电涌起因、后果基础知识

1、电涌起因、后果电涌起因、后果电涌电压现象描述方法描述方法高高 电电 压压（数千伏）（数千伏）极极 短短 时时 间间（数微秒）（数微秒）时时 间间电压电压标准波形标准波形幅度幅度千伏（千伏（kV）或或千安（千安（kA）上升时上升时间间衰减时间衰减时间n10/350s电流波形：电涌保护器的通流能力直击雷防护系统的通流能力n1.2/50s电压波形n8/20s电流波形：终端设备的耐过压能力电涌产生的原因静电 ESD 核暴电磁脉冲 NEMP雷电工业操作造成的电雷电现象先导先导回击回击放电电流放电电流脉冲电流：最高至 200 kA平均峰值电流 = 25 - 30 kA一次雷击中包含了多次放电典型上升时间：

2、大约 10 s避雷针提供的保护避雷针避雷针先导先导d=闪击距离闪击距离滚滚 球球保护区域保护区域被保护被保护设备设备雷电的二次效应途径途径直击直击架空线路架空线路与无线通讯的与无线通讯的耦合耦合直击直击架空线路架空线路直击雷直击雷地电位地电位升高升高地电位升高地电位升高通过电磁耦合通过电磁耦合-雷电电流 20 kA/us（中等强度）-雷击点距设备 100 米-回路面积 10 平方米则感应电压可达400V结论结论1、由雷电造成的电涌、由雷电造成的电涌 2、范围： 雷击点数公里内3、电压幅值：kV 级4、脉冲电流： kA 级工业电涌开关操作造成的过电压 电气线路的开/关 (断路器，熔断器，继电器，

3、马达等.)其他过电压射频干扰 (电子线路.)谐波 ( 配电系统.)相/地线故障 ( IT系统.)中性点故障雷电电涌对设备的影响设备烧毁设备烧毁 (部分或全部部分或全部)设备性能不稳定设备性能不稳定设备加速老化设备加速老化统计数据造成数据处理设备故障的原因造成数据处理设备故障的原因基本概念、元件及其比较基本概念、元件及其比较设备设备防雷和电涌保护 唯一“可控”的参数干扰干扰 耦合耦合 电磁兼容原理电磁兼容原理电涌保护电涌保护的方式根除 采用光纤电缆抑制 电涌保护预防 雷电探测器术语术语SPD : 电涌保护元件 瞬态电涌电压抑制器 (TVSS)，避雷 器，削雷器，雷电吸收器LPS : 防雷系统LP

4、Z : 雷电防护区 LEMP : 雷电电磁脉冲定义定义 对雷电或开关操作引起的电涌，（对设备）提供保护的元件 将电涌电压限制在与被保护终端设备耐压等级相匹配的水平电涌保护元件三种基本类型三种基本类型气体放电管 (GDT)金属氧化物压敏电阻 (MOV)雪崩二极管 (ABD)气体放电管 管 型技术的演变 空气火花间隙空气火花间隙气体放电管气体放电管封闭式火花间隙封闭式火花间隙3极气体放电管极气体放电管气体放电管直流点火电压直流点火电压辉光电压辉光电压弧光电压弧光电压主要技术参数主要技术参数 DC点火电压点火电压 (100 V/s)90-600V (2500 V) 脉冲点火电压脉冲点火电压 (1 k

5、V/s)300-1200V 放电电流放电电流 (10 x 8/20s)2.5 - 20 kA (150 kA) 技术技术陶瓷或玻璃金属陶瓷或玻璃金属 绝缘电阻绝缘电阻 1 GOhm 极数极数 2- 或或 3 失效模式失效模式 外部短路机构外部短路机构 安装安装 卡式卡式, SMD, PCB 标准标准 ITU-T K12简化动作过程简化动作过程点火电压与点火电压与dV/dt压敏电阻导通机理导通机理寿命寿命雪崩二极管半导体技术 (雪崩) 嵌位特性 2极、3极3种元件性能比较气体放电管气体放电管压敏电阻压敏电阻二极管二极管电压电压90-2500V15-1000V5-200V放电电流放电电流 8/20

6、us10KA2KA100A响应时间响应时间500ns50ns1ns绝缘电阻绝缘电阻10 G Ohms20 M Ohms20 M Ohms电容电容2 pf1 nF0.5 nF精确度精确度15%10%5%寿命寿命 10 年老化一般失效模式失效模式通过外部短路热击穿短路应用要求、选择网络网络交流电力交流电力电讯电讯数据数据无线通讯无线通讯希望达到的性能希望达到的性能放电电流放电电流极高/高中低中/高保护电平保护电平中高高中跟随电流跟随电流应避免无关无关无关电容电容无关低低/极低极低失效模式失效模式开路短路短路短路网络网络交流电力交流电力电讯电讯数据数据无线通讯无线通讯优选元件优选元件压敏电阻，带脱扣

7、机构气体放电管/嵌位二极管气体放电管/嵌位二极管气体放电管原因原因放电电流高无跟随电流优越的保护电平优越的保护电平优越的高频性能应用要求、选择气体放电管气体放电管 电讯/数据线的主要保护元件 无线通讯保护压敏电阻压敏电阻 交流电源保护元件二极管二极管 电讯/数据线二级保护元件动作过程及功能外部网络外部网络被保护被保护终端终端电涌保护器必须为被保护设备提供：电涌保护器必须为被保护设备提供： 尽可能低的保护电平 与实际雷电危险程度相符的放电电流能力 对设备正常运行，尽可能低的接入干扰基本防护方法基本防护方法电子信息系统综合防护示意图全方位保护全方位保护示意图示意图电涌保护电涌保护器器电涌电压电涌电压风险分析风险分析确定电涌的风险及程度确定电涌的风险及程度外部线路确定外部线路确定确定电涌的所有通道确定电涌的所有通道元件的选择元件的选择根据标准，选择适用的元件根据标准，选择适用的元件元件在