系統(tǒng)防雷器介紹

在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)中，由于光照和風(fēng)能都是隨著環(huán)境不斷變化的，因此系統(tǒng)所發(fā)出的電能極其不穩(wěn)定，并且由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)屬于離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，大多都安裝與野外，如果遇到雷雨天氣，極易被閃電所產(chǎn)生的電弧所影響，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生幾倍于安全界限的電壓電流；因此在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)中都需要加入相對(duì)應(yīng)的浪涌保護(hù)器。

浪涌保護(hù)器（Surgeprotection Device）又稱防雷器，是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的安全裝置。它作用是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，并將強(qiáng)大的沖擊電流泄入到地下，從而設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊電涌的損壞。

1.防雷過程

當(dāng)電路受到外來雷擊電涌沖擊、雷擊電磁感應(yīng)或者操作過電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器會(huì)吸收多余的雷電流，并且對(duì)地放電。在常見的浪涌保護(hù)器中，都有一個(gè)稱為金屬氧化物變阻器（MOV）即壓敏電阻，它由氧化鋅為主體，添加多種金屬氧化物，通過電子陶瓷工藝制成多晶半導(dǎo)體陶瓷元件，用來轉(zhuǎn)移多余的電壓。作為核心元器件，它決定著一個(gè)浪涌保護(hù)器的好壞。

壓敏電阻由三部分組成：中間是一根金屬氧化物材料，由兩個(gè)半導(dǎo)體連接著電源和地線。這些半導(dǎo)體具有隨著電壓變化而改變的可變電阻。當(dāng)電壓低于某個(gè)特定值時(shí)，壓敏電阻中電阻很高，浪涌保護(hù)器不工作。反之，當(dāng)電壓超過該特定值時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生變化，半導(dǎo)體電阻會(huì)大幅降低，電路導(dǎo)通，吸收過電流對(duì)地放電。

2.分類防護(hù)

在配電系統(tǒng)中，浪涌的在系統(tǒng)內(nèi)外都會(huì)出現(xiàn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)外的浪涌主要來自于雷電和其它系統(tǒng)的沖擊，約占20%；系統(tǒng)內(nèi)的浪涌主要來自于系統(tǒng)內(nèi)部用電負(fù)荷的沖擊，約占 80%。

2.1開關(guān)型浪涌保護(hù)器

系統(tǒng)外的浪涌是屬于直接雷，具有很高的瞬時(shí)峰值，電壓可以在幾微秒內(nèi)上升到2萬伏，就像炸彈爆炸，瞬間就能破壞內(nèi)部電子元器件。為了應(yīng)對(duì)這種情況，我們可以采用開關(guān)型浪涌保護(hù)器，當(dāng)沖擊電壓達(dá)到一定值時(shí)，SPD的電阻突然下降變?yōu)榈妥柚担沟秒娏鲝腟PD通過。它可以抑制正弦波峰值電壓上固定值以外的浪涌，對(duì)系統(tǒng)外部產(chǎn)生的高能量脈沖型浪涌非常有效。

2.2限壓型浪涌保護(hù)器

系統(tǒng)內(nèi)的浪涌屬于感應(yīng)雷，它的波形就像海浪，一重一重涌過來，雖然幾千伏的電壓峰值沒有外部浪涌高，但是多次的沖擊造成的破壞也是當(dāng)仁不讓。根據(jù)這種特點(diǎn)，我們一般采用限壓型浪涌保護(hù)器。當(dāng)沒有浪涌出現(xiàn)時(shí)，SPD呈高阻狀態(tài)；隨著沖擊電流的逐步提高，SPD的電阻持續(xù)下降，使電涌轉(zhuǎn)而從浪涌保護(hù)器通過。浪涌抑制包絡(luò)隨著正弦波的變化而變化，它對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生的振蕩型浪涌最為有效。

2.3混合型浪涌保護(hù)器

當(dāng)然，單獨(dú)的開關(guān)型浪涌保護(hù)器和限壓型浪涌保護(hù)器都具有一定的局限性，無法應(yīng)對(duì)復(fù)雜的實(shí)際情況。而科佳電氣耗時(shí)3年獨(dú)立研發(fā)的混合型浪涌保護(hù)器則把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合了起來，它由開關(guān)型元件和限壓型元件混合組成，根據(jù)是施加的沖擊電壓特性不同，混合型SPD有時(shí)呈現(xiàn)開關(guān)型SPD的特性，有時(shí)呈現(xiàn)限壓型SPD的特性，有時(shí)同時(shí)呈現(xiàn)兩種特性。這種浪涌保護(hù)器對(duì)于電源系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)的后續(xù)防雷保護(hù)、戶內(nèi)精細(xì)保護(hù)具有很好的效果。

工作原理圖

結(jié)語

在科技高度發(fā)達(dá)的今天，各種電子設(shè)備已經(jīng)完全融入到了我們的生產(chǎn)生活中，高度集成化的精密電子元器件對(duì)電流更加敏感，更易受到浪涌的損壞。小到家用電腦，大到企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，浪涌保護(hù)器已經(jīng)成為了社會(huì)上不可或缺的雷電防護(hù)設(shè)備。

審核編輯黃宇