2.浪涌保護(hù)器
也叫防雷器，是一種為各種電力設(shè)備、儀器儀表、通訊線路等提供安全防護(hù)的裝置。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害。
從以下資料可以看出，浪涌保護(hù)器也是防雷器的一種，但是有很大的區(qū)別。
二、避雷器與浪涌保護(hù)器的比較
避雷器指建筑物避雷器，與避雷針、接地排等一起形成一個(gè)法拉第籠，防止建筑物被損壞，避雷器的基本原理是把雷擊電磁脈沖(LEMP)導(dǎo)入地進(jìn)行消解。但是為什么在安裝避雷器后仍有大量的建筑物及其里面的設(shè)備被雷擊損壞呢?
首先，避雷器的導(dǎo)線采用銅鐵合金，因此其導(dǎo)線性能是有限的，反應(yīng)速度僅為200微妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量達(dá)到最大值)為20微妙(uS)，也就是說LEMP的速度快于避雷器，這樣避雷器把第一次直擊雷導(dǎo)入地后，對(duì)于二次雷、三次雷往往反應(yīng)不過來，直接泄漏打在設(shè)備上。也就是說，避雷器對(duì)二次雷、三次雷幾乎不起作用。
其次，LEMP導(dǎo)入地后，會(huì)從地返回形成感應(yīng)雷。感應(yīng)雷會(huì)從所有含有金屬的導(dǎo)線上泄漏到設(shè)備(網(wǎng)線、電源線、信號(hào)線、傳輸線等)。由于避雷器是單向作用的，因此它對(duì)感應(yīng)雷不起作用，感應(yīng)雷可以直接打壞設(shè)備。更何況，導(dǎo)線部分往往不會(huì)安裝避雷器。
再次，浪涌只有20%來自雷擊等外部環(huán)境，80%來自系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行，避雷器對(duì)這80%是不起任何作用的。
根據(jù)分析來回答電涌保護(hù)器(SPD，有的稱浪涌保護(hù)器)和避雷器的區(qū)別：
1、應(yīng)用范圍不同(電壓)：避雷器范圍廣泛，有很多電壓等級(jí)，一般從0.4kV低壓到500kV超高壓都有(詳見樓上分析)，而SPD一般指1kV以下使用的過電壓保護(hù)器;
2、保護(hù)對(duì)象不同：避雷器是保護(hù)電氣設(shè)備的，而SPD浪涌保護(hù)器一般是保護(hù)二次信號(hào)回路或給電子儀器儀表等末端供電回路。
3、絕緣水平或耐壓水平不同：電器設(shè)備和電子設(shè)備的耐壓水平不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，過電壓保護(hù)裝置的殘壓應(yīng)與保護(hù)對(duì)象的耐壓水平匹配。
4、安裝位置不同：避雷器一般安裝在一次系統(tǒng)上，防止雷電波的直接侵入，保護(hù)架空線路及電器設(shè)備;而SPD浪涌保護(hù)器多安裝于二次系統(tǒng)上，是在避雷器消除了雷電波的直接侵入后，或避雷器沒有將雷電波消除干凈時(shí)的補(bǔ)充措施;所以避雷器多安裝在進(jìn)線處;SPD多安裝于末端出線或信號(hào)回路處。
5、通流容量不同：避雷器因?yàn)橹饕饔檬欠乐估纂娺^電壓,所以其相對(duì)通流容量較大;而對(duì)于電子設(shè)備，其絕緣水平遠(yuǎn)小于一般意義上的電器設(shè)備，故需要SPD對(duì)雷電過電壓和操作過電壓進(jìn)行防護(hù)，但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端，不會(huì)直接與架空線路連接，經(jīng)過上一級(jí)的限流作用，雷電流已經(jīng)被限制到較低值，這樣通流容量不大的SPD完全可以起到保護(hù)作用，通流值不重要，重要的是殘壓。)
6、其它絕緣水平、對(duì)參數(shù)的著眼點(diǎn)等也有較大差異。
7、浪涌保護(hù)器適用于低壓供電系統(tǒng)的精細(xì)保護(hù)，依據(jù)不同的交直流電源電床可選擇各種相應(yīng)的規(guī)格。電源浪涌保護(hù)器一精細(xì)由于終端設(shè)備離前級(jí)浪涌保護(hù)器距離較大，從而使得該線路上容易產(chǎn)生振蕩過電壓或感應(yīng)到其他過電壓。適用于終端設(shè)備的精細(xì)電源浪涌保護(hù)，與前級(jí)浪涌保護(hù)器配合使用，則保護(hù)效果更好。
8、避雷器主材質(zhì)多為氧化鋅（金屬氧化物變阻器中的一種），而浪涌保護(hù)器主材質(zhì)根據(jù)抗浪涌等級(jí)、分級(jí)防護(hù)（IEC61312）的不同是不一樣的，而且在設(shè)計(jì)上比普通防雷器精密得多。
