【文章內(nèi)容簡介】 退耦元件進(jìn)行配合。為配合目的，使用具有足夠電涌承受能力的阻抗作為退耦元件。電感主要用于電力系統(tǒng)，電感的配合能力，電流陡度 di/dt是起決定性的參數(shù)。電阻主要用于電信系統(tǒng)。退耦元件既可采用分立元件也可采用各防雷區(qū)界面及設(shè)備之間電纜的固有電阻及電感實現(xiàn)。 退耦元件可以用分開的裝置或經(jīng)由后續(xù) SPD 之間的電纜的自然阻抗來實現(xiàn)的。 使用觸發(fā)型 SPD 的配合（沒有退耦元件）： 能量配合 也可以使用觸發(fā)型 SPD 來實現(xiàn)。它們的電子觸發(fā)電路可保證后續(xù)SPD 的能量承受能力不會超過最大值（ Imax）。這一種方法不需要退耦元件，也不需要線路的自然阻抗。 兩個電壓開關(guān)型 SPD 間的配合： 對放電間隙之間的配合，必需使用動態(tài)工作特性。借助于 退耦元件來實現(xiàn)配合。 為了使放電間隙 SPD1 著火放電，在放電間隙 SPD2 著火放電后， 退耦元件兩端的動態(tài)電壓降必需高于 放電間隙 SPD1 的著火動作電壓。為確定去耦元件所需量值，可用短路來代替放電間隙 SPD2。當(dāng)使用電感作為退耦元件時，所需求的 UDE主要取決于電涌電流的陡度。因此應(yīng)考慮電涌電流的波形及陡度確定 退耦元件的量值。 當(dāng)使用電阻器作為退耦元件時 , 所要求的 UDE 主要取決于電涌電流的峰值。再選用退耦元件的脈沖波形參數(shù)時 ,也應(yīng)考慮這個量值。在著 USGI火之后，總能量將按照單個元件的靜態(tài)電壓 /電流特性來細(xì)分。 SPD1 USG1I SG1 USG2I SG2 SPD2 電涌 退耦元件 UDE 18 SPD 的特性的制造容差通常都是要考慮的。再火花隙或氣體放電管實例中，沖擊陡度是至關(guān)重要的。 (3) 電壓開關(guān)型和限壓性 SPD 間的配合： 放電間隙（ SPD1）的著火放電取決于 MOV（ SPD2）兩端的殘壓（ Ures）以及 退耦元件兩端（包括連接導(dǎo)線）的動態(tài)壓降 （ UDE）之和。 在觸發(fā)放電之前， SPD 間的電壓分配如下式 一旦 USG（放電間隙兩端的電壓）超過放電間隙的動態(tài)放電電壓時， SPD1著火放電，即： USG≤ Ures+UDE ， 就實現(xiàn)了配合。這只取決于： (a)MOV 的特性； (b)入侵的電涌的上升速率及幅值； (c)退耦元件的性質(zhì)（如電感或電阻）。 當(dāng)用電感作 退耦元件時，必需考慮電涌電流的 上升時間及峰值（如 10/350μ s， 8/20μ s）。陡度 di/dt 越大，退耦所需的電感就越小。 必需 考慮兩種基本情況： (d)放電間隙 SPD1 不出現(xiàn)火花放電（“盲點”）：此時全部的電涌電流流過 MOV（ SPD2）， MOV（ SPD2）必需按這一電涌電流的能量來確定其規(guī)格容量，配合才能實現(xiàn)，否則配合就沒有實現(xiàn)。如果用一個電感作退耦元件，那么，最惡劣（最差）的情況能量配合能實現(xiàn)，此時退耦元件的選擇就尤為重要。 (e)放電間隙出現(xiàn)火花放電： 放電間隙的放電改變了施加于下游 MOV（ SPD2）的電涌波形。 MOV 中流過的電流的持續(xù)時間大大減小了。當(dāng) SPD1 在 MOV（ SPD2）達(dá)到其承受最大 能量 之前著火放電，恰當(dāng)?shù)呐浜暇蛯崿F(xiàn)。 (4) 退耦元件電感的確定： (a)SPD1 的 著火放電 取決于它的 著火 電壓 USG及 MOV（ SPD2）兩端的電壓 U2與USG= Ures + UDE = SPD1 USG1I SG1 U2I2 SPD2 電涌 退耦元件 UDE IDE 19 退耦元件兩端的電壓 UDE之和。電壓 U2取決于電流 i（見 MOV的電壓 /電流特性），然而電壓 UDE=IDE di/dt 取決于電流陡度。 (b)對 10/350μ s 電涌，電流陡度 di/dt≈ Imax/10μ s取決于 MOV（由它的承受能量 Wmax 確定）可允許的幅值電流 Imax。因為電壓 UDE和 U2是 Imax的函數(shù)， SPD1兩端的電壓也取決于 Imax， Imax越大， SPD1 兩端的電壓 USG的陡度也就越大。因而對于這個標(biāo)準(zhǔn)， SPD1 的火花過電壓 USPARK通常是用在“在 1KV/μ s 陡度 處的沖擊火花 過電壓”來描述的。 (c)為了確定低電壓電源系統(tǒng)中的退耦元件，最惡劣的情況是出現(xiàn)在 SPD2 短路（ U2=0），因此要求退耦元件兩端的電壓 UDE盡可能增加到最大值， UDEUSG時 SPD1著火放電； (d)SPD2 是一個殘壓 U20 的限壓型 SPD，它將會在相當(dāng)大的程度降低所要求的電壓 UDE。這個殘壓大大高于電源的峰值電壓（例如： AC 額定電壓 230V，峰值√ 2 230=325V）。 在獲得 SPD2 的這個殘壓的解釋中便可指導(dǎo)恰當(dāng)?shù)拇_定出退耦元件的大小。用其它方法確定的值將會超出上述值。 (5) 兩個限壓型 SPD 間的配合： 不用 退耦元件情況下，兩個 SPD 間的能量配合可根據(jù)它們在相關(guān)電流范圍內(nèi)的靜態(tài)伏安特性來實現(xiàn)配合。利用兩 SPD 間的線路阻抗實現(xiàn)能量配合是最簡單的方法，系統(tǒng)內(nèi)的總能量隨沖擊電流的增大而增大。只要兩個 MOV 之中的每一個消耗的能量沒有超過自身能承受的能量，能量配合就實現(xiàn)了。 SPD1 U1I2 SPD1 USG1I SG1 USG2I SG2 SPD2 電涌 退耦元件 SPD1 USG1I SG1 USG2I SG2 SPD2 電涌 退耦元件 UresI2 SPD2 電涌 退耦元件 UDE 20 (6) 末級 SPD 與被保護(hù)設(shè)備間的配合 : 直接安裝在被保護(hù)設(shè)備輸入處的 SPD 對設(shè)備本身任何一個相關(guān)參數(shù)，都不得超過被保護(hù)設(shè)備的耐受能力。 SPD 的電壓保護(hù)水平必需低于被保護(hù)設(shè)備的耐沖 擊電壓能力。 I[A] MOV1 和 MOV2 的 V/I 特性曲線圖 106 105 104 103 102 101 102 103 104 105 106 MOV1的 V/I 特性曲線 MOV2 的 V/I 特性曲線 Uref(1mA) MOV1 的最大電涌電流 MOV2 的最大電涌電流 U[V] 103 103 102 102 102 102 SPD1 U1I2 SPD1 USG1I SG1 USG2I SG2 SPD2 電涌 退耦元件 SPD1 USG1I SG1 USG2I SG2 SPD2 電涌 退耦元件 UresI2 SPD2 電涌 退耦元件 UDE 被保護(hù)設(shè)備 21 (7) 保護(hù)系統(tǒng)的基本配合方案 : 所有 SPD 都具有連續(xù)的電壓 /電流特性 ,SPD 間以及 SPD 與被保護(hù)設(shè)備間的配合，通常是用它們之間的線路阻抗來實現(xiàn)的。最后一級 SPD 的電壓保護(hù)水平必需低于被保護(hù)設(shè)備的耐沖擊電壓能力。 所有 SPD 都具有一種連續(xù)的電壓 /電流特性 (如 MOV 或瞬態(tài)抑制二極管 )。從SPD1至 SPD4 其殘壓 URES都按階梯式上升。 SPD1 具有非連續(xù)的電壓 /電流特性 (如火花隙 )。后續(xù)的 SPD 具有連續(xù)的電壓 / 電流特性 (如 MOV 或瞬態(tài)抑制二極管 ) 所有 SPD都有相同的殘壓。 用串聯(lián)阻抗或濾波器作內(nèi)部配合的多個級聯(lián)的 SPD 組合在一起，可構(gòu)成一個雙端口 SPD（四端 SPD）。其內(nèi)部實施了成功的配合意味著將向下游的 SPD 或設(shè)備傳送最小的能量。 (8) 根據(jù)“容通能量（ LTE）”進(jìn)行配合的方法： 本配合方法的目標(biāo)是使 SPD2 的輸入值（如放電電流）與 SPD1 的輸出值相匹配，（如 I1出 ≤ I2 入 ）。 在多級保護(hù)中，應(yīng)考慮到能夠由后級 SPD2 泄放而不致?lián)p壞 SPD2 的等效輸入混合脈沖，等于或大于前級 SPD1 的等效輸出混合脈沖。 (9)安裝地點的配合 盡管有了正確的能量配合，如果 SPD 不是安裝在防雷區(qū)界面和被保護(hù)設(shè)備上或其附近，則設(shè)備的端子上仍可能出現(xiàn)損害。其原因在于 SPD 與被保護(hù)設(shè)備間的線路之間可能出現(xiàn)引起振蕩，這種振蕩可能導(dǎo)致超過 SPD 殘壓兩倍的高電壓而損壞設(shè)備。另外還有安裝工藝的配合 :材料選測的配合等等。 