压敏电阻浪涌保护应用
浪涌保护器（SPD）使用中应注意的问题
浪涌保护器（ SPD）使用中应注意的问题The problem be adverted in the use of surge protection deviceLiuxuchuan(The IT Electronics Eleventh Design&Research Institute Scientific and Technological Engineering Corporation Shanghai200233)摘要：介绍了表征浪涌保护器的主要技术参数。
讨论了压敏电阻非线性伏安特性在浪涌保护方面所具有的优点。
通过实验证明，浪涌保护器件的使用过程中应当注意器件引线对残压的影响。
关键词：ZnO压敏电阻器浪涌保护器残压冲击电流ABSTRACT：This paper briefly presents the main parameters of surge protector. And discusses the advantage of ZnO varistors’ non-linear character in surge protection. The result of experiments indicate we should pay atteneion to the influence of wire to the residual voltage.KEY WORDS: ZnO varistor; Surge protection device ; Residual voltage ; Impulse current1前言浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。
本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。
可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机[1]等，普通的避雷针只能有效地防护直击雷，而由强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能够沿天线、电源线和电话线潜入室内，对人员及电器设备的安全造成危害。
浪涌保护器内部结构
浪涌保护器内部结构
浪涌保护器是一种用于保护电子设备免受浪涌冲击的装置。
其内部结构通常包括以下组件:
1. 放电间隙：放电间隙是浪涌保护器中最重要的组件之一。
它通常是一段断开的电路，可以在浪涌冲击发生时，在短时间内放电，将电流引入大地，从而减轻浪涌对设备的损害。
2. 非线性电阻：非线性电阻是浪涌保护器中的另一个重要组件。
它通常是一种电阻和电容的混合体，可以在浪涌冲击发生时，产生非线性效应，从而限制电流和电压的大小。
3. 充气放电管：充气放电管是另一种重要的组件，通常用于保护通信线路和电力系统。
它可以通过充入气体来承受巨大的电流，从而保护电路免受浪涌冲击。
4. 压敏电阻：压敏电阻是浪涌保护器中常用的一种组件，可以承受较高的电压，但一遇过高的电压，就会电阻增大，从而限制电流的大小，保护设备免受浪涌冲击。
5. 扼流线圈：扼流线圈是一种用于限制电流的组件，通常用于保护电力系统中的电机和变压器等。
它可以在浪涌冲击发生时，限制电流的大小，防止电机和变压器烧毁。
浪涌保护器内部结构的多样性取决于其用途和所选择的材料。
一般来说，浪涌保护器的质量取决于其内部组件的质量和数量，以及其设计和制造的质量。
浪涌保护器及其应用
浪涌保护器及其应用随着电子技术的高速发展，个人ＰＣ机、大中型计算机及相关信息设备的大量应用，使建筑物防雷击电磁脉冲（过电压）愈来愈受到大家的重视，由此，越来越多的过电压保护产品投入市场，浪涌保护器ＳＰＤ（ＳｕｒｇｅＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＤｅｖｉｃｅ）也逐渐为人们所熟悉。
１浪涌保护器设置的前提（１）对于设置信息系统的建筑物，是否需要防雷击电磁脉冲，应在完成直接、间接损失评估和建设、维护投资预测后认真分析和综合考虑，做到安全、适用、经济。
因为浪涌保护器较其他开关电器相对昂贵，要尽量减少开发商的经济负担，就不能不讲投资而盲目设置；（２）在工程设计阶段不知道信息系统的规模和具体位置的情况下，若预计将来会有信息系统，应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一一个共用接地系统，并应在一些合适的地方（如弱电机房等处）预埋等电位联结板；（３）合理划分防雷区，根据物体可能遭受雷击的可能性和电磁场强度的衰减程度，将建筑物划分为ＬＰＺ０Ａ区、ＬＰＺ０Ｂ区、ＬＰＺ１区……ＬＰＺｎ＋１区，要求在两个防雷区的界面上将所有通过界面的金属物（如管道、电力和通信线路等）做等电位联结，并宜采取屏蔽措施（注意ＬＰＺ０Ａ区与ＬＰＺ０Ｂ区之间无界面）。
２屏蔽、接地和等电位联结措施２．１屏蔽屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，在实施过程中宜在建筑物和房间的外部设屏蔽，并以合适的路径敷设，屏蔽线路。
