电涌保护装置
电涌保护装置（或简称为SPD）不是公众已知的产品。 公众确实知道，在使用越来越灵敏的电子或电气产品的社会中，电能质量是一个大问题。 他们知道可以提供不间断电源的UPS。 他们知道稳压器，顾名思义，它可以稳定或调节电压。 然而，大多数人在享受电涌保护装置带来的安全性的同时，甚至没有意识到它的存在。
我们从小就被告知，在雷雨天气时，请切断所有电器的电源，否则雷电流可能会在建筑物内部传播并损坏电器产品。
嗯，闪电确实非常危险和有害。 这是一些显示其破坏的图片。
本演示文稿的索引
嗯，这是关于闪电的。 闪电如何与产品电涌保护装置相关？ 在本文中，我们将对此主题进行全面介绍。 我们将介绍：
防雷VS电涌保护：相关但不同
浪涌
- 什么是激增
- 是什么导致激增
- 激增的影响
电涌保护器（SPD）
- 定义
- 功能
- 应用领域
- 组件：GDT，MOV，TVS
- 分类
- 关键参数
- 装置
- RSPO标准
介绍
本文假定读者没有电涌保护方面的背景知识。 为了易于理解，简化了某些内容。 我们试图将技术表达形式转换为我们的日常语言，但与此同时，不可避免地会失去一些准确性。
在本演示中，我们采用了一些从公共渠道获得的各种雷电/电涌保护公司发布的电涌保护教育材料。 在此，我们感谢他们为教育公众所做的努力。 如有任何材料争议，请与我们联系。
另一个重要说明是，防雷和电涌保护仍然不是一门精确的科学。 例如，我们知道闪电喜欢撞击高大的物体。 这就是为什么我们使用避雷针吸引雷电并将其电流分流到地面的原因。 但这是基于概率而非规则的趋势。 在许多情况下，尽管附近有一根高大且尖锐的避雷针，但闪电会击中其他物体。 例如，ESE（早期飘带排放）被认为是避雷针的一种更新形式，因此应具有更好的性能。 但是，它是一个极富争议的产品，许多专家都认为并认可它比简单的避雷针没有任何优势。 与电涌保护一样，争议更大。 主要由欧洲专家提出和起草的IEC标准将直接雷电的波形定义为10/350μs脉冲，而由美国专家提出和起草的UL标准则不能识别这种波形。
从我们的角度来看，随着我们对该领域进行更多的研究，我们对闪电的理解最终将变得越来越精确。 例如，当今所有的电涌保护产品都是基于雷电是单波形脉冲的理论而开发的。 然而，当雷电真正击中时，一些可以通过实验室内所有测试的SPD仍然无法通过现场测试。 因此近年来，越来越多的专家认为，雷电流是多种波形的冲量。 这是进步，并且肯定会提高以此为基础开发的电涌保护设备的性能。
但是在本文中，我们将深入探讨有争议的主题。 我们尝试对电涌保护器和电涌保护装置进行基本而全面的全面介绍。 所以，让我们开始吧。
1。 防雷VS电涌保护
当我们谈论电涌保护时，您可能会问为什么我们需要了解有关防雷的知识。 嗯，这两个概念是密切相关的，因为许多浪涌实际上是由闪电引起的。 我们将在下一章详细讨论激增的原因。 一些理论认为，浪涌保护是防雷的一部分。 这些理论认为，防雷可分为两部分：主要产品为避雷针（空气端子）的外部防雷，下导体和接地材料以及主要产品为电涌保护装置的内部防雷装置，用于交流/直流电源供电或数据/信号线。
这种分类的强烈倡导者之一是ABB。 在此视频中，ABB（Furse是一家ABB公司）在他们的意见中对防雷提供了非常全面的介绍。 对于典型建筑物的防雷保护，应有外部保护将雷电流分流到地面和内部保护，以防止电源和数据/信号线损坏。 在本视频中，ABB认为空气终端/导体/接地材料主要用于直接雷击和浪涌保护装置，主要用于保护间接雷电（附近的雷电）。
另一种理论试图在外部保护范围内包含防雷保护。 做出这种区分的原因之一是前者的分类可能误导公众认为浪涌仅仅是由远离真相的闪电引起的。 根据统计数据，只有20％的浪涌是由闪电引起的，而80％的浪涌是由建筑物内的因素引起的。 你可以看到，在这个防雷视频中，它没有提到浪涌保护。
