浪涌电流范文1
该文详细介绍了交流无浪涌电源的设计思路、系统组成和各部分电路的基本原理。
关键词：交流；电源；设计。
前言：
灯塔是船舶安全航行的重要助航设施，为了保证灯塔正常发光，我国进口了大量大中型航标旋转灯器，PRB－21型灯器就是其中一种，它是我国在上世纪80年代末从英国引进的，运行至今已近20年，由于使用时间长、电子元器件老化等原因，这种灯器近年来故障比较多，对配件供应的需求提出了更加迫切的要求，尤其是浪涌抑制器的需求量较大。
PRB－21型灯器采用密封光束灯阵作为发光体，使用100V至220V不等的交流电压工作，如果没有浪涌抑制器，当灯器开始发光时，由于冷态灯泡电阻小，在电压刚加到灯泡的瞬间，会产生强大的浪涌电流，对灯泡造成冲击伤害，大大缩短了灯泡的使用寿命，针对这一问题，灯器在每组灯泡中都串接了浪涌抑制器。但是，近几年由于该抑制器大量出现故障，又无法修复，进口该器件费用较高，供货也不及时，因此有的灯塔只能在没有浪涌抑制器的情况下坚持工作，使灯泡的寿命大大缩短，灯器的维护工作量大幅度增加。
面对这一状况，航标技术人员多年来都在积极寻求解决该难题的技术方案，本文所介绍的交流无浪涌电源，是经实践验证，解决这一问题比较成功的一项研究成果，它采用了与原来进口灯器浪涌抑制器完全不同的技术方案，成功地解决了问题，且成本低，实际使用效果良好。
一、设计思路
PRB－21型灯器有若干组主用灯泡，以成山头灯塔为例，其主用灯泡有6组，原灯器每组灯泡设置了一个浪涌抑制器，这样，一个灯器上就安装了6只，按每只浪涌抑制器1000元计算，更换一次就需要6000元，成本高，维护繁琐，因此，我们在解决浪涌抑制的问题时，采用了集中控制方式，即采用一只交流无浪涌电源实行集中控制，使加到灯泡上的电压从0V开始平滑、连续地逐渐升高，灯丝通过低电压得到预热升温后，再将电压提高到额定电压，投入正常发光，这样就很好地消除了电流浪涌对灯泡的冲击。
二、系统组成
如图一所示，交流无浪涌电源系统由七部分电路组成，它们分别是：电源电路、同步控制电路、锯齿波发生电路、相位控制电路、
触发脉冲发生电路、升压控制电路和起动控制电路。
其中，升压控制电路是直接对浪涌进行抑制的电路，其余电路根据设计要求，完成升压控制电路的驱动任务。
三、基本原理
1、电源电路
电源电路的作用是将输入的交流电经降压整流，变成适合电路工作的直流电，为各部分电路提供工作电源。其电路如图二所示。
该电路采用的是电容降压的方式，C1、C2为分压电容；R1、R2为泄放电阻，当电路停止工作时，用于泄放C1、C2上的残留电压；D1为整流桥，将交流电整流成直流电VCC；C3为滤波电容；D2为稳压二极管，起稳定直流电压VCC的作用。
2、同步控制电路
同步控制电路的作用是通过全波整流的方式，对输入交流电进图三同步控制电路
行相位取样，在输出端生成相位控制脉冲信号。其电路如图三所示。
电路中，D2为整流桥，R2、R3与R4构成分压电路，控制输出脉冲信号的幅度；发光二极管D1用于输入交流电的指示，R1为D1的限流电阻。经过取样、整流后，输出端输出的相位控制脉冲频率为输入交流信号的两倍，其过零点与输入交流信号在时间上完全对应一致。
3、锯齿波发生电路
锯齿波发生电路的作用是产生频率为输入交流电两倍的锯齿波。其电路如图四所示。
电路中，当三极管T1截止时，电源通过R3给电容C1充电，C1的电压逐渐升高；当T1导通时，电容C1通过T1迅速放电而回到0电位；当T1再次截止时，电源再一次对C1充电。按照这样的过程，T1反复导通和截止，就在输出端形成了锯齿波。来自同步控制电路的同步控制脉冲由本电路的输入端输入，经运算放大器IC1反相、整形后，控制T1的导通与截止，从而控制锯齿波的产生。由于同步控制脉冲与输入交流信号在时间上完全对应一致，因此，锯齿波的每个锯齿的起始点（亦即截止点）与输入交流信号的过零点完全对应。
输入交流信号、同步控制脉冲信号和锯齿波信号的相位关系如图五所示。
4、起动控制电路
起动控制电路的作用是在电源刚刚接通时产生一个时间延时，等待各部分电路初始化完毕后，直至整个系统开始以无浪涌的方式输出交流电。其电路如图六所示。
电路中，IC1为运算放大器构成的电压比较电路，其正输入端为R2和R3分压信号，负输入端为电容C1的电压信号。当交流电刚刚输入时，电容C1尚未充电，电压为0，IC1的正输入端电位低于负输入端，因此输出为低电位；当交流电输入之后，电源经R1对电容C1充电，C1上的电位逐渐升高，当升高到高于R3上的电压后，IC1因正输入端电位高于负输入端，因此状态发生翻转，输出由低电位变为高电位。
本电路输出的起动控制信号分别送入相位控制电路和升压控制电路。当此信号为低电位时，两者均不工作，电源虽有交流输入但无输出；当此信号为高电位时，系统开始工作，交流电源电压按照预定的速度逐渐升高加到灯泡上，直至将交流电压足额加到灯泡上，使灯泡正式发光。
5、相位控制电路
相位控制电路的作用是产生相位控制信号控制触发脉冲的相位。其电路如图七所示。
本电路输出的相位控制信号传送到触发脉冲发生电路，相位控制信号越低，则触发脉冲越前移，从而控制触发脉冲的相位。起动控制电路产生的起动控制信号从输入端输入本电路，当电源处于预备状态尚未起动时，起动控制信号为低电位，光耦IC1导通，电源通过R1迅速对电容C1充电至饱和状态；当起动控制信号由低电位变为高电位后，光耦IC1截止，电源停止对C1充电，C1经电位器P1放电，产生一个从高电位逐渐降低的输出电压――相位控制电压信号。调整P1的阻值，即可调整相位控制信号电平的下降速度，通过控制触发脉冲的相位改变灯泡上电压的上升速度。
