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河南驻马店市电局吴风华
随着电子技术，尤其是微电子技术、计较机技术、年夜规模集成电路技术的成长，和在电力系统中运用的日益普遍，以电子技术运用为特征的弱电装备（系统），在电力系统所占据的地位日显重要；这些装备和系统对于强电的防护能力，相对普通的电气装备和用分手元器件组装的电子装备而言，要懦弱得多，由于雷电等浪涌对这些装备的破坏所酿成的风险也显得日益突出。
在生产现实中，我们经常会碰着某些电子装备板卡、芯片等损坏，而找不到确切缘由的情况，尤其是变电所中的电子装备，如电力通讯装备、远动自动化装备、微机庇护装备、图像监控系统等等。研究讲明，这类情况的发生，很多都是由浪涌所造成。
现代电子装备（系统）对浪涌所具有的活络特征，决议了对其进行非凡防护的需要性。同时，这些电子装备与浪涌耦合渠道又是立体多通道的，不是一般性防护措施所能完成的，必需综合电子装备的运行情况，接纳响应的防护手段和措施。对电子装备接口接纳需要的浪涌防护手段，是保证其正常运行的基本措施和保障。
国内外家学者对此都进行了年夜的实验和研究，IEC（电工委员会）、ITU(电信同盟)等组织都制定了响应的防雷电及电磁脉冲的尺度，如IEC1024、IEC1312、ITU的K系列等。IEC1024、IEC1312相继公布了雷电流参数和雷电波形，并对雷电庇护区（LPZ）的划分、系统的分级庇护和浪涌过电压庇护器（SPD）的各项指标进行了划定。我国的国家尺度《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）、信息工部《移动通讯基站防雷与接地设计规范》（YD5068-98）等也都对雷电电磁脉冲的防护进行了划定。
随着研究的不竭的深进和熟悉的不竭提高，今朝，人们的注重力已从曩昔单纯的防雷慢慢转向综合浪涌干扰防护。
1浪涌的基来源根基理
浪涌（surge），又叫突波，是存在于供电系统中的一种极为普遍的电压/电流瞬间过年夜的波动现象。国外一些资料将浪涌分为四个组成部门:
浪涌主要的来历是雷电，它可以经由过程电力线传导，也多是在低压电源线上或旌旗灯号线上感应发生；浪涌的另外一个来历是公用电网，开关操作时，在电力线上发生的过电压。研究发现，低压电力线上80％以上的浪涌发生于建筑物内部的装备，诸如来自空调机、空压机、电弧焊机、电泵、电梯、开关电源和其它一些感性负荷的浪涌。浪涌发生缘由见表1。
浪涌分歧于一般意义上的过电压，由于它不仅幅值高，而且发生的时间极为短暂，一般的过电压庇护由于其反应速度低而对其无能为力。
为了测试装备和系统对于雷击及其它浪涌的敏感性，人们在对雷击及其它浪涌进行观察分析的根蒂根基上，制定了一系列的尺度。在尺度中对各类浪涌的波形、幅值等指标做了明确划定，尺度浪涌波形如图1所示。用于仿真雷击、静电放电和快速瞬态的测试波形，一般描写为双指数函数。
几种典型浪涌波的幅值频谱，如图2所示。
2抑制浪涌的原理
从图2几种雷击波涌的频谱曲线图可以看出，浪涌波形的波前时间越短，则其所包括的频带越宽，频率越高。对电子装备电磁兼容来说，高频是辐射干扰的主要缘由。可以发现，快速静电放电脉冲虽然只有50ns的波长，10kV电压脉冲，对于50Ω电阻的放电能也只有E=100mJ。可是它的拐点频率达2.66MHz，第二拐点为48MHz，这么高的频率对于电子装备的正常运行是极年夜的挑战。
幅值频谱分析讲明许多浪涌显现低频特征，即主要能集中在频率较低的频段。可是由于很是低的能就会引发集成电路的状态紊乱或损坏，是以在浪涌波形中所含的高频能，即使比例较低，也足以影响采用半导体技术的电路正常运行。事实上对采用集成电路技术的电子装备的损害，或误动年夜多都是由于浪涌能酿成的。凡是认为集成电路装配的受损能级为100mJ。
低频能可以经由过程硅二极管、压敏电阻、接地和控制环路面积进行消除，但高频能必需经由过程滤波和屏障技术控制。
分析显示年夜部门浪涌能是低频。瞬态也存在高频问题，测试波形包括很年夜能，在低频段很窄的频段内可含100mJ，从浪涌能分析可以看出在显著高频区，残余能也都年夜于100mJ。
能计较讲明，对于快速上升时间的双指数曲线，年夜约50以上的总能存在于拐点以下，50以下总能存在于拐点频率以上，而年夜约1的总能包括在第二拐点频率以上。
低压交流电源线上的浪涌是与过电压有联系的，但又不同等于过电压，由于浪涌既包括电压的瞬变，又包括电流的瞬变。一样事理抑制浪涌也不同等于过电压庇护。过电压庇护是线路和电气装备尽缘无缺性的保障，而抑制浪涌是低压系统和电子装备靠得住运行，及电磁兼容的保障。
经常使用的浪涌抑制器件为气体放电管、氧化锌压敏电阻、瞬态电压制制器、硅二极管等。它们工作原理分歧，但它们有相似的伏安特征，即两头电压低于划定电压时，经由过程电流很小，而当两头电压高于划定电压后，经由过程电流会呈指数纪律增加。这一伏安特征能使其同时知足抑制浪涌泻流和限幅的要求，因而也就成为抑制浪涌的主导器件。尤其是氧化锌压敏电阻，不仅限幅电压可以很低，导通电流也能够很年夜，价格又廉价，已成为电气设计师的浪涌抑制器件。
比来开发研究的各类纳秒级瞬态抑制器件，和畴前现实运用的年夜电流吸收能力的开关管，使得研制电力通讯接口浪涌抑制器成为可能。今朝浪涌抑制器凭据使用处合分歧具有分歧的限流水安然平静泄流能力。浪涌抑制器的分类年夜致以下：
（1）限幅型：氧化锌压敏电阻具有较高电能吸收能力和纳秒级响应时间，具有低限幅和快速反应能力的TVSs等。工作原理是稳压。这类原理工作的器件泻流能力较差，功率较小。
（2）开关型：主要指气体放电管，它响应较慢，瞬态的发生可能快于它的响应时间。主要是凭据短路原理把浪涌经由过程庇护接地线返回，而避免进进通讯装备。这类原理工作的器件续流问题，影响了其使用范围。
（3）夹杂型：这主要是指MOV或TVS与开关管的联合使用,这类类型综合哄骗年夜功率器件与快速响应器件的势，具有广漠的使用和开发前景，可是由于不具有频率选择功能，而不顺应通讯接口中使用。
（4）正弦波跟踪型：这是一种新技术，它能跟踪交流正弦波，对经由过程其它庇护装配上的细小尖峰和瞬态做出响应。它只对瞬态干扰进行分析而做出响应，是其中包括数据、旌旗灯号、电话等通讯中，实现浪涌抑制的理想选择，也是今朝国内外有关家起劲研究的热门。
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