電涌起因、后果基礎知識

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 間間電壓電壓標準波形標準波形幅度幅度千伏（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：電涌保護器的通流能力直擊雷防護系統(tǒng)的通流能力n1.2/50s電壓波形n8/20s電流波形：終端設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)象先導先導回擊回擊放電電流放電電流脈沖電流：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避雷針提供的保護避雷針避雷針先導先導d=閃擊距離閃擊距離滾滾 球球保護區(qū)域保護區(qū)域被保護被保護設備設備雷電的二次效應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（中等強度）-雷擊點距設備 100 米-回路面積 10 平方米則感應電壓可達400V結論結論1、由雷電造成的電涌、由雷電造成的電涌 2、范圍： 雷擊點數(shù)公里內(nèi)3、電壓幅值：kV 級4、脈沖電流： kA 級工業(yè)電涌開關操作造成的過電壓 電氣線路的開/關 (斷路器，熔斷器，繼電器，

3、馬達等.)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).)中性點故障雷電電涌對設備的影響設備燒毀設備燒毀 (部分或全部部分或全部)設備性能不穩(wěn)定設備性能不穩(wěn)定設備加速老化設備加速老化統(tǒng)計數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)處理設備故障的原因造成數(shù)據(jù)處理設備故障的原因基本概念、元件及其比較基本概念、元件及其比較設備設備防雷和電涌保護 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電涌保護的方式根除 采用光纖電纜抑制 電涌保護預防 雷電探測器術語術語SPD : 電涌保護元件 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 : 雷電防護區(qū) LEMP : 雷電電磁脈沖定義定義 對雷電或開關操作引起的電涌，（對設備）提供保護的元件 將電涌電壓限制在與被保護終端設備耐壓等級相匹配的水平電涌保護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火電壓直流點火電壓輝光電壓輝光電壓弧光電壓弧光電壓主要技術參數(shù)主要技術參數(shù) DC點火電壓點火電壓 (100 V/s)90-600V (2500 V) 脈沖點火電壓脈沖點火電壓 (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) 技術技術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 外部短路機構外部短路機構 安裝安裝 卡式卡式, SMD, PCB 標準標準 ITU-T K12簡化動作過程簡化動作過程點火電壓與點火電壓與dV/dt壓敏電阻導通機理導通機理壽命壽命雪崩二極管半導體技術 (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響應時間響應時間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用要求、選擇網(wǎng)絡網(wǎng)絡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到的性能希望達到的性能放電電流放電電流極高/高中低中/高保護電平保護電平中高高中跟隨電流跟隨電流應避免無關無關無關電容電容無關低低/極低極低失效模式失效模式開路短路短路短路網(wǎng)絡網(wǎng)絡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、機構氣體放電管/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)越的保護電平優(yōu)越的保護電平優(yōu)越的高頻性能應用要求、選擇氣體放電管氣體放電管 電訊/數(shù)據(jù)線的主要保護元件 無線通訊保護壓敏電阻壓敏電阻 交流電源保護元件二極管二極管 電訊/數(shù)據(jù)線二級保護元件動作過程及功能外部網(wǎng)絡外部網(wǎng)絡被保護被保護終端終端電涌保護器必須為被保護設備提供：電涌保護器必須為被保護設備提供： 盡可能低的保護電平 與實際雷電危險程度相符的放電電流能力 對設備正常運行，盡可能低的接入干擾基本防護方法基本防護方法電子信息系統(tǒng)綜合防護示意圖全方位保護全方位保護示意圖示意圖電涌保護電涌保護器器電涌電壓電涌電壓風險分析風險分析確定電涌的風險及程度確定電涌的風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)標準，選擇適用的元件根據(jù)標準，選擇適用的元件元件在