6、触发脉冲发生电路
触发脉冲发生电路的作用是产生触发脉冲，驱动升压控制电路连续平滑地提升加到灯泡上的电压。其电路如图八所示。
输入1是来自锯齿波发生电路的锯齿波信号，输入2是来自相位控制电路的相位控制信号。IC2通过电压比较的方式产生驱动脉冲；IC1、R1、R2、R3构成拖尾清除电路；D1、D2为隔离二极管，用于对输入锯齿波与拖尾清除信号的隔离。当相位控制信号电平较高时，IC2只有在锯齿波上升到足够高时才输出正脉冲，驱动升压控制电路中可控硅导通，因此通角比较小，输出到灯泡上的交流电压较低；随着相位控制信号电平的下降，触发脉冲产生的时间不断提前，升压电路中的可控硅导通角逐渐增大，输出到灯泡上的交流电压也逐渐升高。在上述过程中，IC1的负输入端的电位一直比正输入端的电位高，IC1的输出为0V，由于D2的隔离作用，它对IC2不产生任何作用；随着输出到灯泡上电压的不断升高，灯丝得到充分预热，当相位控制电压下降到一定值（灯泡上的电压上升到一定值、灯丝充分预热）后，IC1负输入端的电位低于正输入端电位，因此IC1输出端由0电位变为正电位，此信号经D2传输到IC2的正输入端，将IC2的正输入端钳位于正电位，使IC2一直输出高电压信号，驱动升压控制电路的可控硅完全导通，交流电压全额加到灯泡上，使灯泡达到额定发光功率正常发光。
7、升压控制电路
升压控制电路是抑制电流浪涌产生的执行电路，作用是控制交流电压缓慢地提升，达到无浪涌输出的目的。其电路如图九所示。
电路中，输入1为起动控制信号，输入2为触发脉冲。升压控制信号经过光耦IC1的本电路的直起动，在整个系统处于预备状态时，起动控制信号为0电位，此时IC1不导通，触发脉冲被隔离；当起动控制信号为高电位后，IC1导通，触发脉冲经R2、IC1的输出端传输到IC2，驱动可控硅输出交流电压到灯泡。T2为主控可控硅，其容量要求足够大，以满足大功率灯泡工作的需要。电容C1和电阻R6为T2的保护电路。IC2、T1、R3、R4和R5构成主控可控硅的触发驱动电路，触发脉冲经此电路实现对T2的有效触发。M1为交流电压表，用以监测输出电压。当系统起动工作后，T2在触发脉冲的触发下，控制交流电压从0V开始平滑、连续地逐渐升高，使灯泡在这个升高过程中得到充分预热后，才得到足额电压正式发光，达到了保护灯泡，充分延长灯泡使用寿命的目的。
结束语：
本文将我们在实际工作中研究设计应用的“交流无浪涌电源”作了技术介绍，希望能与同行进行讨论。由于水平所限，电路设计及论文叙述中必有诸多不妥之处，诚请斧正。
参考文献
浪涌电流范文2
综合布线系统的对象是小区或建筑物内的数据传输网络，以使话音和数据通信设备、交换设备和其它信息管理系统彼此相连，并使这些设备与外部通信网络连接。浪涌保护器的原理以及在信息系统上面的应用，如何采用浪涌保护器对信息线路进行防护，同时列举了一些应该注意的事项。
关键词：浪涌保护器 综合布线系统 应用
引言
综合布线系统是智能建筑的一部分，《综合布线系统工程验收规范》唯一强制条文规定：当电缆从建筑物外面进入建筑物时，应选用适配的信号线路浪涌保护器，信号线路浪涌保护器应符合设计要求。综合布线系统一般采用国际标准的结构化布线系统，将语音、数据、图像等的配线统一在一套布线系统中，和大量电子设备如：计算机、程控交换机、路由器、交换机等形成一整套功能齐全的信息系统。 随着信息系统的广泛应用，由于网络线路多，电子设备的耐压水平低，雷击对信息系统的危害越来越大。雷电对信息系统的危害主要是雷击电磁脉冲造成的，在信号线路上安装浪涌保护器（SPD）是信息系统防电磁脉冲的一个重要措施，它可以同时起到拦截、分流、等电位联结的作用。
1、浪涌保护器的工作原理
浪涌就是超出正常工作电压的瞬间过电压、过电流，浪涌保护器是当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌损害回路中用电设备的电气装置。
浪涌保护器是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，浪涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
浪涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但都包含一个非线性电压限制元件。常用的浪涌保护器有金属氧化物变阻器MOV（Metal Oxide Varistor）、气体放电管等。
MOV也称压敏电阻，用来转移多余的电压，MOV电涌保护器一端连接火线，另一端连接地线。由三部分组成：中间是一根以ZnO为主要成分的金属氧化物材料，两端两个半导体连接着电源和地线。MOV中的“V”是变阻器，对瞬时过电压能快速响应。当产生浪涌时MOV立即动作，电阻从最大值降到近乎零欧姆，过电流经MOV流入大地。其非线性特性好，通流容量大，使被保护电气设备能继续在正常工作电压下运行。当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动产生高电阻。电压正常，浪涌保护器MOV闲在一旁，不影响电力线路或信号线路工作。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。
