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如何正確選擇突波保護器(SPD)。
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    如何正確選擇突波保護器(SPD)。

    2025-04-17

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    突波保護器可以分為多少類?

    1型 (電壓開關型)

    • 功能:
      主要用於釋放直接或感應雷擊產生的大電流(10/350μs波形)。
      通常應用於建築物的主配電入口(從 LPZ0 到 LPZ1 的過渡區)。
    • 工作原理:

    正常狀態下阻抗高: 

    當沒有突波時,SPD 保持高阻抗狀態,不會影響電路。
    觸發時阻抗低:

    當突波電壓超過閾值(例如 4kV)時,內部氣體放電管 (GDT) 或火花隙會擊穿,形成低阻抗路徑,瞬間釋放數十千安培的電流。
    後續電弧熄滅: 突波消散後,GDT 透過其自恢復功能恢復至高阻抗狀態。

    • 核心組件:

    氣體放電管(GDT):透過惰性氣體的電離導電。
    火花隙:透過空氣擊穿放電,具有強大的電流處理能力(可超過 100kA)。

    類型 2 (限壓型)

    • 功能:

    防止感應雷擊和開關過電壓(8/20μs波形)。

    用於配電盤。

    • 工作原理:

    非線性阻抗特性: 

    當突波電壓上升時,內部壓敏電阻(MOV)阻抗急劇下降,將電壓箝位到安全等級(例如,Up ≤ 1.5kV)。

    連續放電: 

    MOV 可以重複釋放中等電流(20-40kA),但高電流可能會降低其效能。

     

    • 核心組件:

    金屬氧化物壓敏電阻(MOV):由氧化鋅(ZnO)顆粒組成,是一種電壓敏感半導體裝置。

    3 型(綜合防護或精細防護)

    • 功能

    快速響應:採用反應時間≤1ns的TVS二極體或MOV+TVS組合。

    超低箝位電壓(例如,Up ≤ 0.8kV),確保敏感設備的安全。

    核心組件:

    瞬態電壓抑制(TVS)二極體:利用 PN 接面雪崩效應實現極快的反應速度,但電流處理能力有限(

    選擇合適的突波保護器(SPD)至關重要。在不同的情況下該如何選擇?

    1.定義保護要求

    1.1 辨識突波源

    直接雷擊(例如,建築物被雷擊中):  需要 1 型 SPD(10/350μs 波形)。

    感應雷擊或開關過電壓(例如,電網波動、設備啟動/關閉): 需要 2 型或 3 型 SPD(8/20μs 波形)。

    1.2 確定保護區(LPZ)

    LPZ0 → LPZ1 區域(例如,主電源輸入):

     1 型或 1+2 型混合型 SPD。

    LPZ1 → LPZ2 區域(例如,樓層配電盤):

    2 型 SPD。

    LPZ2 → LPZ3 區域(例如,裝置前端):

    3 型或精密 SPD。

    2.關鍵參數選擇

    2.1最大連續工作電壓(Uc)

    2.1.1 必須高於系統的額定電壓(例如,對於 385V 系統,選擇 Uc ≥ 385V)。

    2.2.2 考慮網格波動(±10~20%)。

    2.2電壓保護等級(上)

    2.2.1 降低電壓可提供更好的保護,但必須與被保護設備的耐壓相符。

    2.2.2 一般規則:Up ≤ 設備耐壓的 80%(例如,如果設備可以承受 2.5kV,則選擇 Up ≤ 2.0kV)。

    2.3. 電流處理能力(I/Imax)

    • 類型 1:輸入 ≥ 12.5kA(10/350μs 波形)。
    • 類型 2:主配電盤:Imax ≥ 40kA (8/20μs)。

    子配電盤:Imax ≥ 20kA (8/20μs)。

    • 類型 3:輸入電流 ≥ 5kA(組合波)。

    2.4 回應時間

    標準SPD:≤25ns。

    對於精密設備,選擇速度較快的選項(例如,TVS 二極體,≤1ns)。

    3.按應用程式場景選擇

    3.1電源系統

    3.1.1 主配電盤:1+2 型混合式 SPD(例如,Imax = 100kA,Up ≤ 2.5kV)。

    3.1.2 子配電盤:2 型 SPD(例如,Imax = 40kA,Up ≤ 1.8kV)。

    3.1.3 設備端:3 型或插座式 SPD(例如,Up ≤ 1.2kV)。

    3.2 訊號/通信線路

    3.2.1 使用專用訊號 SPD,以匹配介面類型(例如,RJ45、RS485)。

    注意傳輸速率和插入損耗(如果您使用的是千兆網絡,請選擇高頻相容型號)。

    3.3 光電/直流系統

    選擇 Uc ≥ 1.2 × 系統最大電壓的直流湧浪保護器。