（１）所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件（如屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架）都应做等电位联结，并与防雷装置相连；（２）屏蔽电缆的做法：电缆屏蔽层应至少在两端并宜在防雷区交界处做等电位联结，当系统要求只在一端做等电位联结时，应采用有绝缘隔开的双层屏蔽，外层屏蔽应至少在两端做等电位联结；（３）非屏蔽电缆的做法：在分开的各建筑物之间的非屏蔽电缆应敷设在金属管道内，并确保金属管道从一端到另一端应是导电贯通的，应分别连到各分开的建筑物的等电位联结带上。
电路中压敏电阻应用的典型实例
电路中压敏电阻应用的典型实例 随着科技的发展领域广泛，也带动了电容器的应用领域。
压敏电阻应用于电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。
压敏电阻在电路中的应用有哪些呢，小编将详细为你介绍。
1）电路输入过压保护： 大气过电压由于雷击引起，大多数属于感应性过电压，雷击对输电线路放电产生的过电压，这种过电压的电压值很高，可达100～10000V，造成的危害极大。
因此对于必须对电气设备采取措施防止大气过电压。
可以采用压敏电阻器。
一般采用与设备并联。
如果电气设备要求残压很低时，可以采用多级防护。
2）防止操作过电压防护电路： 操作过电压是电路工作状态突然变化时，电磁能量急剧转化，快速释放时产生的一种过电压，防止这种过电压可以用压敏电阻器保护各种电源设备、电机等。
3）半导体器件的过压保护： 为了防止半导体器件工作时由于某些原因产生过电压时被烧毁，常用压敏电阻加以保护，在晶体管发射极和集电极之间，或者在变压器的一次连接压敏电阻，能有效地保护过电压对晶体管的损伤。
在正常状态下，压敏电阻呈高阻态，只有很想的漏电流，而当承受过电压时，压敏电阻迅速变成低阻状态，过电压能量以放电电流的形式被压敏电阻吸收，浪涌电压消失以后，当电路或元件承受正常电压时，压敏电阻又恢复到高阻状体。
对于二极管和晶闸管来说，一般将压敏电阻和这些半导体元件并联或者于电源并联，而且应满足两个要求：一是重复动作的方向电压要大与压敏电阻的残压，二是非重复动作的反向电压也要大于压敏电阻的残压。
4）接触器、继电器防护器： 当切断含有接触器，继电器等感性负载的的电路时，其过电压可以超过电源电压的数倍，过电压造成接点间电弧和火花放电，烧损触头，缩短设备寿命。
由于压敏电阻在高电位的分流作用，从而保护了触点。
压敏电阻和线圈并联时，触点间的过电压等于电源电压与压敏电阻残压之和，压敏电阻吸收的能量为线圈存储的能量，压敏电阻与触点串联时，触点的过电压等于压敏电阻的残压，压敏电阻吸收的能量为线圈存储能量的1.2倍。
浪涌保护器有关知识
浪涌保护器的具体作用与原理1.主要结构及工作原理电涌保护器的工作原理见示意图，两个电极分别与L（或者N）和PE线相联，两个电极之间形成一个电气间隙。
电网在不超过最大持续运行电压的情况下运行时，两个电极之间呈高阻状态。
如果电网因雷击或者操作过电压使两个电极之间的电压超过点火电压时，间隙被击穿，通过弧光放电将过电压能量释放。
冲击波过后，电弧将被由分弧片和灭弧室组成的灭弧系统熄灭，恢复到高阻状态。
图1 原理示意图2.作用BY系列电涌保护器采用了一种非线性特性极好的压敏电阻，在正常情况下，电涌保护器外于极高的电阻状态，漏流几乎为零，保证电源系统正常供电。
当电源系统出现上述情况的过电压时，电涌保护器立即在纳秒级的时间内迅速导通，将该过电压的幅值限止在设备的安全工作范围内。
同时把该过电压的能量释放掉。
随后，保护器又迅速的变为高阻状态，因而不影响电源系统的正常供电。
浪涌保护器，也叫防雷器.是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。
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，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。
泻流开启时间和泻流量是衡量它标准.我现在一般一级用70KA的二级用40KA的，再就是在楼顶上的用的大些一般也是40KA 100KA的还没有碰到过浪涌保护器的作用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（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，已成为人们关注的焦点。
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、持续时间很短的电流。
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，其持续时间一般小于100微秒。
【作用】浪涌保护器的作用
【关键字】作用浪涌保护器的作用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。