MOV系列的浪涌保护器性能由以下3项决定（1）箝位电压：即能将MOV接通地线的电压值。箝位电压越低，保护性能越好。（2）能量吸收能力：此值表示浪涌保护器在烧毁前能够吸收多少热能。其数值越高，性能越好。（3）响应时间：浪涌保护器对瞬时过电压的响应时间，一般为1～3毫微秒，时间越短越好。
气体放电管是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体的玻璃管或陶瓷管内组成的。其工作原理与MOV相同，它们将多余电流从火线移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。它可在直流和交流条件下使用，其所选用的放电电压Udc分别如下：直流Udc≥1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压）；交流Udc≥1.44Un（Un为线路正常工作的交流电压有效值）。
2、浪涌保护器的安装及接线
浪涌保护器SPD在综合布线系统中的应用范围主要是低压供配电系统的电源线路和电子信息系统的信号传输线路保护。SPD宜装设在有隔仓或隔板的配电柜内。也可安装在有足够空间的配电箱内，要求与其他电器保持一定距离并装设隔板，当配电箱内安装有困难，可在配电箱近旁设置浪涌保护箱，并应缩短引线。安装动作时向外喷射气体的间隙SPD时，应充分注意制造对SPD的机械固定、与器壁间的距离、绝缘和阻燃的要求。
装在配电柜（箱）的浪涌保护器的接地端应与配电柜（箱）的保护接地线（PE）接地端子板连接，配电柜（箱）接地端子板应与所处防雷区的等电位接地端子板连接。各级浪涌保护器（SPD）连接导线应平直，其长度不宜超过0.5m。当引线长度大于0.5m时，应采取减少电感的措施：如采用凯尔文接线，或采用多根接地线并在多处接地等。不应将SPD电源侧引线与被保护侧引线合并绑扎或互绞。SPD应在最近的接地（等电位）连接点，或宜在预埋的接地板上进行接地。当在局部范围内信号接地点与电源接地点分开时，电源SPD的接地点应在电源接地点上，信号SPD的接地点应在信号接地点上。
2.1 、 电源线路SPD
电源线路的各级浪涌保护器（SPD）应分别安装在被保护设备电源线路的前端，浪涌保护器各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相线连接。对于不同的接地系统， SPD的接线方法不一样，一般有对地法和N-PE法两种保护，单相与三相线路接法一样。对地法也称对地保护模式，即各相线、中线与地线之间接SPD。N-PE法是各相线和中线间连接浪涌保护器，中线和地线间连接SPD。除TT系统SPD安装在剩余电流保护器的电源侧必须用N-PE法以外，其它一般均可使用对地法。
2.2 、 信号线路SPD
信号线路浪涌保护器安装，安防系统视频信号、控制信号浪涌保护器应分别安装在前端摄像机处和机房内。浪涌保护器SPD输出端与被保护设备的端口相连。其他线路也应安装相应的浪涌保护器，保护设备不受雷电破坏。浪涌保护器SPD与被保护设备有串接和并接之分。MOV和气体放电管系列SPD是将过电压从标准电路泄流入地，都是并联电路连接。另外有些浪涌保护器不是将多余的电流分流，而是通过降低流过火线的电量，它们检测到高电压时能储备电能，然后再逐渐释放电能。这种浪涌保护器是串联电路连接，信号线路上一般是串联安装。因此，在选择信号SPD时，应选用插入损耗较小的SPD。
3、综合布线系统雷击电磁脉冲防护措施
在进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2交界处以及终端设备的前端根据雷电电磁脉冲的防护标准，安装上电源线路SPD和信号线路SPD。对于从进线间进入的通信光缆，需在进线间的入口设施处将光缆内部的金属加强芯或金属防潮层做接地处理，必要时金属防潮层可接入浪涌保护器。对于从进线间进入的通信光缆应在入口设施处对电缆金属屏蔽层做等电位连接并接地，对通信电缆的芯线接上适配信号线缆浪涌保护器。多条通信电缆从建筑物外进入建筑物时，通常选用机架式信号浪涌保护器，机架式信号浪涌保护器安装在配线架的机柜内。
4、结束语
现代电子设备非常复杂，很多元器件变得更小和更精密，它们对电流/电压的增加更敏感。这些电流/电压敏感元件很容易被浪涌损坏，缩短电子设备的使用寿命。因此，在综合布线系统中选用适配的浪涌保护器是必不可少的。综合布线系统的电气保护对于系统安全可靠运行起着重要作用。只有精心设计，精心施工，才能使电气保护系统满足规范要求和设备要求，保证综合布线系统的正常工作。
参考文献
[1]江云霞，杨延高.综合布线实用教程[J].北京：国防工业出版社，2002
浪涌电流范文3
关键词：浪涌保护器；防雷接地；公辅系统
一、雷电、过电压的危害
雷电是自然界大气的放电现象，具有高电流、高电压、放电时间短等特征，破坏力极强。一般以直击雷、感应雷、传导雷几种方式对供电线路、电气设备、通讯网络造成毁灭性破坏。严重时，可对人的生命财产造成破坏。尤其是在现代工业中，随着科学技术不断发展，大型电气设备，精密仪器仪表、通讯设备、网络的应用范围日益广泛。雷电造成的各类损害事故在不断上升，其对各种仪器设备具有破坏性的损坏，甚至造成整个电力系统瓦解，经济损失巨大。
在生产中，操作过电压是一种常见的事故诱因。供电系统中大负荷的投入与切除、感性负载的投入与切除、短路故障等均可引起过电压。高过电压极易击穿保护元器件，危害电器设备。
