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浪涌防护器件多级保护电路原理和行业应用方案

20小时前
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一、浪涌过电压与多级防护的工程背景

在低压供配电系统中,雷击、电网操作、感性负载投切等均可能产生高能量瞬态过电压。此类浪涌具有上升沿陡、能量集中、破坏性强等特点,往往通过电源线路侵入建筑物内部,对配电设备、自动化系统及精密电子装置造成击穿、老化或误动作。

实践证明,单一防护点难以同时兼顾通流能力与电压钳位水平。因此,依据 IEC与GB/T 18802.11 的技术体系,低压电源系统普遍采用多级浪涌防护电路结构,通过能量逐级泄放、电压逐级限制,实现系统性防护。

二、浪涌防护器件多级保护电路的基本原理

多级防护的分工逻辑

多级浪涌保护的核心思想是“分区防护、分级泄能、逐级协调”。通常按照建筑物雷电防护分区(LPZ)进行设置:

第一级(Type 1 / B 级)

安装于 LPZ0 与 LPZ1 边界,直接面对雷电流侵入,重点在于承受和泄放大电流;

第二级(Type 2 / C 级)

安装于配电分支处,进一步降低残压;

第三级(Type 3 / D 级)

靠近终端设备,进行精细化保护。

各级 SPD 之间通过合理的电压保护水平 Up、通流能力 Iimp/In 及安装距离进行能量配合,避免相互干扰或反向损坏。

多级保护电路的工作机理

当雷电浪涌从电源线路侵入时:

第一级SPD 首先动作

浪涌电压达到其动作阈值后,内部非线性器件迅速导通,将大部分雷电流泄放至接地系统;

浪涌能量被削峰限幅

电流峰值和上升沿被显著抑制,进入后级线路的能量大幅降低;

后级SPD 接力钳位

通过更低的 Up 值进一步限制残余过电压,使其降至设备耐受范围内;

终端设备安全运行

多级防护协同完成从“承受雷击”到“保护设备”的全过程。

这一机制决定了第一级SPD 的可靠性和通流能力,是整个防雷体系的基础。

三、地凯防雷DK-160 系列一端口浪涌保护器的技术定位

设计与标准符合性

DK-160 系列一端口浪涌保护器按照 IEC 相关标准设计,其性能指标满足

GB/T 18802.11—2020《低压电涌保护器 第11部分》 的技术要求,适用于低压交流电源系统的第一级防护应用。

该产品主要用于建筑物 LPZ0—LPZ1 边界处,保护对象为耐受冲击电压类别Ⅳ类的配电设备,其额定耐受冲击电压 Uw 为 6kV,符合总配电防雷的工程需求。

关键电气参数的工程意义

DK-160 系列具有如下典型特性:

额定工作电压:220V / 380V AC

最大持续运行电压 Uc:385V AC

标称放电电流 In(8/20μs):80kA

最大放电电流 Imax(8/20μs):160kA

电压保护水平 Up:≤3.5kV

响应时间(L/N—PE):<25ns

从工程角度看,该参数组合体现了高通流能力与合理残压控制的平衡,非常适合作为多级防护体系中的第一级能量释放节点。

四、结构与安全设计优势解析

模块化与温控脱扣机制

DK-160 系列采用独立模块化结构设计,具备良好的密封性和可维护性。每组防雷模块内部配置温控断路技术,在以下情况下可自动脱扣:

浪涌器件长期受冲击后性能劣化;

内部温升异常,存在热失控风险。

该机制可在 SPD 失效前主动切离电源回路,有效避免因短路、燃烧引发的二次事故,是当前工程防雷中极为重要的安全配置。

远程告警与运行可视化

产品内部预留远程告警接口,当模块脱扣或状态异常时,可向监控系统反馈信号,便于:

运维人员远程掌握 SPD 状态;

在无人值守配电室中实现预防性维护;

与智能防雷或配电监控系统集成。

同时,产品具备本地工作状态指示:

正常为绿色,故障为红色,便于现场快速巡检。

五、地凯浪涌保护器系列的选型要点

系统制式匹配

该系列支持 TT、TN、IT 等常见供电系统,可根据配电系统形式选择:

2P(L/N-PE)

3P(L-PE)

4P(L/N-PE)

3+1(L-N-PE)

三相四线制系统中,3+1 结构有利于提升对 N-PE 间过电压的防护可靠性。

安装与接线要求

安装方式:35mm 标准导轨

接线端子:压线框接线柱,螺栓规格 M6

导线截面:

L/N 端:6~35mm²

PE 端:10~35mm²

工程中应遵循“短、直、粗”原则,SPD 接地引线尽量不超过 0.5m,以降低附加电感对残压的影响。

六、地凯防雷浪涌保护器典型行业应用方案

建筑与公共设施

在商业综合体、医院、数据中心等建筑中,DK-160 系列适合安装于总配电柜进线侧,作为整栋建筑电源系统的首道防雷屏障,与下级 C、D 级 SPD 构成完整防护链。

工业与厂矿配电系统

工业现场电气环境复杂、雷电感应严重。DK-160 的高通流能力和过流脱扣设计,能够有效应对雷击叠加操作过电压,对变频器、电控柜、电机控制系统起到基础性保护作用。

能源与基础设施领域

在风电、光伏升压站、交通隧道、通信机房等场景中,该系列产品可部署于低压交流侧主进线位置,配合完善的接地系统,为后级设备提供稳定的电源环境。

地凯科技

地凯科技

广西南宁地凯科技有限公司,专业智能防雷系统(浪涌保护器+后备保护器)集成供应制造商。

广西南宁地凯科技有限公司,专业智能防雷系统(浪涌保护器+后备保护器)集成供应制造商。收起

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