電涌起因、后果基礎(chǔ)知識

1、電涌起因、后果電涌起因、后果電涌電壓現(xiàn)象描述方法描述方法高高 電電 壓壓（數(shù)千伏）（數(shù)千伏）極極 短短 時時 間間（數(shù)微秒）（數(shù)微秒）時時 間間電壓電壓標(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)波形幅度幅度千伏（千伏（kV）或或千安（千安（kA）上升時上升時間間衰減時間衰減時間n10/350s電流波形：電涌保護(hù)器的通流能力直擊雷防護(hù)系統(tǒng)的通流能力n1.2/50s電壓波形n8/20s電流波形：終端設(shè)備的耐過壓能力電涌產(chǎn)生的原因靜電 ESD 核暴電磁脈沖 NEMP雷電工業(yè)操作造成的電雷電現(xiàn)象先導(dǎo)先導(dǎo)回?fù)艋負(fù)舴烹婋娏鞣烹婋娏髅}沖電流：最高至 200 kA平均峰值電流 = 25 - 30 kA一次雷擊中包含了多次放電典型上升時間：

2、大約 10 s避雷針提供的保護(hù)避雷針避雷針先導(dǎo)先導(dǎo)d=閃擊距離閃擊距離滾滾 球球保護(hù)區(qū)域保護(hù)區(qū)域被保護(hù)被保護(hù)設(shè)備設(shè)備雷電的二次效應(yīng)途徑途徑直擊直擊架空線路架空線路與無線通訊的與無線通訊的耦合耦合直擊直擊架空線路架空線路直擊雷直擊雷地電位地電位升高升高地電位升高地電位升高通過電磁耦合通過電磁耦合-雷電電流 20 kA/us（中等強(qiáng)度）-雷擊點(diǎn)距設(shè)備 100 米-回路面積 10 平方米則感應(yīng)電壓可達(dá)400V結(jié)論結(jié)論1、由雷電造成的電涌、由雷電造成的電涌 2、范圍： 雷擊點(diǎn)數(shù)公里內(nèi)3、電壓幅值：kV 級4、脈沖電流： kA 級工業(yè)電涌開關(guān)操作造成的過電壓 電氣線路的開/關(guān) (斷路器，熔斷器，繼電器，

3、馬達(dá)等.)其他過電壓射頻干擾 (電子線路.)諧波 ( 配電系統(tǒng).)相/地線故障 ( IT系統(tǒng).)中性點(diǎn)故障雷電電涌對設(shè)備的影響設(shè)備燒毀設(shè)備燒毀 (部分或全部部分或全部)設(shè)備性能不穩(wěn)定設(shè)備性能不穩(wěn)定設(shè)備加速老化設(shè)備加速老化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)處理設(shè)備故障的原因造成數(shù)據(jù)處理設(shè)備故障的原因基本概念、元件及其比較基本概念、元件及其比較設(shè)備設(shè)備防雷和電涌保護(hù) 唯一“可控”的參數(shù)干擾干擾 耦合耦合 電磁兼容原理電磁兼容原理電涌保護(hù)電涌保護(hù)的方式根除 采用光纖電纜抑制 電涌保護(hù)預(yù)防 雷電探測器術(shù)語術(shù)語SPD : 電涌保護(hù)元件 瞬態(tài)電涌電壓抑制器 (TVSS)，避雷 器，削雷器，雷電吸收器LPS : 防雷系統(tǒng)LP

4、Z : 雷電防護(hù)區(qū) LEMP : 雷電電磁脈沖定義定義 對雷電或開關(guān)操作引起的電涌，（對設(shè)備）提供保護(hù)的元件 將電涌電壓限制在與被保護(hù)終端設(shè)備耐壓等級相匹配的水平電涌保護(hù)元件三種基本類型三種基本類型氣體放電管 (GDT)金屬氧化物壓敏電阻 (MOV)雪崩二極管 (ABD)氣體放電管 管 型技術(shù)的演變 空氣火花間隙空氣火花間隙氣體放電管氣體放電管封閉式火花間隙封閉式火花間隙3極氣體放電管極氣體放電管氣體放電管直流點(diǎn)火電壓直流點(diǎn)火電壓輝光電壓輝光電壓弧光電壓弧光電壓主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù) DC點(diǎn)火電壓點(diǎn)火電壓 (100 V/s)90-600V (2500 V) 脈沖點(diǎn)火電壓脈沖點(diǎn)火電壓 (1 k