二、雷电、过电压防护的选择
随着雷电灾害的频繁发生，雷电过电压和雷击电磁脉冲易造成设备损坏，及人员操作危险。过去，我们一般只是在建筑物敷设接闪装置，引下线，接地装置，以防范雷电流的入侵。这些外部防雷措施一般只用来防直击雷，但不能很好的防护感应雷、传导雷及操作过电压的危害。这就需要我们增加对建筑物内部避雷的设计。
常用的内部避雷的手段有合理布线，增加屏蔽隔离，等电位连接以及逐渐被广泛利用的浪涌保护器。浪涌保护器不仅可以保护某一段输电线路，更可以针对某一用电设备实施保护。
三、浪涌保护器的保护作用
浪涌保护器简称SPD，用于限制电路中的瞬时过电压和泄放浪涌电流，使得电路电压低于线路所能承受的最高值，同时将由雷电或其他系统因素产生的强电流导入地面，释放多余的能量，有效的防止了由于雷电、短路、电源切换等系统因素产生的过电压的潜在危险。
从电路联接关系的角度来看，保护的方式有两种，一是将设备从受干扰的工作电路中断开，二是给浪涌电压提供泄放通道，最终使浪涌电压不作用到被保护的设备上。
浪涌保护器在应用中，遵循逐级保护，逐级减小的原则，将过电压降低到设备的安全电压允许范围内。
一般，我们将防雷保护区划分为：LPZ0A（0A区）、LPZ0B（0B区）、LPZ1（1区）、LPZ2（2区等）。 参见图1。根据防雷分区，我们将保护分为三级。
图1：防雷保护区
图2：进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配
第一级保护是防止浪涌电压直接从LPZ0区（0A区、0B区）传导进入LPZ1区，将数万至数十万伏的浪涌电压限制到2500―3000V。此阶段属于外部防雷，我们在室外设置接闪装置，引下线，接地装置形成外部防雷保护，他能有效的防护直击雷对建筑物侵害。但是根据图2所示，部分雷电流通过从室外引进室内的配电线路、管道等，进入配电系统，造成损坏。因此，我们在电力变压器低压侧或供电系统入口进线处安装三相浪涌保护器，限制电路中的瞬时过电压，同时将由雷电或其他系统因素产生的强电流导入地面，以保证供电系统及设备的稳定和安全。
但由于第一级保护主要是针对大浪涌电流进行吸收，仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备的。这就需要设置第二级保护，吸收前级防雷器的残余电压，将残余浪涌电压的值限制到1500―2000V。我们一般在建筑物的分配电柜（箱）内，或从LPZ1区进入LPZ2区的设备前安装二级浪涌保护器，
对于一些电子信息设备，或特别重要、特别敏感的终端设备，我们还需要设置第三级保护，以确保将残余浪涌电压的值降低到1000V以内。我们一般在电子信息设备交流电源进线端或终端设备的电源进线端，安装第三级浪涌保护器，以达到消除微小的瞬态过电压的目的，保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。
四、浪涌保护器在某食堂浴室公辅项目中的应用
根据防雷保护分区，我们需要在每个分区交界处安装相应的浪涌保护器。另由于本食堂浴室采用的是TN-S系统，根据建筑物防雷设计规范的相关规定，对浪涌保护器的选则及安装位置做如下设计。
我们在食堂浴室的总配电柜内安装熔体额定电流为32A的熔断器及4P、通流容量为80kA的浪涌保护器，以限制由电源进线引进的浪涌电流；在各楼层配电箱的进线端，及引至室外配电箱的回路出线端安装熔体额定电流为16A的熔断器及4P、通流容量为40kA的浪涌保护器；在照明配电箱中，对于引出至室外的照明回路上，安装熔体额定电流为16A的熔断器及2P、通流容量为20kA的浪涌保护器，以防止过电压对照明灯具的损坏。
浪涌保护器一般有防爆箱式和模块式两种。由于模块式浪涌保护器体积小，其单极尺寸为18（宽）*62（深）*80（高）。采用标准的35mm导轨安装，可直接安装在各式配电箱中。我们在食堂浴室环境中选择模块式浪涌保护器。
另外为了最大限度的发挥浪涌保护器的作用，我们在安装时，还需注意一下几点。
1、安装前应检查模块上标定的Uc（最大持续运行电压）值是否与实际系统电压相配对
2、SPD接至相线于PE线的连接导线长度不宜大于0.5米；
3、为提供最佳的保护，在供电系统中既有一级保护，又有二级保护时，两级浪涌保护器之间的最短距离为10m。
4、为了保证安全效能，浪涌保护器需要尽量靠近需要保护的设备，之间的距离不能大于30米；一旦距离要求无法达到，就要考虑增加另外的浪涌保护器。
5、定期检查浪涌保护器，以防止其限压原件老化，失去保护作用。
浪涌电流范文4
关键词：浪涌保护器；小区；安装
中图分类号：TS952.94文献标识码：A
1．概述
雷电是一种严重的自然灾害，有线状、片状和球状等几种形式。由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备，影响通信设备、计算机网络系统、电力系统的正常运行、重要信息的丢失等，造成企业直接和间接经济损失。随着智能小区的建设加速，电涌保护器用来限制瞬态过电压和分走电涌电流，在智能小区的应用显的非常必要。
雷电放电可能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，对供电系统和用电设备的影响以及防雷和防浪涌的保护，已成为人们关注的焦点。统计资料表明，在雷击灾害中80%以上的雷电灾害是由于雷电波沿电源信号线路等导体侵入室内造成的，因此预防雷电波侵入已成为预防雷电灾害必不少的措施。