防雷是一个涉及许多不同产品的复杂系统。 电涌保护只是协调防雷系统的一部分。 对于普通消费者来说，没有必要深入学术讨论。 毕竟，就像我们说的那样，防雷仍然不是一门精确的科学。 因此，对于我们来说，这可能不是100％公认的易于理解的防雷方法及其与电涌保护装置的关系。
防雷
外部防雷
- 航站楼
- 导体
- 接地
- 外部屏蔽
内部防雷
- 内部屏蔽
- 等电位连接
- 电涌保护装置
在我们完成本次会议之前，我们将介绍最后一个概念： 雷击密度。 基本上它意味着雷击在某个区域的频率。 右边是世界的雷击密度图。
为什么雷击密度很重要？
- 从销售和营销角度来看，雷电密度高的区域对雷电和浪涌保护的需求更大。
- 从技术角度来看，安装在高雷击区域的SPD应具有更大的浪涌电流容量。 50kA SPD在欧洲可以在5年度中存活，但在菲律宾仅存续1年。
Prosurge的主要市场是北美，南美和亚洲。 正如我们在这张地图上看到的那样，这些市场都属于高雷击密度区域。 这是一个有力的证据，表明我们的电涌保护装置质量上乘，因此可以在雷击频率最高的地区生存。 点击查看我们在世界各地的一些电涌保护项目。
2。 浪涌
好吧，我们将在本节中更多地讨论激增。 尽管我们在上一届会议上多次使用“浪涌”一词，但我们尚未对其进行适当定义。 关于这个词有很多误解。
什么是浪涌？
以下是关于浪涌的一些基本事实。
- 浪涌，瞬态，尖峰：电路中电流或电压突然瞬间升高。
- 它以毫秒（1 / 1000）甚至微秒（1 / 1000000）发生。
- 浪涌不是TOV（临时过电压）。
- 浪涌是设备损坏和破坏的最常见原因。 31％的电子设备损坏或损失是由于浪涌造成的。 （来自ABB）
浪涌VS过压
有人认为电涌是过电压。 如上图所示，当电压尖峰时，会有一个电涌。 好吧，这是可以理解的，但并不准确，甚至是非常误导的。 浪涌是一种过电压，但过电压不是浪涌。 现在我们知道浪涌发生的时间是毫秒（1/1000）甚至是微秒（1/1000000）。 但是，过电压会持续更长的时间，几秒钟，几分钟甚至几小时！ 有一个叫做 临时过电压（TOV） 描述这种长时间的过电压。
实际上，不仅电涌和TOV不是一回事，TOV还是电涌保护装置的主要杀手。 当发生电涌时，基于MOV的SPD可以迅速将其电阻降低至几乎为零。 然而，在持续的电压下，它会迅速燃烧，从而构成非常严重的安全威胁。 我们将在以后的会议中介绍电涌保护设备时对此进行更多讨论。
| 临时过电压（TOV） | 浪涌 | |
| 造成原因 | 低压/高压系统故障 | 雷电或开关过电压 |
| 时间长度 | 长 毫秒到几分钟 或小时 | 短 微秒（闪电）或 毫秒（切换） |
| MOV状态 | 热失控 | 自恢复 |
是什么导致浪涌？
这些是一些普遍公认的激增原因：
- 避雷针上的闪电冲击
- 在空中线上的闪电冲程
- 电磁感应
- 切换操作（更频繁但能量更低）
我们可以看到一些与闪电有关，有些则不然。 这是闪电相关的浪涌的例证。
但请记住，并非所有浪涌都是由雷电引起的，因此不仅雷雨还会导致您的设备被毁坏。
浪涌的影响
电涌会带来很多危害，根据统计数据，电涌每年给美国公司造成的损失超过80亿美元。 但是，当我们评估电涌的影响时，我们不能只看可见光就限制自己。 实际上，电涌会带来4种不同的影响：
- 毁坏
- 退化：内部电路逐渐恶化。 设备过早失效。 通常由持续的低水平浪涌引起，它不会一次性破坏设备，但是超时会破坏它。
- 停机：生产力或重要数据的损失
- 安全风险