9、從技術(shù)上來說，避雷器在響應(yīng)時(shí)間、限壓效果、綜合防護(hù)效果、抗老化特性等方面都達(dá)不到浪涌保護(hù)器的水平。
共同點(diǎn)：都能防止雷電過電壓
因?yàn)樯鲜鲈颍琒PD也就應(yīng)運(yùn)而生。
SPD的原理是把LEMP轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行消解，由于不是導(dǎo)通式，反應(yīng)速度非�？欤傻陀诩{秒，可以有效防止二次雷和三次雷。SPD分為電源SPD，精密儀器SPD，數(shù)字線路SPD，而且也是雙向作用的，因此可以有效防止感應(yīng)雷。因此，IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在安裝避雷器的同時(shí)應(yīng)該加上SPD，以形成防雷的雙保險(xiǎn)。
此外，SPD對(duì)于內(nèi)部的80%的浪涌也能起到有效抑制作用，這是避雷器所不能做到的。
總體上講，避雷器是專門針對(duì)電氣設(shè)備免受雷電沖擊波所設(shè)置的防護(hù)設(shè)備，而浪涌保護(hù)器是比避雷器更先進(jìn)的防護(hù)設(shè)備，除開雷電沖擊波，還可以極大程度消弱電力系統(tǒng)自身所產(chǎn)生的其它破壞性浪涌沖擊。在用電單位高壓進(jìn)線系統(tǒng)（10KV及以上）已裝設(shè)避雷器的情況下，在低壓系統(tǒng)中就應(yīng)裝設(shè)防護(hù)功能更精密的浪涌保護(hù)器。
三、避雷器運(yùn)用與說明
1、線路避雷器防雷的基本原理
雷擊桿塔時(shí)，一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。
雷擊桿塔時(shí)塔頂電位迅速提高，其電位值為
Ut=iRd L.di/dt (1)
式中 i——雷電流；
Rd——沖擊接地電阻；
L.di/dt——暫態(tài)分量。
當(dāng)塔頂電位Ut與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位U1的差值超過絕緣子串50的放電電壓時(shí)，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。即Ut-U1＞U50，如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響，則為Ut-U1 Um＞U50。因此，線路的耐雷水平與3個(gè)重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的50放電電壓、雷電流強(qiáng)度和塔體的沖擊接地電阻。一般來說，線路的50放電電壓是一定的，雷電流強(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān)，不加裝避雷器時(shí)，提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻，在山區(qū)，降低接地電阻是非常困難的，這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。
加裝避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。
以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法，在平原地帶相對(duì)較容易，對(duì)于山區(qū)桿塔，則往往在4個(gè)塔腳部位采用較長的輻射地線或打深井加降阻劑，以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率，在工頻狀態(tài)下接地電阻會(huì)有所下降。但遭受雷擊時(shí)，因接地線過長會(huì)有較大的附加電感值，雷電過電壓的暫態(tài)分量L.di/dt會(huì)加在塔體電位上，使塔頂電位大大提高，更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡(luò)，反而使線路的耐雷水平下降。因?yàn)榫�路避雷器具有鉗電位作用，對(duì)接地電阻要求不太嚴(yán)格，對(duì)山區(qū)線路防雷比較容易實(shí)現(xiàn)。
2 線路避雷器使用及動(dòng)作情況