2．智能小区电涌保护器的接线与设置原则
电涌保护器又可称为过电压保护器、电子避雷器或防雷保安器，简写为“SPD”。它的基本原理是在瞬态过压（雷电波）发生的瞬间（微秒或纳秒级），将被保护区域内的所有被保护对象（设备、线路等）接入等电位系统中，从而将回路中的瞬态过电压幅值限制在设备能够承受的范围内，这种回路包括了供电系统的有源线路和信号传输线。电涌保护器SPD按其使用的非线性元件的特性可分为：电压开关型、限压型、混合型，用于通信和信号网络中的SPD按其内部是否串接限流元件的要求，分为有、无限流元件的SPD。电压开关型SPD如放电间隙、气体放电管、闸流晶体管，这种SPD在没有浪涌时为高阻值，但一旦响应电压浪涌时其阻抗突变为低值；限压型SPD如压敏电阻、抑制二极管，当没有浪涌时为高阻抗，但随浪涌电流和电压的增加其阻抗会不断减少。混合型SPD利用各元件的特性，组装成具有电压开关、限压或这两种特性兼有的。其设置原则如下：
（1）在电源引入的总配电箱处应装设Ⅰ级试验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于 2.5 kV。每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时，冲击电流应取等于或大于 12.5 kA。
（2）0.5m原则：为使电涌电压足够低,SPD两端的引线应做到最短（小于0.5m），以最大幅度地减小加在电子设备上的过电压幅度。
（3）除在住宅信息线路的总进户处装设浪涌保护器外，在进入电子设备的信息线与PE线间也应装设耐压25v、涌流为1KA（8/20μS）的浪涌保护器，以进一步抑制进入电子设备内的雷电残压，并使之达到电子设备所能承受的水平。
（4）30m原则：由于线路的感应电压的影响，当一级浪涌保护器与被保护设备的间距大于30m时，应在被保护设备前设二级浪涌保护器。
（5）10m原则：电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m,两个限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。否则，二级保护器可能在一级保护器动作时误动作或先于一级保护器动作。
3．电源SPD的分类实验与示例
SPD的分类实验：
I级分类试验。用标称放电电流In、1.2/50μs冲击放电电压和最大冲击电流Iimp做试验，最大冲击电流在10ms内通过的电荷Q等于幅值电流I的二分之一，即Q=0.5I。
II级分类试验。用标称放电电流In、1.2/50μs冲击电压和最大放电电流Imax做试验。
III级分类试验。用混合波（1.2/50μs；8/20μs/）做试验。
4．SPD的安装数量和设置方式
在TN-C-S和TN-C系统中电源进线回路中有相线和PEN线,而PEN线需与总等电位联结的接地母排相连通而接地,所以这两种系统的PEN线上不需装设SPD。TN-S和TT系统中的N线在进线处不接地，这两种系统的N线上应和相线一样装设SPD。
5．智能小区浪涌保护器的防范措施
为了监视SPD的老化和运行状态，采用金属氧化物电阻元件的限压型SPD宜带有老化显示及过载热分断装置和失效指示功能。根据系统运行的需要还可装设工作状态监视报警或装设带有远程监控辅助触头的SPD。间隙型SPD还可选用具有运行状态指示器或雷击计数器的产品。当泄漏电流增大至一定值时，其上的发光二极管不再发光，或以其他方式显示其失效，这时应及时以备品替代。如果更换不及时，SPD彻底损坏短路就成为相线接地故障。和一般接地故障一样，它可引起线路过流。有的SPD产品附带有过流分断元件。如果产品不带此元件，则应在线路上装设防过流的电器（熔断器、断路器），可装在SPD的连接线上。
随着智能小区建设项目的增多，对于防范雷电导致建筑灾害的措施显的必不可少，而浪涌保护器由于其独特的保护功能，也受到越来越多的关注。
参考文献：
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Abstract： In recent years， as China's industrial production continues to progress， the level of automation is increasing， and the distributed control system and intelligent field instrumentation have been widely used， but at the same time， how to protect these microelectronics devices in the thunderstorm season has become the problem concerned by the corporate. This paper discussed the lightning hazards of microelectronic devices encountered by Tongling Nonferrous Tongguan Metallurgical Branch and the solutions.