右侧是一个视频，其中电涌保护专业人员进行测试，以验证电涌保护装置如何真正防止电气产品浪涌破坏。 您可以看到，当DIN导轨SPD被移除时，咖啡机在被实验室产生的浪涌击中时会爆炸。
该视频演示非常具有戏剧性。 但是，电涌的一些损害并不那么明显和戏剧性，但它给我们造成了沉重的代价，例如，它带来的停机时间。 假设一家公司一天要经历一次停机，那将花费多少呢？
浪涌不仅会带来财产损失，还会带来人身安全风险。
中国高速列车历史上最灾难性的事故是由闪电和浪涌引起的。 超过200伤亡人数。
中国雷电和浪涌行业开始在1989上发生因雷击而导致储油罐发生灾难性火灾爆炸事故。 而且它也造成许多伤亡。
3。 电涌保护装置/电涌保护装置
凭借前一节中介绍的雷电/浪涌保护和浪涌的基本知识，我们将了解更多有关浪涌保护装置的信息。 奇怪的是，它应该被称为基于所有正式技术文件和标准的电涌保护装置。 然而很多人，甚至专业人士在浪涌保护领域都喜欢使用术语浪涌保护装置。 也许是因为它听起来更像是日常用语。
基本上你可以在市场上看到两种类型的电涌保护，如下图所示。 请注意，图片不是项目的实际比例。 面板类型SPD通常比DIN-rain SPD大得多。
面板式浪涌保护装置
在UL标准市场受欢迎
DIN导轨电涌保护装置
在IEC标准市场流行
那么，什么是电涌保护设备呢？ 顾名思义，它是一种防止电涌的设备。 但是如何？ 它消除了浪涌吗？ 让我们看一下电涌保护器（SPD）的功能。 可以说，SPD用于在到达受保护设备之前将多余的电压和电流安全地转移到地面。 我们可以在实验室中使用电涌保护设备来查看其功能。
没有电涌保护
电压高达4967V并会损坏受保护的设备
带电涌保护器
电压仅限于352V
SPD如何运作？
SPD对电压敏感。 随着电压的增加，其电阻急剧下降。 你可以把SPD想象成一个门，然后像洪水一样激增。 在正常情况下，闸门关闭，但当看到浪涌电压到来时，闸门快速打开，因此浪涌可以转移。 浪涌结束后，它将自动复位为高阻抗状态。
SPD消耗浪涌，因此受保护的设备可以存活。 加班，由于它经历了许多激增，SPD将会终结。 它牺牲了自己，所以受保护的设备可以存活。
SPD的最终命运是牺牲。
电涌保护元件
在本节中，我们将讨论SPD组件。 基本上有4种主要的SPD组件：火花隙，MOV，GDT和TVS。 这些组件具有不同的特性，但它们都具有相似的功能：了解正常情况，它们的电阻是如此之大，以至于没有电流可以跟随，但在电涌情况下，它们的电阻立即下降到几乎为零，从而使电涌电流可以流向地面而不是接地流向受保护的下游设备。 因此，我们将这4个组件称为非线性组件。 但是它们之间确实存在差异，我们可能会写另一篇文章谈论它们之间的差异。 但就目前而言，我们所需要知道的是它们都具有相同的功能：将浪涌电流转移到地面。
让我们看一下这些电涌保护组件。
金属氧化物压敏电阻（MOV）
最常见的SPD组件
气体放电管（GDT）
可与MOV混合使用
瞬态浪涌抑制器（TVS）
由于它的微小尺寸，在数据/信号SPD中很受欢迎
金属氧化物压敏电阻（MOV）及其演变
MOV是最常见的SPD组件，因此我们将对其进行更多讨论。 首先要记住的是，MOV不是一个完美的组件。
通常由氧化锌组成，当其暴露于超过其额定值的过电压时导电，MOV具有有限的预期寿命并且当暴露于几个大浪涌或许多较小的浪涌时降级，并且最终会短路到地面造成寿命终止场景。 这种情况会导致断路器跳闸或熔断链路断开。 大的瞬态可能导致组件打开，从而导致组件本身更加暴力。 MOV通常用于抑制交流电源电路中的浪涌。
在这个ABB视频中，他们非常清楚地说明了MOV的工作原理。
