安科瑞秋季补习班之：避雷器与浪涌保护器的区别？

浅谈避雷器与浪涌保护器的区别

  近年来，随着现代化水平的不断提高，民用建筑物内安装的电子信息设备和计算机设备越来越多，电子信息设备一般工作电压较低，耐压水平也很低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，因此设有信息系统设备的民用建筑物，除应考虑防直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲（浪涌）的防护措施。

引言

  雷电灾害是最严重的自然灾害之一，全世界每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失不计其数。随着电子、微电子集成化设备的大量应用，雷电过电压和雷击电磁脉冲所造成的系统和设备的损坏越来越多。因此，尽快解决建筑物和电子信息系统雷电灾害防护问题显得十分重要。建立完善的雷电浪涌过电压保护措施是电气工程设计的重要组成部分，为此本文从浪涌的危害、浪涌保护器的分类选型、浪涌的标准进行了全面的介绍。 

01浪涌保护器

1.1 浪涌保护器的简介
  浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路、低压电气线路提供安全防护的电子装置。适用于交流50/60Hz，额定电压380V的供电系统或光伏系统，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过电压的电涌进行保护，满足家庭住宅、第三产业及工业领域电涌保护的要求，具有相对相，相对地，相对中线，中线对地及其组合等保护模式。
1.2 基本元器件
1.2.1 放电间隙(又称保护间隙):
  它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线(N)相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点是灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。
1.2.2 气体放电管:
  它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的，气体放电管的技术参数主要有:直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(一般情况下Up≈(2~3)Udc;工频耐受电流In;冲击耐受电流Ip;绝缘电阻R(>109Ω);极间电容(1-5PF)，气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下:在直流条件下使用:Udc≥1.8U0(U0为线路正常工作的直流电压)，在交流条件下使用:U dc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)
1.2.3 压敏电阻
  它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好(I=CUα中的非线性系数α)，通流容量大(~2KA/cm2)，常态泄漏电流小(10-7~10-6A)，残压低(取决于压敏电阻的工作电压和通流容量)，对瞬时过电压响应时间快(~10-8s)，无续流。压敏电阻的技术参数主要有:压敏电压(即开关电压)UN；参考电压Ulma;残压Ures;残压比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏电流;响应时间。
  压敏电阻的使用条件有::UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0为工频电源额定电压)；最小参考电压:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流条件下使用)；Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流条件下使用，Uac为交流工作电压)；压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。
1.2.4 抑制二极管
  抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示:I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7~9，在雪崩二极管α=5~7.

02避雷器

2.1 避雷器的简介
  用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害，并限制续流时间，也常限制续流赋值的一种电器。避雷器有时也称为过电压保护器，过电压限制器。
2.2 避雷器的特性
2.2.1 氧化锌避雷器的通流能力大
  这主要体现在避雷器具有吸收各种雷电过电压、工频暂态过电压、操作过电压的能力。
2.2.2 氧化锌避雷器的保护特性优异
  氧化锌避雷器是用来保护电力系统中各种电器设备免受过电压损坏的电器产品，具有良好保护性能。因为氧化锌阀片的非线性伏安特性十分优良，使得在正常工作电压下仅有几百微安的电流通过，便于设计成无间隙结构，使其具备保护性能好、重量轻、尺寸小的特征。当过电压侵入时，流过阀片的电流迅速增大，同时限制了过电压的幅值，释放了过电压的能量，此后氧化锌阀片又恢复高阻状态，使电力系统正常工作。
2.2.3 氧化锌避雷器的密封性能良好
  避雷器元件采用老化性能好、气密性好的优良复合外套，采用控制密封圈压缩量和增涂密封胶等措施，陶瓷外套作为密封材料，确保密封可靠，使避雷器的性能稳定。
2.2.4 氧化锌避雷器的机械性能
  主要考虑以下三方面因素:
  ⑴承受的地震力;
  ⑵作用于避雷器上的最大风压力
  ⑶避雷器的顶端承受导线的最大允许拉力。
2.2.5 氧化锌避雷器的良好的解污秽性能
  无间隙氧化锌避雷器具有较高的耐污秽性能。
  目前国家标准规定的爬电比距等级为:
  ⑴II级 中等污秽地区:爬电比距20mm/kv
  ⑵III级 重污秽地区:爬电比距25mm/kv
  ⑶IV级 特重污秽地区:爬电比距31mm/kv
2.2.6 氧化锌避雷器的高运行可靠性
  长期运行的可靠性取决于产品的质量，及对产品的选型是否合理。影响它的产品质量主要有以下三方面:
  A 避雷器整体结构的合理性;
  B 氧化锌阀片的伏安特性及耐老化特性
  C 避雷器的密封性能。
2.2.7 工频耐受能力
  由于电力系统中如单相接地、长线电容效应以及甩负荷等各种原因，会引起工频电压的升高或产生幅值较高的暂态过电压，避雷器具有在一定时间内承受一定工频电压升高能力。