关键词： 浪涌；雷击；隔离器
Key words： surge；lightning；isolator
中图分类号：TH89 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）05-0057-03
1 目前存在的问题及原因
铜陵有色铜冠冶化分公司地处长江南岸，工厂第一条硫酸生产线始建于2007年，本厂的90米高烟囱在工厂园区是最高建筑，遭雷击次数最多，在I期工程建设中由于认识不足，从设计开始就对雷击形成的危害估计不足，造成在90米烟囱周围的部分现场仪表及DCS卡件通道由于感应雷而遭受不同程度的损坏，有的重要通道损坏还引起系统连锁停车，对正常生产造成影响。
自生产系统试生产以来，正是夏季雷暴多发的时候，厂区遭受过多次雷击，有几次DCS系统温度卡件、模拟量输入卡件因雷击而损坏；现场变送器和阀门定位器因雷击而损坏。
原因分析：因为所损坏的现场仪表靠近烟囱附近区域的位置（50米内），而烟囱最顶端设有避雷针引下线，引下线与接地网连接，这样，若有直击雷直接击中烟囱上面的避雷针，那么强大的放电电流引起的电磁场会导致周围的传输导线上产生瞬时的超强的电压脉冲和电流冲击；其次，放电过程中地电位的升高也能导致现场仪表损坏。
2 工厂集散控制系统及现场仪表的防雷意义
①减少DCS系统卡件及现场仪表设备被雷击的损失。②保护大型设备的正常安全运行，实现生产的稳定运行。
3 雷电的影响及雷浪涌的产生
雷电造成的危害主要表现在如下两个方面：
①雷电直接击中建筑物或地面上，雷电流沿引下线、接地体流动过程中，在土壤中产生强大的感应电磁场，通过感应耦合到DCS等电子设备内，损坏DCS等电子设备；
②控制室建筑物的防直击雷装置在接闪时，强大的瞬间雷电流通过引下线流入接地装置，会在接闪器、引下线和接地体上产生很高的电位，如果防雷的接地装置是独立的，它和控制系统（包括电缆管线等）没有足够绝缘距离的话，则它们之间会产生放电，这种现象称之为雷电反击，它会对控制室内的DCS系统产生干扰乃至破坏。
此外，当空中携带大量电荷的雷云从控制室上空经过时，由于静电感应使地面某一范围带上异种电荷，当直击雷发生后，云层带电迅速消失，而地面受感应的范围由于散流电阻大，以至出现局部的高电位，从而形成雷电涌。同样，当雷电发生在避雷针上时，会引起大地电势升高，从而引起电缆与大地间的电势差，也会形成雷电涌。
雷电的影响：雷电在形成和放电过程中会产生强大的静电场和电磁波，这种电磁波有两种特性：电场和磁场。这两种效应直接导致了雷浪涌的产生。
雷浪涌的产生：由于雷电的巨大能量，它在泄放过程中会在输电线路、建筑物、电子设备等地方诱导出破坏性巨大的浪涌电压。这种雷浪涌电压产生原因主要有：静电诱导、电磁诱导、大地电位上升等。
雷浪涌对工厂控制系统及现场仪表设备的影响：
感应雷对电子设备（或系统）的破坏主要有如下两种情况：
①线间破坏（V1）。从电子设备被破坏的情况分析得知，线间电压的破坏占多数。这种破坏的特点是靠近雷电涌侧端子周围的半导体部件遭破坏。
②放电破坏（V2，V3）。由于雷电对大地间的电压非常高，所以易造成电子回路与被接地的机壳间产生电弧放电。这种线路对大地间的破坏形式称为放电破坏。放电破坏的特点是回路与机壳间绝缘弱的部分遭破坏。
防雷浪涌保护器能将雷电涌电压控制在对设备无危害的范围内，从而防止线间破坏和放电破坏。
计算机和电子设备有快速处理多种信息的优点，同时又存在隔离强度低、容易被雷电引起的诱导雷电涌毁坏的缺点。侵入到电缆的雷电涌电压变成前进波穿过电缆，在现场的传感器传输路上或在管理室的计算机及电子设备的端子上，瞬时产生强大的电压脉冲，毁坏电子设备。
线路对大地间的雷电涌电压有时达到数万伏，但是多数不超过五千伏。线间所遭受的雷电涌电压为数百伏。这种破坏一般称为线间破坏。线间破坏的特点是靠近雷电涌侧端子周围的半导体部件遭破坏。线路对大地间的破坏形式一般称为放电破坏。从电子设备被破坏的情况分析得知，线间电压的破坏占多数。微电子设备的工作电压通常都很低，从几毫伏到几伏不等。多为直流供电，也就导致其对过压、过流的防护能力极其脆弱。一旦信号线上因电磁感应而加载过压、过流，将会对这些电子设备的安全运行形成很大潜在的或现实的危害。美国研究报告《AD-722675》指出：当雷电活动时，磁感应强度达到0.07GS时，计算机发生误动作，当磁感应强度超过2.4GS时，计算机发生永久性损坏。根据统计，雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，已远远超过了雷击火灾的损失，成为当今电子时代的一大公害。
我们知道，通信网络是通过一条线缆在全网络间传播信息。
我们经常会听到这样的说法：越是高速的电子设备，越容易被雷击坏。这究竟是什么原因呢？原因之一在于IC的小型化。为了实现高速化，必须尽量控制IC内部的寄生电容。这样一方面使半导体芯片更加小型化，另一方面耐压强度相应降低。通信网络设备内部一般装有IC芯片，它的抗浪涌电压能力非常弱。除了设备以外，我们再看一看配线方面。通过网络连接起来的设备全部通过一条线缆连接起来。因此，当网络有雷电涌的侵入时，所有连接在网络上的设备都会受到影响。也就是说，危害不仅仅限于一台设备，而会波及到链式连接的网络整体。就算幸运，危害只限于一台设备，但如果该设备是主机的话，也同样会导致网络整体的瘫痪和工厂停产。因此，当网络有雷电涌的侵入时，所有连接在网络上的设备都会受到影响。雷击危害就不仅仅是一台设备的修理费，而是停产损失，危害极大。为了减轻雷击带来的危害，通信网络的防雷措施非常重要。
4 现代防雷方法的介绍
任何设备的防雷必须切断所有可能的雷击进入设备的途径。
