# 内部浪涌发生的原因同供电系统内部的设备启停和供电网络运行的故障有关： 供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因，都会 带来内部浪涌，给用电设备带来不利影响。特别是计算机、通讯等微电子设备带来致命的冲击。 即便是没有造成永久的设备损坏，但系统运行的异常和停顿都会带来很严重的后果。比如核电站、 医疗系统、大型工厂自动化系统、证券交易系统、电信局用交换机、网络枢纽等。 直接雷击是最严重的事件，尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。在发生这些事 件时，架空输电线电压将上升到几十万伏特，通常引起绝缘闪络。雷电电流在电力线上传输的距 离为一公里或更远，在雷击点附近的峰值电流可达100kA 或以上。在用户进线kA。在雷电活动频繁的区域，电力设施每年可能有好几次遭受雷电直击事 件引起严重雷电电流。而对于采用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区，上述事件是很 少发生的。 间接雷击和内部浪涌发生的概率较高，绝大部分的用电设备损坏与其有关。所以电源防浪涌 的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。 供电系统的浪涌保护 对低压供电系统，浪涌引起的瞬态过电压（TVS）保护，最好采用分级保护的方式来完成。 从供电系统的入口（比如大厦的总配电房）开始慢慢地进行浪涌能量的吸收，对瞬态过电压进行分 阶段抑制。

  引言 安装在配电屏上的电源浪涌保护器一般是采用并联方式连接的，其保护性能会受连接导线参 数的影响。用于连接电源浪涌保护器的位置、导线尺寸和长度等因素都会影响保护效果。 连接导线 瞬态过电压脉冲具有快速的上升波前沿，其典型的脉冲电流上升速率（di/dt）为每微秒100 安培。连接导线的自感（L）效应很强（每英尺0.1μH）,在浪涌前端通过时,会妨碍瞬态过电压的有 效抑制。连接导线上的电压降（U＝I*RL di/dt, R 很小，可以不计） ，将叠加在浪涌保护器的限制 电压水平上。因而，由于增加了残余电压而使浪涌保护器的性能变坏。 导线的自感与它的长度和其截面积的对数值成正比。 将连接导线的长度减 少一半， 自感也减 少一半；但要达到相同的效果，必须将导线的截面积增加十倍。多股铰合导线与同等尺寸的实心 导线相比，由于表面积上的集肤效应，其有效的截面积要大一些。

  雷电放电有几率发生在云层之间或云层内部，或云层对地之间；另外许多大容量电气设备的使 用带来的内部浪涌，对供电系统（中国低压供电系统标准：AC 50Hz 220/380V）和用电设备的影 响以及防雷和防浪涌的保护，已成为人类关注的焦点。 云层与地之间的雷击放电，由一次或若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、 维持的时间很短的电流。一个典型的雷电放电将包括二次或三次的闪电，每次闪电之间大约相隔二 十分之一秒的时间。大多数闪电电流在10，000至100，000安培的范围之间降落，其维持的时间一般 小于100微秒。 供电系统内部由于大容量设备和变频设备等的使用，带来日益严重的内部浪涌问题。我们将 其归结为瞬态过电压（TVS）的影响。任何用电设备都存在供电电源电压的允许范围。有时即便 是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源或全部损坏。瞬态过电压（TVS）破坏作用就是这样。 特别是对一些敏感的微电子设备，有时很小的浪涌冲击就会造成致命的损坏。 供电系统浪涌的影响 供电系统浪涌的来源分为外部（雷电原因）和内部（电气设备启停和故障等） ： # 雷击对地闪电可能以两种途径作用在低压供电系统上： l l 直接雷击：雷电放电直接击中电力系统的部件，注入很大的脉冲电流。发生的概率相比来说较低。 间接雷击：雷电放电击中设备附近的大地，在电力线上感应中等程度的电流和电压。