5、V/s)300-1200V 放電電流放電電流 (10 x 8/20s)2.5 - 20 kA (150 kA) 技術(shù)技術(shù)陶瓷或玻璃金屬陶瓷或玻璃金屬 絕緣電阻絕緣電阻 1 GOhm 極數(shù)極數(shù) 2- 或或 3 失效模式失效模式 外部短路機(jī)構(gòu)外部短路機(jī)構(gòu) 安裝安裝 卡式卡式, SMD, PCB 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) ITU-T K12簡化動作過程簡化動作過程點(diǎn)火電壓與點(diǎn)火電壓與dV/dt壓敏電阻導(dǎo)通機(jī)理導(dǎo)通機(jī)理壽命壽命雪崩二極管半導(dǎo)體技術(shù) (雪崩) 嵌位特性 2極、3極3種元件性能比較氣體放電管氣體放電管壓敏電阻壓敏電阻二極管二極管電壓電壓90-2500V15-1000V5-200V放電電流放電電流 8/20

6、us10KA2KA100A響應(yīng)時間響應(yīng)時間500ns50ns1ns絕緣電阻絕緣電阻10 G Ohms20 M Ohms20 M Ohms電容電容2 pf1 nF0.5 nF精確度精確度15%10%5%壽命壽命 10 年老化一般失效模式失效模式通過外部短路熱擊穿短路應(yīng)用要求、選擇網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)交流電力交流電力電訊電訊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)無線通訊無線通訊希望達(dá)到的性能希望達(dá)到的性能放電電流放電電流極高/高中低中/高保護(hù)電平保護(hù)電平中高高中跟隨電流跟隨電流應(yīng)避免無關(guān)無關(guān)無關(guān)電容電容無關(guān)低低/極低極低失效模式失效模式開路短路短路短路網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)交流電力交流電力電訊電訊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)無線通訊無線通訊優(yōu)選元件優(yōu)選元件壓敏電阻，帶脫扣

7、機(jī)構(gòu)氣體放電管/嵌位二極管氣體放電管/嵌位二極管氣體放電管原因原因放電電流高無跟隨電流優(yōu)越的保護(hù)電平優(yōu)越的保護(hù)電平優(yōu)越的高頻性能應(yīng)用要求、選擇氣體放電管氣體放電管 電訊/數(shù)據(jù)線的主要保護(hù)元件 無線通訊保護(hù)壓敏電阻壓敏電阻 交流電源保護(hù)元件二極管二極管 電訊/數(shù)據(jù)線二級保護(hù)元件動作過程及功能外部網(wǎng)絡(luò)外部網(wǎng)絡(luò)被保護(hù)被保護(hù)終端終端電涌保護(hù)器必須為被保護(hù)設(shè)備提供：電涌保護(hù)器必須為被保護(hù)設(shè)備提供： 盡可能低的保護(hù)電平 與實(shí)際雷電危險程度相符的放電電流能力 對設(shè)備正常運(yùn)行，盡可能低的接入干擾基本防護(hù)方法基本防護(hù)方法電子信息系統(tǒng)綜合防護(hù)示意圖全方位保護(hù)全方位保護(hù)示意圖示意圖電涌保護(hù)電涌保護(hù)器器電涌電壓電涌電壓風(fēng)險分析風(fēng)險分析確定電涌的風(fēng)險及程度確定電涌的風(fēng)險及程度外部線路確定外部線路確定確定電涌的所有通道確定電涌的所有通道元件的選擇元件的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇適用的元件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇適用的元件元件在