淄博電業(yè)局管轄的110kV龍博1線和35kV南黑線、炭謝線位于丘陵和山地，多年來經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)110kV龍博1線在1989～1996年共發(fā)生5次雷擊掉閘，35kV南黑線、炭謝線分別在1994～1997年各發(fā)生6次雷擊掉閘，雖然采取了各種措施，效果均不明顯。1997年在易遭雷擊的龍博1線62～64號(hào)和南黑線87、89、90號(hào)及炭謝線51號(hào)分別裝設(shè)了7組共20只線路型氧化鋅避雷器，安裝方式是在龍博1線和南黑線各懸掛3組9只，在炭謝線51號(hào)上相和下相各懸掛1只(該桿不久前遭雷擊)，經(jīng)過2個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)，線路未發(fā)生故障及掉閘事故。
3 避雷器的選型及安裝維護(hù)
線路避雷器有2種類型，即帶串聯(lián)間隙和無串聯(lián)間隙2種，因運(yùn)行方式不同和電站避雷器相比在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有所區(qū)別。
線路避雷器安裝時(shí)應(yīng)注意：(1)選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔，最好在兩側(cè)相臨桿塔上同時(shí)安裝；(2)垂直排列的線路可只裝上下2相；(3)安裝時(shí)盡量不使避雷器受力，并注意保持足夠的安全距離；(4)避雷器應(yīng)順桿塔單獨(dú)敷設(shè)接地線，其截面不小于25mm2，盡量減小接地電阻的影響。
投運(yùn)后進(jìn)行必要的維護(hù)：(1)結(jié)合停電定期測(cè)量絕緣電阻，歷年結(jié)果不應(yīng)明顯變化；(2)檢查并記錄計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況；(3)對(duì)其緊固件進(jìn)行擰緊，防止松動(dòng)；(4)5a拆回，進(jìn)行1次直流1mA及75參考電壓下泄漏電流測(cè)量。
四、 浪涌保護(hù)器設(shè)計(jì)原理、特性、運(yùn)用范疇
設(shè)計(jì)原理
在最常見的浪涌保護(hù)器中，都有一個(gè)稱為金屬氧化物變阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，用來轉(zhuǎn)移多余的電壓。如下圖所示，MOV將火線和地線連接在一起。
MOV由三部分組成：中間是一根金屬氧化物材料，由兩個(gè)半導(dǎo)體連接著電源和地線。
這些半導(dǎo)體具有隨著電壓變化而改變的可變電阻。當(dāng)電壓低于某個(gè)特定值時(shí)，半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生極高的電阻。反之，當(dāng)電壓超過該特定值時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生變化，半導(dǎo)體電阻會(huì)大幅降低。如果電壓正常，MOV會(huì)閑在一旁。而當(dāng)電壓過高時(shí)，MOV可以傳導(dǎo)大量電流，消除多余的電壓。隨著多余的電流經(jīng)MOV轉(zhuǎn)移到地線，火線電壓會(huì)恢復(fù)正常，從而導(dǎo)致MOV的電阻再次迅速增大。按照這種方式，MOV僅轉(zhuǎn)移電涌電流，同時(shí)允許標(biāo)準(zhǔn)電流繼續(xù)為與浪涌保護(hù)器連接的設(shè)備供電。打個(gè)比方說，MOV的作用就類似一個(gè)壓敏閥門，只有在壓力過高時(shí)才會(huì)打開。
另一種常見的浪涌保護(hù)裝置是氣體放電管。這些氣體放電管的作用與MOV相同 ——它們將多余的電流從火線轉(zhuǎn)移到地線，通過在兩根電線之間使用惰性氣體作為導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)此功能。當(dāng)電壓處于某一特定范圍時(shí)，該氣體的組成決定了它是不良導(dǎo)體。如果電壓出現(xiàn)浪涌并超過這一范圍，電流的強(qiáng)度將足以使氣體電離，從而使氣體放電管成為非常良好的導(dǎo)體。它會(huì)將電流傳導(dǎo)至地線，直到電壓恢復(fù)正常水平，隨后它又會(huì)變成不良導(dǎo)體。
這兩種方法都是采用并聯(lián)電路設(shè)計(jì)——多余的電壓從標(biāo)準(zhǔn)電路流入另一個(gè)電路。有幾種浪涌保護(hù)器產(chǎn)品使用串聯(lián)電路設(shè)計(jì)抑制電涌——它們不是將多余的電流分流到另一條線路，而是通過降低流過火線的電量�；旧险f，這些抑制器在檢測(cè)到高電壓時(shí)會(huì)儲(chǔ)存電能，隨后再逐漸釋放它們。制造這種保護(hù)器的公司解釋說該方法可以提供更好的保護(hù)，因?yàn)樗磻?yīng)速度更快，并且不會(huì)向地線分流，但另一方面，這種分流可能會(huì)干擾建筑物的電力系統(tǒng)。
