電湧保護裝置
電湧保護裝置（或簡稱為SPD）不是公眾已知的產品。 公眾確實知道，在使用越來越靈敏的電子或電氣產品的社會中，電能質量是一個大問題。 他們知道可以提供不間斷電源的UPS。 他們知道穩壓器，顧名思義，它可以穩定或調節電壓。 然而，大多數人在享受電湧保護裝置帶來的安全性的同時，甚至沒有意識到它的存在。
我們從小就被告知，在雷雨天氣時，請切斷所有電器的電源，否則雷電流可能會在建築物內部傳播並損壞電器產品。
嗯，閃電確實非常危險和有害。 這是一些顯示其破壞的圖片。
本演示文稿的索引
嗯，這是關於閃電的。 閃電如何與產品電湧保護裝置相關？ 在本文中，我們將對此主題進行全面介紹。 我們將介紹：
防雷VS電湧保護：相關但不同
浪湧
- 什麼是激增
- 是什麼導致激增
- 激增的影響
電湧保護器（SPD）
- 定義
- 功能
- 應用
- 組件：GDT，MOV，TVS
- 分類
- 關鍵參數
- 安裝過程
- 標準規範
簡介
本文假定讀者沒有電湧保護方面的背景知識。 為了易於理解，簡化了某些內容。 我們試圖將技術表達形式轉換為我們的日常語言，但與此同時，不可避免地會失去一些準確性。
在本演示中，我們採用了一些從公共渠道獲得的各種雷電/電湧保護公司發布的電湧保護教育材料。 在此，我們感謝他們為教育公眾所做的努力。 如有任何材料爭議，請與我們聯繫。
另一個重要說明是，防雷和電湧保護仍然不是一門精確的科學。 例如，我們知道閃電喜歡撞擊高大的物體。 這就是為什麼我們使用避雷針吸引雷電並將其電流分流到地面的原因。 但這是基於概率而非規則的趨勢。 在許多情況下，儘管附近有一根高大且尖銳的避雷針，但閃電會擊中其他物體。 例如，ESE（早期飄帶排放）被認為是避雷針的一種更新形式，因此應具有更好的性能。 但是，它是一個極富爭議的產品，許多專家都認為並認可它比簡單的避雷針沒有任何優勢。 與電湧保護一樣，爭議更大。 主要由歐洲專家提出和起草的IEC標準將直接雷電的波形定義為10/350μs脈衝，而由美國專家提出和起草的UL標準則不能識別這種波形。
從我們的角度來看，隨著我們對該領域進行更多的研究，我們對閃電的理解最終將變得越來越精確。 例如，當今所有的電湧保護產品都是基於雷電是單波形脈衝的理論而開發的。 然而，當雷電真正擊中時，一些可以通過實驗室內所有測試的SPD仍然無法通過現場測試。 因此近年來，越來越多的專家認為，雷電流是多種波形的衝量。 這是進步，並且肯定會提高以此為基礎開發的電湧保護設備的性能。
但是在本文中，我們將深入探討有爭議的主題。 我們嘗試對電湧保護器和電湧保護裝置進行基本而全面的全面介紹。 所以，讓我們開始吧。
1。 防雷VS電湧保護
當我們談論電湧保護時，您可能會問為什麼我們需要了解有關防雷的知識。 嗯，這兩個概念是密切相關的，因為許多浪湧實際上是由閃電引起的。 我們將在下一章詳細討論激增的原因。 一些理論認為，浪湧保護是防雷的一部分。 這些理論認為，防雷可分為兩部分：主要產品為避雷針（空氣端子）的外部防雷，下導體和接地材料以及主要產品為電湧保護裝置的內部防雷裝置，用於交流/直流電源供電或數據/信號線。
這種分類的強烈倡導者之一是ABB。 在此視頻中，ABB（Furse是一家ABB公司）在他們的意見中對防雷提供了非常全面的介紹。 對於典型建築物的防雷保護，應有外部保護將雷電流分流到地面和內部保護，以防止電源和數據/信號線損壞。 在本視頻中，ABB認為空氣終端/導體/接地材料主要用於直接雷擊和浪湧保護裝置，主要用於保護間接雷電（附近的雷電）。
另一種理論試圖在外部保護範圍內包含防雷保護。 做出這種區分的原因之一是前者的分類可能誤導公眾認為浪湧僅僅是由遠離真相的閃電引起的。 根據統計數據，只有20％的浪湧是由閃電引起的，而80％的浪湧是由建築物內的因素引起的。 你可以看到，在這個防雷視頻中，它沒有提到浪湧保護。
