在現代電力系統中,電源浪涌保護器(SPD)作為防雷系統的重要一環,對保障電氣設備的安全運行起著至關重要的作用。從19世紀末期發展至今,它已從基礎的防護裝置發展為功能強大、性能可靠的綜合性保護設備,能夠有效抵御電源系統中的瞬態過電壓。
電源浪涌保護器的核心部件包含氣體放電管、壓敏電阻、瞬態抑制二極管和放電間隙。
壓敏電阻通常由以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導體材料制成,屬于非線性電阻。當電壓超過其設定閾值時,電阻值迅速下降,讓電流順利通過,將過電壓限制在安全區間。
氣體放電管由兩到三個電極封裝在填充惰性氣體的玻璃或陶瓷管內,管內電極和內壁的放射性物質可改善放電性能。當電壓達到擊穿電壓,它會迅速導通,釋放浪涌電流。
瞬態抑制二極管分為單向和雙向兩種。單向TVS二極管適用于直流電路保護,雙向TVS二極管用于交流電路,主要功能是限制暫態過電壓。
放電間隙由兩根在空氣中保持特定間距的金屬棒組成,常態下處于斷開狀態。一旦出現瞬態過電壓,間隙被擊穿,將部分過電壓電荷導入大地,保護設備免受過高電壓的損害。
電源浪涌保護器主要分為電壓限制型、電壓開關型和復合型。
電壓限制型SPD以非線性電阻性元件(壓敏電阻)為核心。在無電涌時,呈現高阻抗狀態;隨著電涌電流和電壓增大,其阻抗逐漸降低,將電壓穩定在安全水平。
電壓開關型SPD以開關型器件(如放電間隙、氣體放電管等)為核心元件。正常時呈高阻抗,遇到電涌電壓時,瞬間轉變為低阻抗,把浪涌電流分流到大地,保護設備。
復合型SPD結合了電壓開關型和電壓限制型的優點,既能有效限制瞬態過電壓,又能高效泄放電涌電流,防護效果更佳。