抑制二極管：抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動(dòng)作響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作多級(jí)保護(hù)電路中的最末幾級(jí)保護(hù)元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α為非線性系數(shù)，對(duì)于齊納二極管α=7～9，在雪崩二極管α=5～7.
抑制二極管的技術(shù)參數(shù)主要有 ：
（1）額定擊穿電壓，它是指在指定反向擊穿電流（常為lma）下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V～4.7V范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V～200V范圍內(nèi)。
（2）最大箝位電壓：它是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時(shí)，其兩端出現(xiàn)的最高電壓。
（3）脈沖功率：它是指在規(guī)定的電流波形（如10/1000μs）下，管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積。
（4）反向變位電壓：它是指管子在反向泄漏區(qū)，其兩端所能施加的最大電壓，在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯高于被保護(hù)電子系統(tǒng)的最高運(yùn)行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于弱導(dǎo)通狀態(tài)。
（5）最大泄漏電流：它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的最大反向電流。
（6）響應(yīng)時(shí)間：10-11us
作為輔助元件，有些浪涌保護(hù)器還配有內(nèi)置保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲是一種電阻器，當(dāng)電流低于某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，它的導(dǎo)電性能非常好。反之，當(dāng)電流超過了可接受的標(biāo)準(zhǔn)，電阻產(chǎn)生的熱量會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲，從而切斷電路。如果MOV不能抑制電涌，過高的電流將燒斷保險(xiǎn)絲，保護(hù)連接的設(shè)備。該保險(xiǎn)絲只能使用一次，一旦燒斷就需要更換。
SPD前端熔斷器應(yīng)根據(jù)避雷器廠家的參數(shù)安裝。
如廠家沒有規(guī)定，一般選用原則：
根據(jù)（浪涌保護(hù)器的最大保險(xiǎn)絲強(qiáng)度A）和（所接入配電線路最大供電電流B）來確定（開關(guān)或熔斷器的斷路電流C）。
確定方法：
當(dāng)：B>A時(shí) C小于等于A
當(dāng)：B＝A時(shí) C小于A或不安裝C
當(dāng)：B
在電子設(shè)計(jì)中，浪涌主要指的是電源(只是主要指電源)剛開通的那一瞬息產(chǎn)生的強(qiáng)力脈沖,由于電路本身的非線性有可能有高于電源本身的脈沖;或者由于電源或電路中其它部分受到本身或外來尖脈沖干擾叫做浪涌。它很可能使電路在浪涌的一瞬間燒壞,如PN結(jié)電容擊穿,電阻燒斷等等。 而浪涌保護(hù)就是利用非線性元器件對(duì)高頻(浪涌)的敏感設(shè)計(jì)的保護(hù)電路,簡單而常用的是并聯(lián)大小電容和串聯(lián)電感。
浪涌保護(hù)器（SPD）的分類
按工作原理分：
（1）開關(guān)型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過電壓時(shí)，其阻抗就突變?yōu)榈椭担试S雷電流通過。用作此類裝置時(shí)器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。