  采用粗的、短的、多股铰合的连接导线，可使电源浪涌保护器达到最佳的保护效能。其中， 较短的导线长度比较大的导线截面积更重要。 推荐的安装的方法和要求 应该尽可能靠近配电屏安装电源浪涌器。 在电源浪涌保护器的钢板外壳上打一个适当尺寸的孔（若需要，某些型号可能不需要） ，该 孔的位置要使从浪涌保护器接线端到邻近配电屏断路器（或熔丝隔离开关）的连接导线之长度最 短。可能的话，使用带导线的螺纹接头直接接入配电屏上部的主断路器处。这样可为所有连接到 该配电屏的用电设备提供有效的浪涌保护。 在电源浪涌保护器和断路器之间，使用 AWG＃10（6平方毫米）或更粗的多股铰合导线连接。 要避免导线过度弯曲和过长。整齐的安装并不是最重要的，短而直的连接导线才是最好、最有效 的。 电源浪涌保护器应通过一个适合整定值的断路器连接，而不是直接接入配电屏的主断路器的 出线侧主接线端。在不能提供断路器或者断路器不适用的场合，应将一个熔丝隔离开关连接到浪 涌保护器和主断路器之间的线路上，使电源浪涌保护器更易安装。当要对电浪涌源保护器进行在 线检测或更换时不必断开主断路器，停止整个供电系统运行。同时对于设备正常运行的可靠性也有额 外的保证，线路上增加的断路器或熔丝隔离开关可当作系统后备的保护，如果连接导线故障或 其他短路故障出现时，可以及时将浪涌保护器从供电系统中脱离出来，不可能影响供电系统运行。 增加的断路器整定值应该根据连接导线的截面积做出合理的选择。正常的情况下，在使用 AWG#10连 接导线安培的整定值。在安装时应该根据电源浪涌保护器的安装说明书选择连接 导线和断路器的整定值。

  或20安培的内部熔丝，我们推荐使用30安培整定值（建议在25A-32A 范围内选择）的断路器或熔 断器。与采用几个单相断路器相比，推荐选择一个三相断路器。 由于大多数瞬态过电压冲击的维持的时间很短，整定值为20至30安培的熔断器或Βιβλιοθήκη Baidu路器可以通 过几万安培的瞬态浪涌电流（8/20µS 波形） 。熔断器和断路器的响应时间相对来说是较慢的（几 十 ms 以上） ，因而它们在浪涌冲击状态下动作的机会很小。 如果在被保护配电屏上没有可用的断路器，可以采用一个熔断器刀闸开关将浪涌保护器器连 接到交流供电电源。这也便于电源浪涌保护器的检修、维护。熔断器的整定值应该按上述要求确 定。

  护器。这些 SPD 对于通过了用户供电入口浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对于瞬 态过电压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为45KA/相以 上，要求的限制电压应小于1200V。我们称为 CLASS II 级电源防浪涌保护器（比如美国 EFI 公司 的 MBP、OSW、DR4P 等型号电源防浪涌保护器） 。一般的用户供电系统作到第二级保护就可以 达到用电设备运行的要求了（参见 UL1449-C2的有关条款） 。 [最后的防线] 可在用电设备内部电源部分使用一个内置式的电源防浪涌保护器，以达到完全 消除微小瞬态的瞬态过电压的目的。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为20KA/ 相或更低一些， 要求的限制电压应小于1000V （比如美国 EFI 公司的 DR1P、 DR2P、 DR4P、 TITAN 65DR、TITAN16DT 等型号的电源防浪涌保护器)。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备，具 备第三级的保护是必要的。同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