防雷是一個涉及許多不同產品的複雜系統。 電湧保護只是協調防雷系統的一部分。 對於普通消費者來說，沒有必要深入學術討論。 畢竟，就像我們說的那樣，防雷仍然不是一門精確的科學。 因此，對於我們來說，這可能不是100％公認的易於理解的防雷方法及其與電湧保護裝置的關係。
防雷
外部防雷
- 航站樓
- 導體
- 接地
- 外部屏蔽
內部防雷
- 內部屏蔽
- 等電位連接
- 電湧保護裝置
在我們完成本次會議之前，我們將介紹最後一個概念： 雷擊密度。 基本上它意味著雷擊在某個區域的頻率。 右邊是世界的雷擊密度圖。
為什麼雷擊密度很重要？
- 從銷售和營銷角度來看，雷電密度高的區域對雷電和浪湧保護的需求更大。
- 從技術角度來看，安裝在高雷擊區域的SPD應具有更大的浪湧電流容量。 50kA SPD在歐洲可以在5年度中存活，但在菲律賓僅存續1年。
Prosurge的主要市場是北美，南美和亞洲。 正如我們在這張地圖上看到的那樣，這些市場都屬於高雷擊密度區域。 這是一個有力的證據，表明我們的電湧保護裝置質量上乘，因此可以在雷擊頻率最高的地區生存。 點擊查看我們在世界各地的一些電湧保護項目。
2。 浪湧
好吧，我們將在本節中更多地討論激增。 儘管我們在上一屆會議上多次使用“浪湧”一詞，但我們尚未對其進行適當定義。 關於這個詞有很多誤解。
什麼是浪湧？
以下是關於浪湧的一些基本事實。
- 浪湧，瞬態，尖峰：電路中電流或電壓突然瞬間升高。
- 它以毫秒（1 / 1000）甚至微秒（1 / 1000000）發生。
- 浪湧不是TOV（臨時過電壓）。
- 浪湧是設備損壞和破壞的最常見原因。 31％的電子設備損壞或損失是由於浪湧造成的。 （來自ABB）
浪湧VS過壓
有人認為電湧是過電壓。 如上圖所示，當電壓尖峰時，會有一個電湧。 好吧，這是可以理解的，但並不准確，甚至是非常誤導的。 浪湧是一種過電壓，但過電壓不是浪湧。 現在我們知道浪湧發生的時間是毫秒（1/1000）甚至是微秒（1/1000000）。 但是，過電壓會持續更長的時間，幾秒鐘，幾分鐘甚至幾小時！ 有一個叫做 臨時過電壓（TOV） 描述這種長時間的過電壓。
實際上，不僅電湧和TOV不是一回事，TOV還是電湧保護裝置的主要殺手。 當發生電湧時，基於MOV的SPD可以迅速將其電阻降低至幾乎為零。 然而，在持續的電壓下，它會迅速燃燒，從而構成非常嚴重的安全威脅。 我們將在以後的會議中介紹電湧保護設備時對此進行更多討論。
| 臨時過電壓（TOV） | 浪湧 | |
| 造成原因 | 低壓/高壓系統故障 | 雷電或開關過電壓 |
| 時間長度 | 長 毫秒到幾分鐘 或小時 | 短 微秒（閃電）或 毫秒（切換） |
| MOV狀態 | 熱失控 | 自恢復 |
是什麼導致浪湧？
這些是一些普遍公認的激增原因：
- 避雷針上的閃電衝擊
- 在空中線上的閃電衝程
- 電磁感應
- 切換操作（更頻繁但能量更低）
我們可以看到一些與閃電有關，有些則不然。 這是閃電相關的浪湧的例證。
但請記住，並非所有浪湧都是由雷電引起的，因此不僅雷雨還會導致您的設備被毀壞。
浪湧的影響
電湧會帶來很多危害，根據統計數據，電湧每年給美國公司造成的損失超過80億美元。 但是，當我們評估電湧的影響時，我們不能只看可見光就限制自己。 實際上，電湧會帶來4種不同的影響：
- 淨化
- 退化：內部電路逐漸惡化。 設備過早失效。 通常由持續的低水平浪湧引起，它不會一次性破壞設備，但是超時會破壞它。
- 停機：生產力或重要數據的損失
- 安全風險