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、持续时间很短的电流。
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，其持续时间一般小于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可能造成致命的损坏。
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：（1）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。
发生的概率相对较低。
（2）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。
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。
电子设备用压敏电阻器 第2部分：分规范 浪涌抑制型压敏电阻器-最新国标
电子设备用压敏电阻器第2部分：分规范浪涌抑制型压敏电阻器1 范围本文件适用于交流或直流供电系统中电子设备用金属氧化物压敏电阻器，该压敏电阻器具有对称电压-电流特性。
这些压敏电阻器用于保护电子设备或其他浪涌敏感设备。
本文件范围内的压敏电阻器不是主要的雷电浪涌防护元件。
这些压敏电阻器具备金属化连接，通过引线或表面安装在印制电路板上。
本文件的目是对这中类型的压敏电阻器规定优先值和特性，并从总规范GB/T10193—20XX中选择适用的质量评定程序、试验和测量方法，以及给出这种类型压敏电阻器的一般性能要求。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
IEC 60062 电阻器和电容器的标志代码(Marking codes for resistors and capacitors)注：GB/T2691—2016 电阻器和电容器的标志代码(IEC 60062:2004,IDT)GB/T 2421—2020 环境试验概述和指南（IEC 60068-1:2013,IDT）IEC 60068-2-1:2007 环境试验第2-1部分：试验方法试验A ：寒冷（Environmental testing—Part 2-1：Test—Test A: Cold）注：GB/T 2423.1—2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温（IEC 60068-2-1:2007,IDT）IEC 60068-2-2:2007 环境试验第2-1部分：试验方法试验B：干热（Environmental testing—Part 2-2：Test—Test B: Dry heat）注：GB/T2423.2—2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温( IEC 60068-2-2:2007,IDT) IEC 60068-2-6:2007 环境试验第2-6部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）（Environmental testing —Part 2-6:Test—Test FC: Vibration (sinusoidal)）注：GB/T2423.10—2019 环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）( IEC 60068-2-6:2007,IDT) IEC 60068-2-20:2008 环境试验第2-20部分：试验方法Ta和Tb：具有引线的元器件可焊性和耐焊接热的试验方法(Environmental testing-Part 2-20:Tests—Test Ta and Tb: Test methods for solderability1and resistance to soldering heat of devices with leads)注：GB/T2423.28—2005 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验T:锡焊(IEC 60068-2-20:1979,IDT) IEC 60068-2-27 环境试验第2-27部分：试验方法试验Ea和导则：冲击(Environmental testing —Part 2-27:Tests—Test Ea and gurdance: Shock)注：GB/T2423.5-2019 环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击(IEC 60068-2-27:2008,IDT)IEC 60068-2-30 环境试验第2-30部分：试验方法试验Db 循环湿热(12h+12h循环)[Environmental testing—Part 2-30 Tests —Test Db: Damp