（2）限壓型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會(huì)不斷減小，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性。用作此類裝置的器件有：氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。
（3）分流型或扼流型
分流型：與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián)，對(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對(duì)正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。
扼流型：與被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián)，對(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對(duì)正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。 用作此類裝置的器件有：扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等。
按用途分：
（1）電源保護(hù)器：交流電源保護(hù)器、直流電源保護(hù)器、開關(guān)電源保護(hù)器等。
（2）信號(hào)保護(hù)器：低頻信號(hào)保護(hù)器、高頻信號(hào)保護(hù)器、天饋保護(hù)器等。
浪涌保護(hù)器及其應(yīng)用
1、浪涌電壓
電路在遭雷擊和在接通、斷開電感負(fù)載或大型負(fù)載時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生很高的操作過電壓，這種瞬時(shí)過電壓（或過電流）稱為浪涌電壓（或浪涌電流），是一種瞬變干擾：例如直流6V繼電器線圈斷開時(shí)會(huì)出現(xiàn)300V～600V的浪涌電壓；接通白熾燈時(shí)會(huì)出現(xiàn)8～10倍額定電流的浪涌電流；當(dāng)接通大型容性負(fù)載如補(bǔ)償電容器組時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)大的浪涌電流沖擊，使得電源電壓突然降低；當(dāng)切斷空載變壓器時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高達(dá)額定電壓8～10倍的操作過電壓。浪涌電壓現(xiàn)象日趨嚴(yán)重地危及自動(dòng)化設(shè)備安全工作，消除浪涌噪聲干擾、防止浪涌損害一直是關(guān)系到自動(dòng)化設(shè)備安全可靠運(yùn)行的核心問題�，F(xiàn)代電子設(shè)備集成化程度在不斷提高，但是它們的抗御浪涌電壓能力卻在下降。在多數(shù)情況下，浪涌電壓會(huì)損壞電路及其部件，其損壞程度與元器件的耐壓強(qiáng)度密切相關(guān)，并且與電路中可以轉(zhuǎn)換的能量相關(guān)。
為了避免浪涌電壓擊毀敏感的自動(dòng)化設(shè)備，必須使出現(xiàn)這種浪涌電壓的導(dǎo)體在非常短的時(shí)間內(nèi)同電位均衡系統(tǒng)短接（引入大地）。在其放電過程中，放電電流可以高達(dá)幾千安，與此同時(shí)，人們往往期待保護(hù)單元在放電電流很大時(shí)也能將輸出電壓限定在盡可能低的數(shù)值上。因此，空氣火花間隙、充氣式過電壓放電器、壓敏電阻、雪崩二極管、TVS（Transientvoltagesuppressor）、FLASHTRAB、VALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件，是單獨(dú)或以組合電路形式被應(yīng)用到被保護(hù)電路中，因?yàn)槊總�(gè)元器件有其各自不同的特性，并且具有不同的性能：放電能力；響應(yīng)特性；滅弧性能；限壓精度。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合以及設(shè)備對(duì)浪涌電壓保護(hù)的要求，可根據(jù)各類產(chǎn)品的特性來組合出符合應(yīng)用要求的過電壓保護(hù)系統(tǒng)。
2、浪涌電壓吸收器
浪涌噪聲常用浪涌吸收器進(jìn)行抑制，常用的浪涌吸收器有：
（1）氧化鋅壓敏電阻
