元件的不同，其工作原理稍有差异：

1. 开关型浪涌保护器：

   • 核心元件：放电间隙。
   • 工作原理：在正常状态下，放电间隙具有很高的绝缘强度，阻止电流流过；在浪涌电压超过击穿电压时，间隙击穿导通，将电流引入地。
   • 特点：耐高压能力强，适合用于高能量浪涌防护（如雷电防护）。

2. 限压型浪涌保护器：

   • 核心元件：压敏电阻。
   • 工作原理：正常状态下，压敏电阻阻抗很高；当电压达到一定值时，阻抗急剧下降，吸收浪涌电流并限制电压。
   • 特点：响应速度快，适合低电压设备的精细防护。

浪涌保护器通过其核心的非线性元件，在正常情况下保持高阻抗；在浪涌发生时迅速导通泄流，并限制电压在安全范围内，从而有效保护设备免受雷击和电涌的损害。选择合适的浪涌保护器，可以极大提高供电系统和设备的安全性与可靠性。