右側是一個視頻，其中電湧保護專業人員進行測試，以驗證電湧保護裝置如何真正防止電氣產品浪湧破壞。 您可以看到，當DIN導軌SPD被移除時，咖啡機在被實驗室產生的浪湧擊中時會爆炸。
該視頻演示非常具有戲劇性。 但是，電湧的一些損害並不那麼明顯和戲劇性，但它給我們造成了沉重的代價，例如，它帶來的停機時間。 假設一家公司一天要經歷一次停機，那將花費多少呢？
浪湧不僅會帶來財產損失，還會帶來人身安全風險。
中國高速列車歷史上最災難性的事故是由閃電和浪湧引起的。 超過200傷亡人數。
中國雷電和浪湧行業開始在1989上發生因雷擊而導致儲油罐發生災難性火災爆炸事故。 而且它也造成許多傷亡。
3。 電湧保護裝置/電湧保護裝置
憑藉前一節中介紹的雷電/浪湧保護和浪湧的基本知識，我們將了解更多有關浪湧保護裝置的信息。 奇怪的是，它應該被稱為基於所有正式技術文件和標準的電湧保護裝置。 然而很多人，甚至專業人士在浪湧保護領域都喜歡使用術語浪湧保護裝置。 也許是因為它聽起來更像是日常用語。
基本上你可以在市場上看到兩種類型的電湧保護，如下圖所示。 請注意，圖片不是項目的實際比例。 面板類型SPD通常比DIN-rain SPD大得多。
面板式浪湧保護裝置
在UL標準市場受歡迎
DIN導軌電湧保護裝置
在IEC標準市場流行
那麼，什麼是電湧保護設備呢？ 顧名思義，它是一種防止電湧的設備。 但是如何？ 它消除了浪湧嗎？ 讓我們看一下電湧保護器（SPD）的功能。 可以說，SPD用於在到達受保護設備之前將多餘的電壓和電流安全地轉移到地面。 我們可以在實驗室中使用電湧保護設備來查看其功能。
沒有電湧保護
電壓高達4967V並會損壞受保護的設備
帶電湧保護器
電壓僅限於352V
SPD如何運作？
SPD對電壓敏感。 隨著電壓的增加，其電阻急劇下降。 你可以把SPD想像成一個門，然後像洪水一樣激增。 在正常情況下，閘門關閉，但當看到浪湧電壓到來時，閘門快速打開，因此浪湧可以轉移。 浪湧結束後，它將自動復位為高阻抗狀態。
SPD消耗浪湧，因此受保護的設備可以存活。 加班，由於它經歷了許多激增，SPD將會終結。 它犧牲了自己，所以受保護的設備可以存活。
SPD的最終命運是犧牲。
電湧保護元件
在本節中，我們將討論SPD組件。 基本上有4種主要的SPD組件：火花隙，MOV，GDT和TVS。 這些組件具有不同的特性，但它們都具有相似的功能：了解正常情況，它們的電阻是如此之大，以至於沒有電流可以跟隨，但是在電湧情況下，它們的電阻立即下降到幾乎為零，從而使電湧電流可以流向地面而不是流向受保護的下游設備。 因此，我們將這4個組件稱為非線性組件。 但是它們之間確實存在差異，我們可能會寫另一篇文章談論它們之間的差異。 但是就目前而言，我們所需要知道的是它們都具有相同的功能：將浪湧電流轉移到地面。
讓我們看一下這些電湧保護組件。
金屬氧化物壓敏電阻（MOV）
最常見的SPD組件
氣體放電管（GDT）
可與MOV混合使用
瞬態浪湧抑制器（TVS）
由於它的微小尺寸，在數據/信號SPD中很受歡迎
金屬氧化物壓敏電阻（MOV）及其演變
MOV是最常見的SPD組件，因此我們將對其進行更多討論。 首先要記住的是，MOV不是一個完美的組件。
通常由氧化鋅組成，當其暴露於超過其額定值的過電壓時導電，MOV具有有限的預期壽命並且當暴露於幾個大浪湧或許多較小的浪湧時降級，並且最終會短路到地面造成壽命終止場景。 這種情況會導致斷路器跳閘或熔斷鍊路斷開。 大的瞬態可能導致組件打開，從而導致組件本身更加暴力。 MOV通常用於抑制交流電源電路中的浪湧。
在這個ABB視頻中，他們非常清楚地說明了MOV的工作原理。
SPD製造商對SPD的安全性進行了大量研究，許多此類工作是為了解決MOV的安全問題。 MOV在過去的2幾十年中得到了發展。 現在我們更新了MOV，如TMOV（通常是帶內置保險絲的MOV）或TPMOV（熱保護MOV），可提高其安全性。 作為領先的TPMOV製造商之一，Prosurge為MOV的更好性能做出了貢獻。