氧化鋅壓敏電阻是以氧化鋅為主體材料制成的壓敏電阻，其電壓非線性系數(shù)高，容量大、殘壓低、漏電流小、無續(xù)流、伏安特性對(duì)稱、電壓范圍寬、響應(yīng)速度快、電壓溫度系數(shù)小，且具有工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛使用的浪涌電壓保護(hù)器件。適用于交流電源電壓的浪涌吸收、各種線圈、接點(diǎn)間浪涌電壓吸收及滅弧，三極管、晶閘管等電力電子器件的浪涌電壓保護(hù)。
（2）R、C、D組合浪涌吸收器
R、C、D組合浪涌吸收器比較適用于直流電路，可根據(jù)電路的特性對(duì)器件進(jìn)行不同的組合，如圖1（a）適用于高電平直流控制系統(tǒng)，而圖1（b）中采用齊納穩(wěn)壓管或雙向二極管，適用于正反向需要保護(hù)的電路。
圖1R、C、D浪涌保護(hù)器 (a)單向保護(hù)(b)雙向保護(hù)
圖2TVS電壓（電流）時(shí)間特性
（3）瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）
當(dāng)TVS兩極受到反向高能量沖擊時(shí)，它能以10－12s級(jí)的速度，將其兩極間的阻抗由高變低，吸收高達(dá)數(shù)kW的浪涌功率，使兩極的電位箝位于預(yù)定值，有效地保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備中的元器件免受浪涌脈沖的損害。TVS具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓容易控制、體積小等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備等領(lǐng)域。
①TVS的特性
其正向特性與普通二極管相同，反向特性為典型的PN結(jié)雪崩器件。圖2是TVS的電流－時(shí)間和電壓－時(shí)間曲線。在浪涌電壓的作用下，TVS兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VWM上升到擊穿電壓Vbr而被擊穿。隨著擊穿電流的出現(xiàn)，流過TVS的電流將達(dá)到峰值脈沖電流IPP，同時(shí)在其兩端的電壓被箝位到預(yù)定的最大箝位電壓VC以下。其后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復(fù)到初態(tài)，這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率，保護(hù)電子元器件的過程。
②TVS與壓敏電阻的比較
目前，國內(nèi)不少需要進(jìn)行浪涌保護(hù)的設(shè)備上應(yīng)用壓敏電阻較為普遍，TVS與壓敏電阻性能比較如表1所示：
表1TVS與壓敏電阻的比較
參數(shù) TVS 壓敏電阻
反應(yīng)速度 10－12s 50×10－9s
是否老化 否 是
最高使用溫度 175℃ 115℃
器件極性 單雙極性 單極性
反向漏電流 5μA 200μA
箝位因子VC/Vbr 不大于15 最大7～8
封閉性質(zhì) 密封 透氣
價(jià)格 較貴 便宜
3、綜合浪涌保護(hù)系統(tǒng)組合
3.1三級(jí)保護(hù)
自動(dòng)控制系統(tǒng)所需的浪涌保護(hù)應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行綜合考慮，針對(duì)自動(dòng)控制裝置的特性，應(yīng)用于該系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器基本上可以分為三級(jí)，對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的供電設(shè)備來說，需要雷擊電流放電器、過壓放電器以及終端設(shè)備保護(hù)器。數(shù)據(jù)通信和測(cè)控技術(shù)的接口電路，比各終端的供電系統(tǒng)電路顯然要靈敏得多，所以必須對(duì)數(shù)據(jù)接口電路進(jìn)行細(xì)保護(hù)。
自動(dòng)化裝置的供電設(shè)備的第一級(jí)保護(hù)采用的是雷擊電流放電器，它們不是安裝在建筑物的進(jìn)口處，就是在總配電箱里。為保證后續(xù)設(shè)備不承受太高的殘壓，必須根據(jù)被保護(hù)范圍的性質(zhì)，在下級(jí)配電設(shè)施中安裝過電壓放電器，作為二級(jí)保護(hù)措施。第三級(jí)保護(hù)是為了保護(hù)儀器設(shè)備，采取的方法是，把過電壓放電器直接安裝在儀器的前端。自動(dòng)控制系統(tǒng)三級(jí)保護(hù)布置如圖3所示。在不同等級(jí)的放電器之間，必須遵守導(dǎo)線的最小長度規(guī)定。供電系統(tǒng)中雷擊電流放電器與過壓放電器之間的距離不得小于10m，過壓放電器同儀器設(shè)備保護(hù)裝置之間的導(dǎo)線距離則不應(yīng)小于5m（即一級(jí)SPD與二級(jí)SPD連接線路間距至少10米，二級(jí)SPD與三級(jí)SPD連接線路間距至少5米）。
