复合型浪涌保护器

国际上电涌保护器采用的金属氧化锌阀片主要采取两种连接方法:

一个是以美、英为主的采取多片金属氧化锌并联使用的方法，使用的标准为UL1449第二版，

英国Palmas、英国Furse(费尔斯)、美国MCG、美国ALLTEC。(用于附加值高、精密程度高的电子信息系统保护)

另一个是以法、德为主的采取单片金属氧化锌技术的方法，使用的标准为IEC61643-1-2，

进口模块和国产的产品主要依据德国、法国标准，采用了单模块，单阀片的结构。

复合型电浪涌保护器采用多个压敏电阻矩阵排列在电路板上，而传统的模块式电浪涌保护器采用单一压敏电阻泄流，从保护的角度来看，如果单一压敏电阻一旦受到损坏或失效，则被保护设备，将失去保护，而多个压敏电阻并联使用，一旦其中的一、二个压敏电阻被损坏，而其它的完好者仍可以担任保护任务;

由于采用了多片低通流量的压敏电阻并联的结构，因此可以将Up值限制在很低的范围内，最低可达到600V，这对于保护富价值高的精密仪器和设备具有重要的意义。

压敏电阻(MOV):

工作原理:当电路电压高于压敏电阻启动电压时，阻值迅速下降为零，呈开路状态，形成放电通道;当电路电压低于压敏电阻启动电压时，阻值为无穷大，呈断路状态，与电路完全隔绝。

优点:反应速度快(25ns),通流量大(2KA/CM2)，无续流。

缺点:容易老化，动作几次后，漏电流会增大，从而导致压敏电阻过热，最终导致老化失效，电容较大。

陶瓷放电管(GTD):

保证直流电压击穿，形成放电通道。与压敏电阻串联作用，充当开关作用，阻隔压敏电阻的泄漏电流，延长压敏电阻的作用寿命。陶瓷放电的管壁具备迅速均匀散热的功效，可以迅速将放电过程的电能转换成热能并迅速均匀散放，有利于吸收管子暂态较大功率。

优点:具有很强的浪涌吸收能力，即放电能力强、通流量大(可做到100KA以上)，很高的绝缘电阻以及很小的寄生电容，无漏电流。

缺点:残压高(2~4KV)，反应时间长(>100ns)，动作电压精度较低，有工频续流。

瞬态二极管(TVS):

性能类似开关二极管等。在规定的反向电压作用下，两端电压大于门限电压时，其工作阻抗能立即降至很低的水平以允许大电流通过，并将两端电压钳制在很低的水平，从而有效地保护末端电子产品中的精密元件避免损坏。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉动功率，并把电压钳制在预定水平，适用于交流电路。

优点:动作时间极快，达到皮秒级，限制电压低，击穿电压低，应用于各种电子领域。

缺点:电流负荷量小。

浪涌电阻(SR):

一种新型的耐压水平高达1500V、耐冲击电压在4~6KV的新型电阻，作用是保证复合型电浪涌保护器的控制电路的稳定性和正常工作。

温度控制保险管

独特的电子控温保险管，反应灵敏、动作快，能有效把电浪涌保护器与系统隔离，避免电浪涌保护器燃烧、自爆。

由于复合型电浪涌保护器内部设计采用将n个压敏电阻(MOV)、n个陶瓷放电管(GTD)、n个瞬态二极管(TVS)、浪涌电阻(SR)、温度控制保险管等各种防雷、瞬态过电压保护元器件通过矩阵的方式排列在PCB电路板上，充分利用不同元器件的优点，发挥其作用，使得它具有普通模块不具备的优点。

1、残压低:

复合型电浪涌保护器可以一次性地将6KV以上的浪涌电压抑制到系统最大工作电压的2倍以下，三相的可以抑制到800V，单相的可以抑制到600V以下;而模块式防雷器要经过B级、C级、D级三级防护才能达到1000V左右。

为什么残压会低?复合型电浪涌保护器采用的多个压敏电阻并联，改变传统的模块式防雷器的单一压敏电阻结构，实验室研究表明，多个压敏电阻并联给出的残压要远远小单一压敏电阻的残压，再加上陶瓷放电管和瞬态二极管都具备抑制较高的箝位电压，串联电路和三层大电流滤波本身的特性也能有效抑制较高的箝位电压。

