什么是防浪涌保护器？

防浪涌保护器（Surge Protective Device, 简称SPD）是一种用于电子设备雷电防护的重要装置，曾被称为“避雷器”或“过电压保护器”。其主要功能是限制进入电力线或信号传输线的瞬时过电压，将其控制在设备或系统可承受的范围内，同时泄放雷电流至地，以保护电子设备免受损坏。

防浪涌保护器的主要功能

1. 限制过电压
   在瞬时过电压发生时，通过非线性元件降低电压，避免设备因高电压而受损。

2. 泄流功能
   将大电流如雷电流通过接地系统引导入地，确保设备和系统的安全。

防浪涌保护器的基本元器件及其工作原理

1. 放电间隙

• 组成：由两根相距一定间隙的金属棒组成，一根连接电源相线或零线，另一根连接接地线。
• 工作原理：当瞬时过电压来临时，电弧击穿间隙，将过电压电荷引入大地。
• 改进型：角型间隙通过电动力和热气流上升作用提高灭弧性能。

2. 气体放电管

• 结构：由冷阴板封装在充满惰性气体（如氩气）的玻璃或陶瓷管中，可能含有助触发剂。
• 特点：
  • 可用于直流和交流电源。
  • 主要参数包括直流放电电压（Udc）、冲击放电电压（Up）、工频耐受电流（In）等。
• 选型建议：
  • 直流条件下：Udc ≥ 1.8U0（U0为直流电压）。
  • 交流条件下：Udc ≥ 1.44Un（Un为交流电压有效值）。

3. 压敏电阻

• 特点：
  • 以氧化锌为主材，具有良好的非线性特性和快速响应速度。
  • 通流容量大、常态泄漏电流小、残压低。
• 技术参数：
  • 压敏电压（UN）：应大于设备额定工作电压。
  • 残压比（K）：K = Ures / UN。
• 选型建议：残压需低于设备的耐受电压水平。

4. 抑制二极管

• 功能：箝位限压，用于多级保护电路的最后几级。
• 特点：
  • 响应时间极快（约10⁻¹¹秒）。
  • 适合保护低电压和高速信号设备。
• 技术参数：额定击穿电压、最大箝位电压、脉冲功率、最大泄漏电流等。

5. 扼流线圈

• 作用：用于抑制共模干扰信号（如雷电干扰），对差模信号影响较小。
• 设计要求：
  • 导线绝缘良好，防止匝间击穿。
  • 磁芯避免饱和，增强耐过电压能力。

6. 1/4波长短路器

• 原理：利用雷电波的低频特性和驻波理论设计，短路棒长度为信号频率的1/4波长。
• 特点：对工作信号阻抗高，对雷电波阻抗低，可泄放雷电能量。
• 缺点：带宽较窄，约为2%-20%，不适用于需要直流偏置的设备。

防浪涌保护器的基本电路

防浪涌保护器的电路设计因用途不同而多样化，其核心元件包括上述介绍的组件。通过合理的电路组合，可以实现不同性能的浪涌保护器。防雷工作者应根据实际需求研发出性能优良、性价比高的产品，以满足各种场景下的防护需求。

防浪涌保护器是防雷技术的重要组成部分，其设计需要综合考虑设备特性、安装环境和成本效益。合理选用元器件与电路设计可以显著提高设备和系统的可靠性，为现代电子系统的安全运行提供有力保障。