03避雷器与浪涌保护器的区别

3.1 应用领域上讲可从电压等级来分
  避雷器的额定电压以﹤3kV到1000kV，低压0.28kV，0.5kV。
  浪涌保护器的额定电压≦1.2kV、380、220~10V~5V。
3.2 保护对象不同
  避雷器是保护电气设备的，而SPD浪涌保护器一般是保护二次信号回路或给电子仪器仪表等末端供电回路。
3.3 绝缘水平或耐压水平不同
  电器设备和电子设备的耐压水平不在一个数量级上，过电压保护装置的残压应与保护对象的耐压水平匹配。
3.4 安装位置不同
  避雷器一般安装在一次系统上，防止雷电波的直接侵入，保护架空线路及电器设备;而SPD浪涌保护器多安装于二次系统上，是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后，或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施;所以避雷器多安装在进线处;SPD多安装于末端出线或信号回路处。
3.5 通流容量不同
  避雷器因为主要作用是防止雷电过电压,所以其相对通流容量较大;而对于电子设备，其绝缘水平远小于一般意义上的电器设备，故需要SPD对雷电过电压和操作过电压进行防护，但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端，不会直接与架空线路连接，经过上一级的限流作用，雷电流已经被限制到较低值，这样通流容量不大的SPD完全可以起到保护作用，通流值不重要，重要的是残压。)
3.6  其它绝缘水平、对参数的着眼点等也有较大差异。
3.7 浪涌保护器适用于低压供电系统的精细保护
  依据不同的交直流电源可选择各种相应的规格。电源浪涌保护器由于终端设备离前级浪涌保护器距离较大，从而使得该线路上容易产生振荡过电压或感应到其他过电压。适用于终端设备的精细电源浪涌保护，与前级浪涌保护器配合使用，则保护效果更好。
3.8 材质不同
  避雷器主材质多为氧化锌（金属氧化物变阻器中的一种），而浪涌保护器主材质根据抗浪涌等级、分级防护（IEC61312）的不同是不一样的，而且在设计上比普通防雷器精密得多。
3.9  参数、产生效果不同
  从技术上来说，避雷器在响应时间、限压效果、综合防护效果、抗老化特性等方面都达不到浪涌保护器的水平。
3.10 从标称放电电流上讲，也有所不同
  避雷器指标放电电流In从1.5kV、2.5kV、5kV、10kV、20kV。8/20us的标称雷电流，浪涌保护器标称放电电流从5kA、10kA、0.5kA、20kA、30、20、120kV。
3.11试验标准和要求上讲，区别很大
  避雷器由于接于电气一次系统上，要有足够的外绝缘性能，外观尺寸比较大，而浪涌保护器由于接于低压，尺寸制作的可以很小例如从外观体积上讲，避雷器主要以硅橡胶、陶瓷、铁罐为主，体积大，重量重浪涌保护器以硅胶少量、环氧包、塑料外壳、金属与陶瓷、金属与塑料。
3.12 使用场所不同
  避雷器主要用在电站、线路、配电站、发电，电容器，电机、变压电器、中性点、炼钢铁、铁路。浪涌保护器主要用在低压配电、柜、低压电器、通信、信号、机站、机房。