Prosurge的SMTMOV和PTMOV是傳統MOV的兩個更新版本。 它們是主要SPD製造商採用的故障安全和自我保護組件，用於構建其電湧保護產品。
25kA TPMOV
50kA / 75kA TPMOV
電湧保護器件標準
一般來說，有兩個主要標準：IEC標準和UL標準。 UL標準主要適用於北美以及南美和菲律賓的部分地區。 顯然，IEC標准在全世界範圍內得到了更廣泛的應用。 即使是中國標準GB 18802也是藉用IEC 61643-11標準。
為什麼我們不能在世界範圍內建立通用標準？ 嗯，一種解釋是，歐洲專家和美國專家對雷電和電湧的理解存在不同的看法。
電湧保護仍然是一個不斷發展的主題。 例如，之前在DC / PV應用中使用的SPD中沒有官方IEC標準。 現行的IEC 61643-11僅適用於交流電源。 然而，現在我們有新發布的用於DC / PV應用的SPD的IEC 61643-31標準。
IEC市場
IEC 61643-11（交流電源系統）
IEC 61643-32（直流電源系統）
IEC 61643-21（數據和信號）
EN 50539-11 = IEC 61643-32
UL市場
UL 1449 4th Edition（交流和直流電源系統）
UL 497B（數據和信號）
電湧保護裝置安裝
嗯，這可能是最簡單的會議，因為我們的建議是你可以去Youtube，因為有很多關於SPD安裝的視頻，無論是DIN導軌SPD還是面板SPD。 當然，您可以查看我們的項目照片以了解更多信息。 注意到電湧保護裝置的安裝應由合格/持牌電工完成。
電湧保護器件分類
有幾種方法可以對電湧保護裝置進行分類。
- 安裝方式：DIN-rail SPD VS Panel SPD
- 按標準：IEC標準VS UL標準
- 通過AC / DC：AC Power SPD VS DC Power SPD
- 按位置：鍵入1 / 2 / 3 SPD
我們將詳細介紹UL 1449標準的分類。 基本上，在UL標準中，SPD的類型取決於其安裝位置。 如果您想了解更多信息，建議您閱讀NEMA發布的這篇文章。
我們還在Jeff Cox上發現了Youtube上的Video，它非常清楚地介紹了浪湧保護裝置上的不同類型。
以下是UL標準中1 / 2 / 3型電湧保護裝置的一些圖片。
型號1電湧保護裝置：第一道防線
在服務入口處安裝在建築物外面
型號2電湧保護裝置：第二道防線
安裝在分支面板的建築物內
型號3電湧保護裝置：最後一道防線
通常請參閱受保護設備旁邊安裝的Surge Strip和Receptacle
注意到IEC 61643-11標準也採用類似術語，如1 / 2 / 3 SPD或I / II / III類SPD。 這些術語雖然與UL標準中的術語不同，但具有相似的原則。 I類SPD採用最強的初始浪湧能量，II類和III類SPD處理已經減少的剩餘浪湧能量。 I / II / III類浪湧保護裝置共同構成了一個協調的多層浪湧保護系統，被認為是最有效的。
右圖顯示了IEC標準中安裝的每個級別的SPD。
我們將稍微討論一下UL標準和IEC標準中的1/2/3類型之間的區別。 在IEC標準中，有一個術語稱為雷電衝擊電流，其符號為Iimp。 它是對直接雷電衝擊的模擬，其能量為10/350波形。 IEC標準中的Type 1 SPD必須表明其Iimp，並且SPD製造商通常將火花隙技術用於Type 1 SPD，因為在相同尺寸下，火花隙技術可提供比MOV技術更高的Iimp。 然而，UL標準不認可術語Iimp。