電源 SPD 能量配合原理分析示意圖 (a)浪涌電壓小于 SPD4 標(biāo)稱 導(dǎo)通電壓時， SPD1 至 SPD4 都不導(dǎo)通，較小的電 SPD1 開關(guān)型 SPD2 MOV SPD3 MOV SPD4 MOV LPZ0 LPZ1 LPZ2 LPZ3 a b c d h g f e U11 U13 U12 r1 r2 r3 U21 U23 U22 U31 U33 U32 設(shè)備 U41 U43 U42 注：額外多安裝 SPD將產(chǎn)生更多的防雷界面，這是在設(shè) 計中應(yīng)避免的。 22 涌電壓能量由負(fù)載消耗掉。 SPD4 的動態(tài)導(dǎo)通電壓必須小于負(fù)載設(shè)備電源端口的沖擊耐壓安全水平。 (b)浪涌電壓大于 SPD4 標(biāo)稱導(dǎo)通電壓時（兩端的動態(tài)）， SPD4 啟動，將電涌鉗位在負(fù)載設(shè)備可耐受安全沖擊電壓范圍內(nèi)。 (c)電涌電壓再升高到 Ucde兩端動態(tài)電壓大于 SPD3 的啟動電壓（ Ucf）時， SPD3啟動。 Ucde= Ucd+U41 +U42 +U43 ； Ucf= U31+U32 +U33 應(yīng)滿足 Ucde Ucf 此時 SPD3 導(dǎo)通泄放電涌電流。 (d)電涌電壓再升高到 Ubcf兩端動態(tài)電壓大于 SPD2 的啟動電壓（ Ubg）時， SPD2啟動。 Ubcf= Ubc+U31 +U32 +U33 ； Ubg= U21+U22 +U23 應(yīng)滿足 U bcfUbg 此時 SPD2 導(dǎo)通泄放電涌電流。 (e) 電涌電壓再升高到 Uabg兩端動態(tài)電壓大于 SPD1 的著火電壓（ Uah）時， SPD1著火放電。 U abg= Uab +U21 +U22 +U23 ； Uab = U11+U12 +U13 應(yīng)滿足 U abg Uah。此時 SPD1 著火泄放電涌電流。 各級泄流的電流應(yīng)滿足不 超過每級 SPD 標(biāo)稱導(dǎo)通電流 In的值；同時末級SPD 兩端的動態(tài)電壓 必須小于負(fù)載設(shè)備電源端口的沖擊耐壓安全水平。 安裝在一個系統(tǒng)中的所有電源 SPD，包括與被保護(hù)設(shè)備，它們之間能量配合的實現(xiàn)，是決定保護(hù)效率的決定性因數(shù)。 3. 信號線路的防護(hù) 信息傳輸線路設(shè)置 SPD的原則 (a) 雷擊風(fēng)險評估為 A、 B 等級的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝三級信號信號線 SPD進(jìn)行防護(hù)； (b) 風(fēng)險評估為 C、 D等級的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝兩級信號信號線 SPD 進(jìn)行防護(hù)。 (c) 程控數(shù)字用戶交換機(jī)信號線路 ,應(yīng)根據(jù)總配線架所連接的中繼線 性質(zhì)選用適配的 SPD。 (d) 其它類型信息傳輸線路 SPD 的選擇，應(yīng)根據(jù)信息設(shè)備的工作頻率、電壓、阻抗特性、傳輸速率、頻帶寬度、接口類型選用電壓駐波比和插入損耗小的適配的 SPD。 (e) 在信號線路、程控電話線路、 、 DDN、專線等與外界通信的物理鏈路和計算機(jī)網(wǎng)線、雙絞線（屏蔽與非屏蔽）、粗纜、細(xì)纜，宜選用信號線 SPD進(jìn)行保護(hù)。 (1) 一級安裝在總配線架上 ,其標(biāo)稱放電電流 In≥ 5kA（ 8/20μ S 波形） ,標(biāo)稱導(dǎo)通電壓 Un≥ ：最大工作電壓） ,響應(yīng)時間≤ 10ns 的浪涌保護(hù)器作為信號線路防護(hù)。 (2) 二級安裝在 modem 前，其標(biāo)稱放電電流 In≥ 3kA（ 8/20μ S 波形） ,標(biāo)稱 23 導(dǎo)通電壓 Un≥ （ Uc：最大工作電壓） ,響應(yīng)時間≤ 10ns 的浪涌保護(hù)器作為信號線路防護(hù)。 (3)三級安裝在 modem 后 ,其標(biāo)稱放電電流 In≥ （ 8/20μ S 波形） ,標(biāo)稱導(dǎo)通電壓 Un≥ （ Uc：最大工作電壓） ,響應(yīng)時間≤ 10ns 的浪涌保護(hù)器作為 信號線路防護(hù)。 信號線路 SPD技術(shù)參數(shù)選擇 推薦見 表 、表 ： 表 3,21 信號線路 SPD 標(biāo)稱放電電流參數(shù)選擇推薦表 保護(hù)級 數(shù) 防護(hù)等級 一級 二級 三級 A 級 ≥ 3kA ≥ 1kA ≥ B 級 ≥ 3kA ≥ 1kA ≥ C 級 ≥ 3kA ≥ 1kA