SPD制造商对SPD的安全性进行了大量研究，许多此类工作是为了解决MOV的安全问题。 MOV在过去的2几十年中得到了发展。 现在我们更新了MOV，如TMOV（通常是带内置保险丝的MOV）或TPMOV（热保护MOV），可提高其安全性。 作为领先的TPMOV制造商之一，Prosurge为MOV的更好性能做出了贡献。
Prosurge的SMTMOV和PTMOV是传统MOV的两个更新版本。 它们是主要SPD制造商采用的故障安全和自我保护组件，用于构建其电涌保护产品。
25kA TPMOV
50kA / 75kA TPMOV
电涌保护器件标准
一般来说，有两个主要标准：IEC标准和UL标准。 UL标准主要适用于北美以及南美和菲律宾的部分地区。 显然，IEC标准在全世界范围内得到了更广泛的应用。 即使是中国标准GB 18802也是借用IEC 61643-11标准。
为什么我们不能在世界范围内建立通用标准？ 嗯，一种解释是，欧洲专家和美国专家对雷电和电涌的理解存在不同的看法。
电涌保护仍然是一个不断发展的主题。 例如，之前在DC / PV应用中使用的SPD中没有官方IEC标准。 现行的IEC 61643-11仅适用于交流电源。 然而，现在我们有新发布的用于DC / PV应用的SPD的IEC 61643-31标准。
IEC市场
IEC 61643-11（交流电源系统）
IEC 61643-32（直流电源系统）
IEC 61643-21（数据和信号）
EN 50539-11 = IEC 61643-32
UL市场
UL 1449 4th Edition（交流和直流电源系统）
UL 497B（数据和信号）
电涌保护装置安装
嗯，这可能是最简单的会议，因为我们的建议是你可以去Youtube，因为有很多关于SPD安装的视频，无论是DIN导轨SPD还是面板SPD。 当然，您可以查看我们的项目照片以了解更多信息。 注意到电涌保护装置的安装应由合格/持牌电工完成。
电涌保护器件分类
有几种方法可以对电涌保护装置进行分类。
- 安装方式：DIN-rail SPD VS Panel SPD
- 按标准：IEC标准VS UL标准
- 通过AC / DC：AC Power SPD VS DC Power SPD
- 按位置：键入1 / 2 / 3 SPD
我们将详细介绍UL 1449标准的分类。 基本上，在UL标准中，SPD的类型取决于其安装位置。 如果您想了解更多信息，建议您阅读NEMA发布的这篇文章。
我们还在Jeff Cox上发现了Youtube上的Video，它非常清楚地介绍了浪涌保护装置上的不同类型。
以下是UL标准中1 / 2 / 3型电涌保护装置的一些图片。
型号1电涌保护装置：第一道防线
在服务入口处安装在建筑物外面
型号2电涌保护装置：第二道防线
安装在分支面板的建筑物内
型号3电涌保护装置：最后一道防线
通常请参阅受保护设备旁边安装的Surge Strip和Receptacle
注意到IEC 61643-11标准也采用类似术语，如1 / 2 / 3 SPD或I / II / III类SPD。 这些术语虽然与UL标准中的术语不同，但具有相似的原则。 I类SPD采用最强的初始浪涌能量，II类和III类SPD处理已经减少的剩余浪涌能量。 I / II / III类浪涌保护装置共同构成了一个协调的多层浪涌保护系统，被认为是最有效的。
右图显示了IEC标准中安装的每个级别的SPD。
我们将稍微讨论一下UL标准和IEC标准中的1/2/3类型之间的区别。 在IEC标准中，有一个术语称为雷电冲击电流，其符号为Iimp。 它是对直接雷电冲击的模拟，其能量为10/350波形。 IEC标准中的Type 1 SPD必须表明其Iimp，并且SPD制造商通常将火花隙技术用于Type 1 SPD，因为在相同尺寸下，火花隙技术可提供比MOV技术更高的Iimp。 然而，UL标准不认可术语Iimp。