另一個關鍵區別是IEC標準中的SPD通常是DIN導軌安裝，而UL標準中的SPD是硬接線或面板安裝。 他們看起來不同。 以下是IEC標準SPD的一些圖片。
鍵入1 / Class I SPD
第一道防線
鍵入2 / Class II SPD
第二道防線
鍵入3 / Class III SPD
最後一道防線
至於其他分類，我們可能會在其他文章中詳細說明，因為它可能相當冗長。 現在，您需要知道的是SPD按UL和IEC標準分類。
電湧保護器的關鍵參數
如果查看電湧保護設備，則會在其標記上看到幾個參數，例如MCOV，In，Imax，VPR，SCCR。 它們是什麼意思，為什麼重要呢？ 好吧，在本屆會議上，我們將討論這一點。
標稱電壓（Un）
名詞的意思是“命名”。 因此，標稱電壓是“命名”電壓。 例如，在許多國家/地區中，供電系統的標稱電壓為220V。但是，允許其實際值在狹窄範圍內變化。
最大連續工作電壓（MCOV / Uc）
設備允許連續通過的最高電壓。 MCOV通常比Un高1.1-1.2時間。 但在電網不穩定的地區，電壓會非常高，因此必須選擇更高的MCOV SPD。 對於220V Un，歐洲國家可以選擇250V MCOV SPD，但在印度等一些市場，我們推薦使用MCOV 320V甚至385V。 注意：高於MCOV的電壓稱為臨時過電壓（TOV）。 超過90％的SPD燃燒是由於TOV造成的。
電壓保護額定值（VPR）/允通電壓
這是SPD允許傳遞到受保護設備的最大電壓量，當然，它越低越好。 例如，受保護的設備可以承受最大800V的電壓。 如果SPD的VRP為1000V，則受保護的設備將被損壞或降級。
浪湧電流容量
它是浪湧事件期間SPD可以分流到地面的最大浪湧電流，並且是SPD壽命的指示器。 例如，在相同情況下，200kA SPD的壽命比100kA SPD更長。
標稱放電電流（In）
它是通過SPD的浪湧電流的峰值。 在15 In浪湧之後，SPD需要保持功能。 它是SPD穩健性的指標，它是SPD在安裝時的表現以及更接近現實生活情況的操作方案的度量。越高越好。
最大放電電流（Imax）
它是通過SPD的浪湧電流的峰值。 在1 Imax激增後，SPD需要保持功能。 通常，它是X的值的2-2.5時間。 它也是SPD穩健性的指標。 但它是一個不如In的重要參數，因為Imax是一個極端的測試，在實際情況下，浪湧通常不會有如此強大的能量。 對於此參數，越高越好。
短路電流額定值（SCCR）
它是元件或組件可承受的最大短路電流水平，越高越好。 Prosurge的主要SPD通過了UL標準的200kA SCCR測試，無需外部斷路器和保險絲，這是業內最佳性能。
電湧保護器件應用
電湧保護裝置廣泛應用於各種行業，特別是對於那些關鍵任務行業。 以下是Prosurge準備的電湧保護應用和解決方案列表。 在每個應用程序中，我們都會指出所需的SPD及其安裝位置。 如果您對任何應用程序感興趣，可以單擊並了解更多信息。
建造
太陽能/光伏系統
LED路燈
石油和加油站
電信
LED顯示屏
工業控制
CCTV系統
車輛充電系統
風力發電機
鐵路系統
總結
最後，我們來到本文的最後。 在本文中，我們將討論一些有趣的東西，如防雷，浪湧保護，浪湧和浪湧保護裝置。 我希望您已經了解了電湧保護裝置的基本知識。 但是，如果您想了解有關此主題的更多信息，我們的網站上有關於我們的電湧保護教育部分的其他文章。
本文的最後一個也是最重要的部分是向那些製作大量視頻，照片，文章以及有關浪湧保護主題的各種材料的公司表示感謝。 他們是我們行業的先行者。 受他們的啟發，我們也在貢獻我們的份額。
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