  目前有两种主要类型的电源浪涌保护器，即包络线（或门限）浪涌抑制装置和正弦波跟踪浪 涌抑制装置。 现在市场上可以购买的大多数电源浪涌保护器（常见并联型电源浪涌保护器） ，是仅使用固态 保护器件（如压敏电阻（MOV）或硅雪崩二极管等）的包络线型钳制装置。这些双端口装置，在 遭遇瞬态浪涌冲击时，通过钳制跨接在浪涌保护器两端之间的瞬态电压工作。限制电压的幅值取 决于瞬态电流大小及波形，并且保护器的动作电压一定要达到一定的幅值，避免干扰被保护供电 线路的正常运行。 在应用于保护交流电源时，单一模式的浪涌保护器有一个主要的缺点，即：浪涌保护器的动 作电压与交流电源瞬时正弦波位置无关。也就是说，它的钳位电压范围（Clamping Barrier）相对 于交流电源的中性点（或大地）是固定的。在遭受供电系统内部浪涌冲击时，如一个 ANSI A 类 波形的浪涌，大多数应用于 AC 220/380V 低压供电系统的单一模式电源浪涌保护器把动作电压确 定在大约480V 左右。 由于单一模式电源浪涌保护器建立的是一个均匀钳制电压包络线，其钳制电压点会因瞬时工 频交流电正弦波位置的差异而有不同的效果，这取决于随正弦波波形发生的相位。 例如，钳制在峰值480V 的包络线型保护装置，可能允许一个发生在90° 相位的169V 正瞬态 脉冲通过。同样的装置可能允许发生在180° 相位下的一个480V 的正瞬态脉冲通过。如果相同的 瞬态脉冲发生在270° 相位，则可能让一个960伏特的正瞬态脉冲通过。 包络线型钳位抑制装置对于防止结构简单的设备（比如电动机负载等）受瞬态损坏是有效的。 但它们在保护敏感电子电路或微处理器的瞬态能量方面却达不到要求的效果。 交流电源可以经过整流、滤波和逆变，向用电设备提供电源，高频瞬态能量能够最终靠电源线 路进行传播（如通过电力变压器的旁路电容等） ，所传递的瞬态浪涌能量大小取决于工频交流电正 弦波上叠加的瞬时过电压幅值。

  在 EFI 实验室所进行的测量表明，在交流电源输入端的瞬态过电压，有0.1％至2％会出现在 敏感电子电路的直流电源母线上。开关电源比线％以上的瞬态过电压进入 电路内部。对电源滤波电容器，由于它的自感存在，并不能对瞬态过电压脉冲进行完全的衰减。 因此，在交流电源输入端使用包络线型钳位浪涌抑制装置，如果电源保护器仅能限制正弦波以上 570V 的瞬态过电压，将有5.7V 的浪涌峰值会出现在直流母线上，该值足以扰乱逻辑信号，甚至 损坏芯片。 通过采用改进的电源浪涌保护器-正弦波跟踪浪涌抑制装置能克服上述缺点。这类保护器的 钳制电压不是固定的包络线，而是跟踪正弦波波形变化。正弦波跟踪抑制装置采用复合混合滤波 器／抑制器电路，无论瞬态浪涌在什么相位下，都可有效地衰减吸收高频瞬态能量。因此，与固 定门限钳位装置相比，无论任何时刻，均可达到最佳的、一致的电源保护水平。 最好的正弦波跟踪抑制器， 比如 EFI 高容量级的 Linemaster iSE 系列电源浪涌保护器， ANSI 将 C62.41 6KV A3类波型浪涌衰减到正弦波的几十伏特以内。 它保证通过微小的残余瞬态浪涌小到不 足以引起电路损坏或电路板逻辑错误。

  护器。一般要求该级电源保护器具备100KA/相以上的最大冲击容量，要求的限制电压应小于 1500V。我们称为 CLASS I 级电源防浪涌保护器（比如美国 EFI 公司的 TBP、ISE、IBP 等型号电 源防浪涌保护器 （简称 SPD）。 这些电源防浪涌保护器是专为承受雷电和感应雷击的大电流和高 ） 能量浪涌能量吸收而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压（冲击电流 流过 SPD 时，线路上出现的最大电压成为限制电压）为中等级别的保护，因为 CLASS I 级的保 护器主要是对大浪涌电流的吸收。仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备。 [第二道防线] 应该是安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电设备处的电源防浪涌保

  建筑电气工程中，对建筑物内部接入低压交流供电系统（220/380V）的所有用电负荷，要求 具有过电流保护器（如，熔断器或电流断路器）进行短路和过载保护。其中也包括与供电线路并 联连接的电源浪涌保护器。 尽管大多数电源浪涌保护器包含内置的熔丝，在电源浪涌保护器的部件承受过高的浪涌电流 冲击时能够更好的起到一定的保护作用，但是在连接电源浪涌保护器的线路中，仍存在发生短路故障的 可能性。 电源浪涌保护器及其线路有必要进行过电流保护。熔断器或断路器的电流整定值应与连接到电 源浪涌保护器的导线相匹配，同时也应与电源浪涌保护器的内部熔丝相匹配。 由于大多数电源浪涌保护器使用 AWG＃10或更大一些截面积的连接导线