浪涌保護器( SPD )保護模式詳解

浪涌保護器( SPD )保護模式詳解
淺析浪涌保護器（SPD）保護模式用以限制瞬時過電壓和泄放電涌電流的電器，它至少應括一種非線性元件。在一般平時的工作中也稱浪涌保護器、浪涌防護器、電涌保護器、防雷器等。 浪涌保護器的保護模式
1.什么是保護模式：SPD可連接在L（相線）、N（中性線）、PE（保護線）間，如L-L、L-N、L-PE、N-PE，這些連接方式稱為保護模式，它們與供電系統的接地型式有關。按GB50054-95《低壓配電設計規范》規定，供電系統的接地型式可分為：TN-S系統（三相五線）、TN-C系統（三相四線）TN-C-S系統（由三相四線改為三相五線）、IT系統（三相三線）和TT系統（三相四線，電源有一點與地直接連接，負荷側電氣裝置外露可導電部分連接的接地極與電源接地極無電氣聯系）。目前，浪涌保護器的保護模式大部分是4個保護模式（L-PE，N-PE），即三根火線分別與保護線，中性線與保護線連接。4模式保護，見的 右邊的4個模式。還有一部分是全模式（L-L、L-N、L-PE、N-PE），即三根火線之間，三根火線分別與保護線，三根火線分別與中性線，中性線與保護線。全模式 多有10模式，在常用的3相星形接地方式中就是10模式。
常用的3相星形接地方式中的模式。
2.全模保護的浪涌保護器的結構：在我國通常使用的4模式保護器中（參照IEC標準），常用的是4個單片組合在一起，三個單片分別連接火線與保護線（L1-G，L2-G，L3-G）另一個單片連接中性線與保護線（N-G）。4模式的浪涌保護設備沒有對浪涌電流經過的所有可能的線路都進行保護，如火線火線之間（L1-L2，L1-L3，L2-L3），火線中性線（L1-N，L2-N，L3-N）。而北美電氣電子工程師學會(IEEE)對電涌保護設備有明確規定：用于3相4線+地電路的電涌保護設備需要對電流經過的所有可能的線路進行保護，它們括L-L，L-N，L-G，N-G。按照IEEE標準生產的北美產品，如美國JOSLYN公司生產的浪涌保護器就是全模保護的浪涌保護器的一個例子，其結構見圖中，三根火線通過浪涌抑制元件分別與中性線（零線）相連，三根火線通過浪涌抑制元件分別與保護線（地線）相連，中性線（零線）通過浪涌抑制元件分別與保護線（地線）相連，三根火線通過浪涌抑制元件分別相連，全模式的浪涌保護設備對浪涌電流經過的所有可能的線路都進行了保護。
3.全模保護的優點
1）全模式的浪涌保護設備對浪涌電流經過的所有可能的線路都進行了保護，4模式的浪涌保護器對共模（MC）過電壓可進行有效防護，即帶電導體（相線或中性線）與保護接地（大地）之間的過電壓。對帶電導體之間產生的差模過電壓未進行防護，如三根火線之間，三根火線與中性線之間的過電壓。2）有利于對電網與浪涌保護器本身的防護。在全模保護中，除了有和4模式的相同三根相線L1、L2、L3對N線接外，還有三個L-G，在攔截相線浪涌電流時，可使浪涌電流分流，減少L－PE，N-G浪涌抑制元件的發熱，有利于對電網與浪涌保護器本身的防護。
3）不會出現電壓保護水平失真和元件響應時間不匹配的問題在不同的接地系統使用的SPD有不同的接法，4模式的浪涌保護器有可能使SPD的電壓保護水平失真，即產品的實際保護水平比產品說明上的保護水平要差。
如在TT接地系統：GB50057-94（2000版）標準規定，L1、L2、L3對N線接三片抑制模塊，能有效的攔截相線浪涌電壓。當雷電浪涌使SPD導通放電時，巨大的涌流瞬間流向N線，使N線電位上升，所以必須給N線提供一個放電電流通道。對N線的放電，N-PE使用空氣放電管，簡稱3+1組件。但這樣一來，就會造成以下三種情況：
--電壓抑制水平失真由于空氣放電管為非半導體元件，響應時間慢，導通電壓比半導體元件MOV高，從而抬高了整個浪涌保護器的導通電壓，使浪涌保護器有可能達不到產品說明上說的MOV的電壓抑制水平。這在客觀上能減少浪涌保護器的動作次數，一定程度上可以延長產品壽命，但卻是以降低了對配電系統的保護水平作為代價。
--響應時間不匹配由于空氣放電管為非半導體元件，響應時間長，反應較慢，一方面從而抬高了整個浪涌保護器的響應時間，另一方面在動作時間上的配合也存在問題。
--續流問題存在安全隱患
由于放電管的開啟和關閉的時間都很長，當（微妙計的）浪涌電流過去以后，放電管不能馬上關閉，致使用戶的工頻電流在浪涌過去后、放電管關閉之前的這段時間將從浪涌保護器流過，由于阻抗小，電流大，發熱迅速，有可能產生明火，因此，在安全上存在隱患。是《中華人民共和國通信行業標準》YD/T1429-2006防雷系統的技術要求和檢測方法中明令禁止使用的產品。