heat, cyclic(12h+12h cycle)] 注：GB/T2423.4-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db：交变湿热（12h+12h循环）(IEC 60068-2-30:2005,IDT)IEC 60068-2-45:1980+Al:1993 基本环境试验程序，第2-45部分：试验方法试验XA和导则：在清洗剂中浸渍（Basic environmental testing procedures-Part 2-45.Tests-Test XA and guidance: Immersion in cleaning solvents)注：GB/T2423.30-2013 环境试验第2部分：试验方法试验XA和导则：在清洗剂中浸渍（IEC 060068-2-45:1980+Al:1993, IDT）IEC 60695-11-5 着火危险试验第11-5部分:试验火焰针焰试验方法装置、确认试验方法和导则(Fire hazard testing—Part 11-5:Test flames—Needle-flame test method—Apparatus, confirmatory test arrangement and guidance)注：GB/T 5169.5-2020 电工电子产品着火危险试验第5部分：试验火焰针焰试验方法装置、确认试验方法和导则(IEC 60695-11-5:2016,IDT)IEC 61193-2：2007 质量评估系统第2部分：电子元器元件及包装检验用抽样方案的选择和使用（Quality assessment systems—Part 2:Selection and use of sampling plans for inspection of electronic components and packages）3 术语和定义GB/T10193—20XX界定的术语和定义适用于本文件。
浪涌保护器标准
浪涌保护器标准一、术语和定义浪涌保护器（Surge Protective Device，简称SPD）是一种用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的设备，从而保护设备免受雷电、操作过电压等电磁干扰的影响。
二、浪涌保护器类型根据不同的应用场合和需求，浪涌保护器可分为以下几种类型：1.电压开关型（Voltage Switching Type）：用于并联在电源线路上，通常采用无间隙氧化物压敏电阻（MOV）或放电间隙（Gas Tube）作为核心元件。
在过电压时，MOV或Gas Tube短路，将过电压限制在较低的水平。
2.限压型（Voltage Limiting Type）：与电压开关型类似，但限压型SPD在过电压时不会立即短路，而是通过限制电压幅值来保护设备。
通常采用压敏电阻（MOV）或二极管作为核心元件。
3.组合型（Combination Type）：结合了电压开关型和限压型的特性，通常采用气体放电管（GDT）作为核心元件。
在过电压时，GDT首先出现辉光放电，将电压限制在较低水平；当电压继续升高时，GDT会发展为电弧放电，进一步限制电压幅值。
三、性能要求浪涌保护器应满足以下性能要求：1.最大持续运行电压（Uc）：在正常工作条件下，SPD能承受的最大直流电压或最大交流峰值电压。
2.标称放电电流（In）：在给定的波形和条件下，SPD能够承受而不损坏的最大电流。
根据不同的使用场合，可分为In（3+1）和In（2+1）等类型。
3.最大放电电流（Imax）：在规定的波形和条件下，SPD能够承受而不损坏的最大电流。
该值应大于或等于标称放电电流。
4.残压（Ures）：在放电过程中，SPD两端的最大电压。
该值应低于设备的耐压水平。
5.响应时间（Td）：从开始出现浪涌到SPD启动并开始泄放电能的时间。
响应时间应尽可能短，以减小浪涌对设备的影响。
6.漏电流（Id）：在正常工作条件下，SPD的漏电流应小于规定值，以确保不会影响设备的正常运行。
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压敏电阻压敏电阻器器浪涌保护应用
压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。
压敏电阻器可以对IC 及其它设备的电路进行保护，防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成对它们的损坏。
使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC 或设备电路上，当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，从而保护IC 或电器设备；当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。
一般用于电路浪涌和瞬变防护电路，对于压敏电阻的应用，大致可分为四种类型：
1． 电源线之间或电源线和大地之间的连接，作为压敏电阻器，最具有代表性的