必须同时实施电源防雷和信号线防雷。
电源防雷：用电源避雷器实施直击雷和感应雷分级防护。
信号线防雷：一般要求用专用避雷器实施感应雷防护。本文就着重讨论防浪涌避雷器的使用问题。
5 采取的应对措施
防雷浪涌保护器有两种有效的保护系统免遭雷浪涌的手段：
①浪涌吸收装置（限压）。
1）当雷浪涌电压Vs通过浪涌吸收装置时将被限制在电压Vc之下。2）放电电流Is的大小由阻抗Zs和浪涌电压Vs决定。3）被保护设备的耐压必须大于限制电压Vc。
②泄流装置（放电）。
1）密闭的惰性混合气体避雷装置被封装在两个电极和陶瓷绝缘柱之间。2）从高可靠性的角度看，这种被绝缘封装的气体避雷装置在机械性能、抗热和抗冲击能力等方面要远远优于其它装置。3）电极材料具有很好的电流带载能力和超长的使用寿命，并且它的表面被涂上一层特殊的活性聚合物以提高性能。
防雷浪涌保护器的参数说明：
我们经过多方交流，招标采购了日本爱模公司的M-SYSTEM专业防浪涌产品，对部分室内易遭雷击的DCS系统卡件、现场仪表进行防护。
爱模系统公司有几十年的远程I/O，通信转换器和各种通信网络设备的开发经验，在开放性通信网络的防雷产品上是世界最大生产商之一。
其产品主要是采取分流法，就是在仪表系统的信号或通讯回路以及系统的供电电源部分采用浪涌保护器SPD（Surge Protective Device），用以限制瞬态过电压和分走浪涌电流。
我们选取了在烟囱附近区域一些重要的设备及信号采取措施进行防护，根据信号种类不同，我们选用了的产品有：电源防浪涌、标准信号防浪涌、热电阻防浪涌、热电偶防浪涌等隔离端子。
根据接线方法有：二线制、三线制、四线制等防浪涌隔离端子。
现场仪表选用室外型防浪涌保护器，要求保护器的接地电阻在4欧姆以下，室内仪表及DCS卡件选用室内型防浪涌保护器，采用端子式，直接安装在接线端子的卡槽上。
防浪涌保护器只吸收雷浪涌，而不影响计测信号，可以插拔避雷器的主机部分，不会中断信号，新型产品带有寿命显示功能，可通过指示灯的颜色判断避雷器是否失效。
通过对相关设备进行防雷措施改进后，在近几年的夏季雷雨季节生产中，仪控设备的损坏率达到了接近于零的较好状况，为安全生产提供了可靠的保障。
需注意的问题：①一个SPD只能为回路的某部分提供保护，例如，一个安装在DCS控制室的SPD只能对一个DCS的卡件通道提供保护；一个安装在现场变送器输出的SPD只能对一个变送器提供保护。如果所有的I/O通道都装SPD，成本将大幅度上升；因此只能在一些重要的以及雷击比较频繁的场合采用防浪涌保护器。②要对DCS系统及现场仪表进行综合保护。系统的接地要严格按防雷接地规范要求去施工，如保护地、工作地。③屏蔽：控制室屏蔽、现场仪表屏蔽、信号线和电源线屏蔽。
合理布线：①因为建筑物内的钢筋是直击雷电流的引下线，会辐射电磁波，所以，楼内电源线，信号线布线时不能平行接近钢筋。②强弱电分开布线。防止大用电器的起/停产生的电磁干扰耦合，干扰弱电信号。③现场安装信号避雷器时，接地线要求短而直，线径，曲率符合规范要求，不能为美观而拐直角硬弯。④要定期（特别是雷雨季节前）对各种设备接地电阻进行检测，其数值要达到相关规范要求，以防止接地虚设。
6 结束语
通过对在靠近高大建筑物周边区域易遭雷击的现场仪表及对应DCS卡件通道加装浪涌保护器，近二年在雷雨季节由于雷击造成现场仪表及DCS卡件损坏的现象再也没有发生，保证了生产的正常运行。
防雷是个综合工程，除了在重要场合使用防浪涌保护区外，其它工作也要做好，如安全接地与保护接地工作，接地电阻一定要达到要求，现场到室内的屏蔽地一定要在室内接地，另一头悬空。定期进行接地电阻的检测，做好以上工作，工厂的DCS系统及现场仪表的防雷才能有保证。
参考文献：
[1]DL/T 5190.5-2004，电力建设施工及验收技术规范第5部分：热工自动化[S].
浪涌电流范文6
关键词 计算机网络系统；浪涌保护器；开发；技术路线；技术指标
中图分类号 TM862 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2011）12-0036-01
随着现代化技术的发展，信息网络技术在各个领域得到广泛应用，计算机网络系统更是应用于各个领域。由于计算机网络设备集成度高，抗过压能力低，对雷击电磁脉冲极为敏感，每年由于雷击计算机网络设备导致的损失难以估计。因此，对计算机网络设备的防护是现代雷电灾害防护的重点内容。
1 浪涌保护器开发的目的和内容
计算机网络系统浪涌保护器开发实施的目的在于当电源线路受雷击以及机房设备受强电磁感应而产生过电压和过电流浪涌时，使设备的损失减到最小。计算机机房的电涌安全防护主要从电源和网络两方面进行，包括计算机电源的精细防护和通信网络的精确箝位漏流。
1.1 UPS电源保护器的开发内容
UPS电源保护器的开发内容是在电源方面采用多个抽头的绕制和无电涌冲击时C元件隔离的LC滤波电路，多个电阻压敏器件并联并通过均流装置使其达到能量分配基本一致，令残压极大降低，达到40 kA、8/20 μs冲击时残压不大于900 V，并通过特有的创新技术绕制的电感，充分满足设备功率要求。
1.2 信号浪涌保护器开发内容
信号浪涌保护器开发内容是在信号线路方面采用模块化的保护方式，即对每一对双绞线用一个模块的保护方式，减少了每一对双绞线的线间干扰，在保护模块上采用特殊的整流电路，减低其线间或地/地的结电容，大大地减小了传输衰减值，数据传输率真正达到100 Mbps，而且不影响防雷的效果。网络终端口信号浪涌保护器达到八线保护，速率为100 Mbps时的衰减值仅为0.5 db才能完全满足信号高速传输的要求，并在1.2/50 μs、3 kV电流冲击下残压 ≤35 V才能完全满足计算机网络设备信号系统端口的抗过压要求。开涌保护器可使计算机网络受到因雷电电涌的冲击而造成的损坏大大降低，提高了计算机网络系统的安全性[1]。
