电涌保护器的检测

电涌保护器的检测

黄克俭

2006年6月于武汉

1、什么是电涌保护器

2、电涌保护器的检测

1.1 电涌保护器的定义

1.2 电涌保护器的原理

1.3 电涌保护器的分类

1.4 电涌保护器的主要技术参数

1.1 电涌保护器的定义

是一种保护电器。

英文：Surge protective device，简写:SPD

目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件，它至少含有一非线性元件。

电涌保护器的一些不同的叫法：

电压限制器、过电压保护器、电流放电器、避雷器、防雷器、浪涌保护器等。是利用某些物质或元器件的电阻非线性特性，来限制瞬态过电压和分走电涌电流，以达到保护用电设备的目的。

1.2 电涌保护器的原理

如图1:线性电阻与非线性电阻的伏安特性

线性电阻的伏安特性 限压型非线性电阻的伏安特性 开关型非线性电阻的伏安特性

常用的非线性元件

开关型:放电间隙、放电管

限压型:压敏电阻（阀片Sic 、ZnO 、MOV ）、瞬态抑制二极管（TVS ）、固体放电管。

传输线分流型SPD 的原理

高通滤波（用于高频信号） 低通滤波（电源系统）

1.3 电涌保护器的分类

按性质分类：开关型、限压型、组合型 I

点I I 启

接

收

机

用 电 设 备

按用途分类：电源、信号和天馈

按外型分类：模块式、箱式

按接线端口分类：一端口、二端口

按接线方式分类（低压电源）：“3+1”模式、“4+0”模式

图2 二端口(串联SPD ）

TT 系统中采用“4+0”保护模式接线方式

TT 系统中采用“3+1”保护模式接线方式

Li PE PE PE

PE

A L L L

按测试实验等级分类

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类试验等级的电涌保护器 Ⅰ级分类实验：用标称放电电流In 、1.2/50us 冲击和最大冲击电流Iimp 做的试验；

Ⅱ级分类实验：用标称放电电流In 、1.2/50us 冲击和最大冲击电流Imax 做的试验；

Ⅲ级分类实验：用混合波（1.2/50us 、8/20us ）做的试验。

低压电源系统电涌保护器的分类（进口产品）

分A 、B 、C 、D 四种等级：

A L L L

A级，用于低压架空线路浪涌避雷器。

B级，防雷保护等电位连接用雷电流避雷器。

C级，用于保护永久性装置的浪涌避雷器。

D级，用在电源插座上的浪涌避雷器。

1.4 电涌保护器的主要技术参数

（1）标称放电电流In和最大放电电流Imax

（2）最大持续交流工作电压VC与启动电压

（3）限制电压Ur和电压保护水平VP

（4）响应时间

针对限压型SPD的参数：（5）漏电流

针对开关型SPD的参数：（6）冲击电流Iimp

（7）续流

针对信号SPD的参数：（8）插入损耗和

传输速率

（1）标称放电电流In和最大放电电流Imax

是指明SPD的耐电涌能力的一个参数。流过SPD具有8/20us波形的电流峰值。一般情况Imax=2In。也称为通流容量。

注意：1、标称和最大的区别。

2、通流容量与其使用寿命的关系，在同数量级雷电流冲击的情况下，通流容量越大，其寿命越长。

如20KA和10KA的电源SPD在冲击电流为20KA时，10KA可放电1-2次。20KA可放电10次

（2）最大持续交流工作电压VC与启动电压

最大持续交流工作电压是指可以连续施加于SPD上的最大交流有效值电压。

启动电压就是SPD的动作电压，对于MOV来说，就是压敏电压，即在1mA 电流时MOV上所加载的电压。

两者之间有一个近似的换算关系。

V启=1.1×2VC

其中，V启------启动电压

VC- ------最大持续交流工作电压

启动电压与最大持续交流工作电压是电源SPD的主要参数。每一种SPD一般只标称一种。启动电压多用于国产SPD，而最大持续交流工作电压多用于进口SPD。

几组常用的启动电压(v1mA)和与之对应的最大持续交流工作电压VC对应值

启动电压(v1mA) 最大持续交流工作电压VC

430V -------- 275V

470V -------- 300V

510V -------- 320V

560V -------- 365V

620V -------- 385V

680V -------- 420V

910V -------- 550V

（3）限制电压Ur和电压保护水平VP

限制电压Ur:是指雷电流通过SPD时,SPD两端最高瞬时电压，是衡量防雷效果好坏的重要标志，对于MOV来说，是SPD的残压。

电压保护水平VP:表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，该值应大于限制电压的最高值，一般指标称放电电流下的限制电压。

限制电压的大小，不仅与SPD的启动电压、MOV器件残压比等参数有关，还与冲击电流的大小有关，在标称限制电压参数时应注明冲击电流的大小，冲击电流一般量级为1KA、1.5KA、3KA等，公安部GA-173标准采用的是3KA冲击电流来制定限制电压标准。而国标GB-11032采用的是1.5KA冲击电流来制定限制电压的标准。因此，在参看限制电压参数时，一定要注意其冲击电流的有无和大小，只有在标有冲击电流的大小情况下的限制电压才有意义。

GB-11032 1.5KA ≤1300V

（20KA容量）GA-173 3KA ≤1500V 2级

≤1000V 3级

≤500V 4级

限制电压与启动电压、冲击电流的关系

下面是一种SPD启动电压，冲击电流和限制电压的关系表