使用场合是在电源线及长距离传输的信号线遇到雷击而使导线存在浪涌脉冲
等情况下对电子产品起保护作用。
一般在线间接入压敏电阻器可对线间的感
应脉冲有效，而在线与地间接入压敏电阻则对传输线和大地间的感应脉冲有
效。
若进一步将线间连接与线地连接两种形式组合起来，则可对浪涌脉冲有
更好的吸收作用。
2． 负荷中的连接，它主要用于对感性负载突然开闭引起的感应脉冲进行吸收，
以防止元件受到破坏。
一般来说，只要并联在感性负载上就可以了，但根据
电流种类和能量大小的不同，可以考虑与R-C 串联吸收电路合用。
3． 接点间的连接，这种连接主要是为了防止感应电荷开关接点被电弧烧坏的情
况发生，一般与接点并联接入压敏电阻器即可。
4．
主要用于半导体器件的保护连接，这种连接方式主要用于可控硅、大功率三
极管等半导体器件，一般采用与保护器件并联的方式，以限制电压低于被保
护器件的耐压等级，这对半导体器件是一种有效的保护。
压敏电阻应用的常见压敏电阻应用的常见技术技术技术问题问题
一、压敏电阻的安全性问题：
在以往的应用中，跨接在电源线上的压敏电阻器出现过起火燃烧，危机临近其它元器件的事故。
对此，制造者和使用者共同进行了大量研究和分析工作，采取了相应的对策，极大地降低了这类事故的概率，但尚未杜绝，因此，压敏电阻的使用安全性仍是个值得重视、需要继续研究解决的课题。
压敏电阻起火燃烧的表观现象，大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两种类型。
①老化失效，这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧，漏电流恶性增加且集中流入薄弱点，薄弱点材料融化，形成1kΩ左右的短路孔后，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点，形成高热而起火。
这种事故通常可以通过一个与压敏电阻串联的热熔接点来避免。
热熔接点应与电阻体有良好的热耦合，当最大冲击电流流过时不会断开，但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开。
研究结果表明，若压敏电阻存在着制造缺陷，易发生早期失效，强度不大的电冲击的多次作用，也会加速老化过程，使老化失效提早出现。
②暂态过电压破坏，这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔，导致更大的电流而高热起火。
整个过程在较短时间内发生，以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。
在三相电源保护中，N-PE线之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高，多数是属于这一种情况。
相应的对策集中在压敏电阻损坏后不起火。
一些压敏电阻的应用技术资料中，推荐与压敏电阻串联电流熔丝（保险丝）进行保护。
二、压敏电阻的连接线问题
将压敏电阻接入电路的连接线要足够粗，推荐的连接线的尺寸注：接地线为5.5 mm2以上连接线要尽可能短，且走直线，因为冲击电流会在连接线电感上产生附加电压，使被保护设备两端的限制电压升高。
三、压敏电阻的串联和配对
压敏电阻可以很简单地串联使用。
将两只电阻体直径相同（通流量相同）的压敏电阻串联后，漆压敏电压、持续工作电压和限制电压相加，而通流量指标不变。
例如在高压电力避雷器中，要求持续工作电压高达数千伏，数万伏，就是将多个ZnO压敏电阻阀片迭和起来（串联）而得到的。
压敏电阻可以并联，目的是获得更大的通流量，或者在冲击电流峰值一定的条件下减小电阻体中的电流密度，以降低限制电压。
当要求获得极大的通流量［例如8/20，（50-200）KA ］，且压敏电压又比较低（例如低于200V）时，电阻体的直径/ 厚度比太大，在制造技术上有困难，且随着电阻体直径的加大，电阻体的微观均匀性变差，因此通流量不可能随电阻体面积成比例地增大。
这是用较小直径的电阻片并联可能是个更合理的方法。
由于高非线性，压敏电阻片的并联需要特别小心谨慎，只有经过仔细配对，参数相同的电阻片相并联，才能保证电流在各电阻片之间均匀分配。
此外，纵向连结的几个压敏电阻器，使用经过配对的参数一致的压敏电阻器后，当冲击侵入时，出现在横向的电压差可以很小。
在这种情况下，配对也是有意义的。
四、压敏电阻与气体放电器件的串联和并联
压敏电阻可以与气体放电管、空气隙、微放电间隙等气体放电器件相串联，这个串联组合的正常工作要满足两个基本条件：①、系统电压上限值应低于气体放电器件G的直流击穿电压；②、G点火后在系统电压上限值下，压敏电阻MY中的电流应小于G
的电弧维持电流，以保证G的熄弧。
这种串联组合具有电容量小，工作频率高；漏电流极小安全性好；以及不存在压敏
电阻MY 在系统电压下老化的问题，因而可靠性高等优点，但同时也有气体放电器件相应慢所引起的"让通电压"问题。
压敏电阻也可与气体放电管并联，以降低气体放电管的冲击点火电压。
压敏电阻压敏电阻浪涌浪涌浪涌保护保护保护的的应用应用原理原理原理示意图示意图。