2 浪涌保护器开发问题和技术路线
2.1 网络接口受到安全保护问题和技术
在网络的接口端增加电涌保护器，使接口受到安全保护。该技术提出计算机机房安全保护的2个重要指标。一是保护设备电源在40 kA电涌冲击下不损坏，瞬间电压水平控制在900 V以下。二是统计资料和实验数据表明，网络接口最多只能承受的25 V/500 μs冲击电涌，因而必须使网络接口在5 kA电涌冲击下，瞬间500 μs以下电压小于18 V。采用串联式结构，使电源输出电压在受冲击时达到指标，同时解决插入电源的功率损耗[2]。
2.2 线路的泄流、降压和箝位问题和技术
技术上解决线路的泄流、降压和箝位3个问题，可以采用LC缓冲技术，使瞬时强电流冲击，平缓滞后，有利于泄流。在电源方面泄流降压的措施包括LC缓冲和多级泄放。选择恰当的LC参数能够满足设备的功率要求，又能使电涌在经过LC电路时，L（电感器）能够产生强大的阻抗作用，C（电容器）能够在瞬间平滑高电压，削去电涌的尖峰。箝位的作用使L、N之间的电压保持在900 V之内。为实现以上目的，需要做好以下几个关键的技术：LC的制作；降压元件的匹配；多级降压产生的线间击穿处理；降压元件的安全脱扣。
2.3 网络接口方面损耗问题和技术
在网络接口方面，信号浪涌保护器要在100 Mbps以太网上，接入设备的损耗在0.2 db之内。需要解决如下几点问题。一是元件有一定的泄流能力的同时，极间箝位电压不能影响100 Mbps速度。二是内部构建一个降压、箝位网络。三是多个电阻压敏器件并联并通过均流装置使其达到能量分配基本一致。LC元件的制作是该技术的关键，既要保证线间不被击穿，又要考虑功率损耗，拟采用多个抽头的绕制方法。LC元件的功率损耗问题，拟采用无电涌冲击时C元件空隔的方式。
3 浪涌保护器开发实现的技术指标
3.1 UPS电源浪涌保护器开发主要技术性能指标
UPS电源浪涌保护器开发的主要技术性能指标具体应符合以下几个参数：工作电压（AC）为220 V±10％/50 Hz；负载功率为2 kW；保护方式采用L-N/L-PE/N-PE方式；最大通流容量（8/20 μs）为20 kA；限制电压（8/20 μs，40 kA） ≤900 V；残压比为1.5；响应时间＜25 ns；接线方式为串联方式。
3.2 信号浪涌保护器开发主要技术性能指标
信号浪涌保护器开发主要技术性能指标符合以下参数：额定电压UC为6 V，标称放电电流ISN（8/20 μs）为300 A（线/线）、300 A（线/地）、5 kA（屏蔽/地）；最大放电电（下转第38页）
（上接第36页）
流IMAX（8/20 μs）为400 A（线/线）、400 A（线/地）、10 kA（屏蔽/地）；ISN时电压保护级别UP≤35 V（线/线）、UP≤35 V（线/地）、UP≤700 V（屏蔽/地）；响应时间tA≤1 ns；数据传输率VS为100 Mbps；保护线数为8；接口方式为RJ45。
4 浪涌保护器开发的创造性和先进性
所开发的浪涌保护器的先进性在于能够针对计算机网络系统耐压低、绝缘度差的特点，提供电源线路、网络线路的浪涌防护。目前，国内应用的一些技术仍存在一些缺点。一是电源方面。普遍存在残压输出高，器件老化后不能成功脱扣，甚至引发火灾等缺点；二是信号方面。数据传输率达到100 Mbps时衰减极大，即达不到真正100 Mbps的传输要求[3]。所开发的浪涌保护器通过技术创新，技术性能达到国外先进水平。在电源方面采用多个抽头的绕制和无电涌冲击时C元件隔离的LC滤波电路，多个电阻压敏器件并联并通过均流装置使其达到能量分配基本一致，令残压极大降低，达到40 kA，8/20 μs冲击时残压不大于900 V，并通过特有的创新技术绕制的电感，充分满足设备功率要求；在信号线路方面，采用模块化的保护方式，即对每一对双绞线用一个模块的保护方式，减少了每一对双绞线的线间干扰，在保护模块上采用特殊的整流电路，减低其线间或地/地的结电容，大大减小传输衰减值，使数据传输率真正达到100 Mbps，且不影响防雷效果，模块中包含快速反应半导体防雷器件、TVS瞬间二极管，利用其超快速的导通时间（≤1 ns）、准确的箝位电压对网络端口实施有效保护，在屏蔽层与地之间采用大通流容量的防雷元件——陶瓷放电管，将雷电流泄入地。
5 结语
对于UPS浪涌保护器，其功率受到限制。由于UPS浪涌保护器是串连安装，对于功率大于2 kVA的设备不能使用。并且由于雷电通流容量的限制，只能安装在电源防雷的第三级，未能对设备进行更全面有效的保护。按国家规范要求，计算机机房电源需安装三级防雷。对于上述存在的问题，可以采用B+C+D复合型三合一电源浪涌保护器[4]。对于网络浪涌保护器，由于元器体（TVS管）的电气特性，影响了传输速率（≤155 Mbps），不适用于千兆计算机网络[5-6]。如果单纯采用气体放电管，传输速率是可以达到千兆，但从保护效果来说就大打折扣。因此，要解决这个问题，还有待于元器件制造技术的进一步提高。
6 参考文献
[1] 虞昊.现代防雷技术基础[M].北京：清华大学出版，1995.
[2] 肖稳安.雷电与防护技术基础[M].北京：气象出版社，2006.
[3] 中华人民共和国建设部，国家质量监督检验检疫总局.GB50343－2004建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].北京：中国标准出版社，2004.
[4] 张小青.建筑防雷与接地技术[M].北京：中国电力出版社，2003.