另一个关键区别是IEC标准中的SPD通常是DIN导轨安装，而UL标准中的SPD是硬接线或面板安装。 他们看起来不同。 以下是IEC标准SPD的一些图片。
键入1 / Class I SPD
第一道防线
键入2 / Class II SPD
第二道防线
键入3 / Class III SPD
最后一道防线
至于其他分类，我们可能会在其他文章中详细说明，因为它可能相当冗长。 现在，您需要知道的是SPD按UL和IEC标准分类。
电涌保护器的关键参数
如果查看电涌保护设备，则会在其标记上看到几个参数，例如MCOV，In，Imax，VPR，SCCR。 它们是什么意思，为什么重要呢？ 好吧，在本届会议上，我们将讨论这一点。
标称电压（Un）
名词的意思是“命名”。 因此，标称电压是“命名”电压。 例如，在许多国家/地区中，供电系统的标称电压为220V。但是，允许其实际值在狭窄范围内变化。
最大连续工作电压（MCOV / Uc）
设备允许连续通过的最高电压。 MCOV通常比Un高1.1-1.2时间。 但在电网不稳定的地区，电压会非常高，因此必须选择更高的MCOV SPD。 对于220V Un，欧洲国家可以选择250V MCOV SPD，但在印度等一些市场，我们推荐使用MCOV 320V甚至385V。 注意：高于MCOV的电压称为临时过电压（TOV）。 超过90％的SPD燃烧是由于TOV造成的。
电压保护额定值（VPR）/允通电压
这是SPD允许传递到受保护设备的最大电压量，当然，它越低越好。 例如，受保护的设备可以承受最高800V的电压。 如果SPD的VRP为1000V，则受保护的设备将被损坏或降级。
浪涌电流容量
它是浪涌事件期间SPD可以分流到地面的最大浪涌电流，并且是SPD寿命的指示器。 例如，在相同情况下，200kA SPD的寿命比100kA SPD更长。
标称放电电流（In）
它是通过SPD的浪涌电流的峰值。 在15 In浪涌之后，SPD需要保持功能。 它是SPD稳健性的指标，它是SPD在安装时的表现以及更接近现实生活情况的操作方案的度量。越高越好。
最大放电电流（Imax）
它是通过SPD的浪涌电流的峰值。 在1 Imax激增后，SPD需要保持功能。 通常，它是X的值的2-2.5时间。 它也是SPD稳健性的指标。 但它是一个不如In的重要参数，因为Imax是一个极端的测试，在实际情况下，浪涌通常不会有如此强大的能量。 对于此参数，越高越好。
短路电流额定值（SCCR）
它是元件或组件可承受的最大短路电流水平，越高越好。 Prosurge的主要SPD通过了UL标准的200kA SCCR测试，无需外部断路器和保险丝，这是业内最佳性能。
电涌保护器件应用
电涌保护装置广泛应用于各种行业，特别是对于那些关键任务行业。 以下是Prosurge准备的电涌保护应用和解决方案列表。 在每个应用程序中，我们都会指出所需的SPD及其安装位置。 如果您对任何应用程序感兴趣，可以单击并了解更多信息。
建筑物
太阳能/光伏系统
LED路灯
石油和加油站
电信
LED显示屏
工业控制
闭路电视系统
车辆充电系统
风力发电机
铁路系统
总结
最后，我们来到本文的最后。 在本文中，我们将讨论一些有趣的东西，如防雷，浪涌保护，浪涌和浪涌保护装置。 我希望您已经了解了电涌保护装置的基本知识。 但是，如果您想了解有关此主题的更多信息，我们的网站上有关于我们的电涌保护教育部分的其他文章。
本文的最后一个也是最重要的部分是向那些制作大量视频，照片，文章以及有关浪涌保护主题的各种材料的公司表示感谢。 他们是我们行业的先行者。 受他们的启发，我们也在贡献我们的份额。
如果您喜欢这篇文章，可以帮忙分享！