3.2三級(jí)保護(hù)器件
（1）充有惰性氣體的過電壓放電器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛的一級(jí)浪涌保護(hù)器件。充有惰性氣體過電壓放電器，一般構(gòu)造的這類放電器可以排放20kA（8/20μs）或者2.5kA（10/350μs）以內(nèi)的瞬變電流。氣體放電器的響應(yīng)時(shí)間處于ns范圍，被廣泛地應(yīng)用于遠(yuǎn)程通信范疇。該器件的一個(gè)缺點(diǎn)是它的觸發(fā)特性與時(shí)間相關(guān)，其上升時(shí)間的瞬變量同觸發(fā)特性曲線在幾乎與時(shí)間軸平行的范圍里相交。因此保護(hù)電平將同氣體放電器額定電壓相近。而特別快的瞬變量將同觸發(fā)曲線在十倍于氣體放電器額定電壓的工作點(diǎn)相交，也就是說，如果某個(gè)氣體放電器的最小額定電壓90V，那么線路中的殘壓可高達(dá)900V。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是可能會(huì)產(chǎn)生后續(xù)電流。在氣體放電器被觸發(fā)的情況下，尤其是在阻抗低、電壓超過24V的電路中會(huì)出現(xiàn)下列情況：即原來希望維持幾個(gè)ms的短路狀態(tài)，會(huì)因?yàn)樵摎怏w放電器繼續(xù)保持下去，由此引起的后果可能是該放電器在幾分之一秒的時(shí)間內(nèi)爆碎。所以在應(yīng)用氣體放電器的過電壓保護(hù)電路中應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)熔斷器，使得這種電路中的電流很快地被中斷。
圖3放電器分布圖
（2）壓敏電阻被廣泛作為系統(tǒng)中的二級(jí)保護(hù)器件，因壓敏電阻在ns時(shí)間范圍內(nèi)具有更快的響應(yīng)時(shí)間，不會(huì)產(chǎn)生后續(xù)電流的問題。在測(cè)控設(shè)備的保護(hù)電路中，壓敏電阻可用于放電電流為2.5kA～5kA（8/20μs）的中級(jí)保護(hù)裝置。壓敏電阻的缺點(diǎn)是老化和較高的電容問題，老化是指壓敏電阻中二極管的PN部分，在通常過載情況下，PN結(jié)會(huì)造成短路，其漏電流將因此而增大，其值的大小取決于承載的頻繁程度。其應(yīng)用于靈敏的測(cè)量電路中將造成測(cè)量失真，并且器件易發(fā)熱。壓敏電阻大電容問題使它在許多場(chǎng)合不能應(yīng)用于高頻信息傳輸線路，這些電容將同導(dǎo)線的電感一起形成低通環(huán)節(jié)，從而對(duì)信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的阻尼作用。不過，在30kHz以下的頻率范圍內(nèi)，這一阻尼作用是可以忽略的。
（3）抑制二極管一般用于高靈敏的電子電路，其響應(yīng)時(shí)間可達(dá)ps級(jí)，而器件的限壓值可達(dá)額定電壓的1.8倍。其主要缺點(diǎn)是電流負(fù)荷能力很弱、電容相對(duì)較高，器件自身的電容隨著器件額定電壓變化，即器件額定電壓越低，電容則越大，這個(gè)電容也會(huì)同相連的導(dǎo)線中的電感構(gòu)成低通環(huán)節(jié)，而對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生阻尼作用，阻尼程度與電路中的信號(hào)頻率相關(guān)。
五、 參考依據(jù)與文獻(xiàn)
1. IEC61643-12：2002 電涌保護(hù)器(SPD)第12部分：連接于低壓電力系統(tǒng)的電涌保護(hù)器——選型和應(yīng)用原則。
2. IEC61643-1:1998，IDT ：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器（SPD）第一部分：性能要求和試驗(yàn)方法
3.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50057-94）工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)局部修訂公告 第24號(hào)
4.中國氣象局第3號(hào)令《防雷減災(zāi)管理辦法》