箝位电压(残压)低有什么意义?如果残压过高,超出被保护系统的工作电压几倍以上，甚至达到2KV以上，尽管它附加并作用在被保护设备的时间只有几个微秒,不足以立即对被保护设备产生损坏,但频繁的作用,必将造成被保护设备过早被渐进式损坏,而影响系统的正常运行,随着大规模集成电路技术的迅速发展，电子、电气系统的电子集成化程度越来越高，大量高精度、高灵敏度电子元器件得到了广泛的应用，为了更加有效抑制雷电和各种电浪涌造成的破坏，需要对电浪涌保护器提出更高的要求，实践证明，残压越低，其安全性就越高，只有残压小到最大工作电压2倍以下，才能保证被保护设备不被损坏。

2、全保护、一体化

复合型电浪涌保护器由于采用PCB板矩阵排列MOV、GDT、TVSS，不但具备相(线)对地的共模保护，还通过合理的电路的设计，充分考虑到相(线)之间由于各种耦合引起的电浪涌不断出现的可能，使复合型电浪涌保护器同时满足差模和共模的保护要求，具备了相、线之间的保护。

全保护一体化的意义:从相关统计数据分析，由于电磁干扰起的各类电浪涌造成的电子、电气设备以及人身伤害中。相线对地产生的电浪涌只占23-27%，而由各种耦合产生的相线之间的电浪涌占60%以上，远远高于相、线对地产生的电浪涌，通常模块式电浪涌保护器在一般情况下只能满足相线对地的保护，只有通过增加模块数量，到少要7个模块，才能满足相线之间的保护作用。

3、三层大电流滤波功效

复合型全保护一化化电浪涌保护器在设计充分考虑到电浪涌产生原因的不确定性，设计上采用多层大电流滤波功能，第一层采用多个压敏电阻和放电管分别矩阵排列，然后进行串联，满足最大通流量的要求，组成第一层过流泄流保护;在第二层继续采用压敏电阻与放电管分别矩阵排列，加强和保证通流能力的稳定性，第三层采用多个压敏电阻并联和瞬态二极管并联，再进行串联，在第三层主要发挥瞬态二极管响应时间快的优点，最后通过三层矩阵排列，形成了三层泄流保护电路.

三层大电流滤波的意义和作用:当第一层遭受电浪涌的冲击造成损害时，第二、三层继续担当保护的责任，特别是电浪涌连续不断冲击情况下,它的作用和意义就显得特别。三层大电流泄流设计既做到大电流滤波功能，起到了多层保护作用，把压敏电阻、陶瓷放电管和瞬态二极管的各自作用发挥到极点，有效抑制了过电压，做到了箝位电压更低，同时可以承受电浪涌的连续不断的冲击。

4、响应时间短

复合型电浪涌保护器的响应时间一般在小于5钠秒，有些甚至更短，达到1纳秒。

为什么复合型电浪涌保护器的响应时间更短?一般模块式电浪涌保护器的响应时间小于25ns(纳秒)，所谓响应时间，就是指当暂态过电压作用于放电元器件击穿限压的时间，压敏电阻响应时间小于25ns(纳秒)，放电管的响应时间更长，瞬态二极管的响应时间小于1ns(纳秒)甚至更低。所有电浪涌保护器所标出的响应时间是指产品中最短的保护元器件的响应时间，如标出小于25ns，说明它结构是单一压敏电阻或压敏电阻与陶瓷放电管串联合用结构，复合型电浪涌保护器响应时间小于5纳秒，是采用了瞬态二极管，因为瞬态二极管响应时间一般都小于1纳秒，加上电路延时和管脚延长的所产生的损耗，它的响应时间在5纳秒。

响应时间短有什么意义?响应时间小于25ns能满足一般电气化设备要求，但随着大规模集成电路的发展，供、配电系统的自动化，智能化程度大提高、电子设备的高精度、高灵敏度化，许多电子设备内部元器件灵敏程度也大大提高，大量采用一些过电压、放电元器件来进行电压、放电元器件的响应时间一般都在小于25ns，甚至达到5个纳秒，如果电浪涌保护器内部的元器件质量有问题、老化或失效，响应时间肯定会延长，电浪涌保护器就不能抢先于被保护设备内部的过电压、放电元器件启动，就失去了保护的意义。

5、漏电流为零:

复合式电浪涌保护器采用压敏电阻、气体放电管和瞬态二极管组合的放电电路，陶瓷放电管在其中担当开关作用，有效阻隔了压敏电阻的泄漏电流，所以它的漏电电流为零，

为什么漏电电流为零?通常的电浪涌保护器采用一个或几个压敏电阻作主放电电路。因压敏电阻有一致命的缺点:有不规则的泄漏电流，压敏电阻工作一段时间后，特别是性能较差的压敏电阻，因漏电流变大会加速老化或发热自爆，而放电管的性能在此可以充当开关的作用，可以有效解决漏电流问题。

漏电电流为零的的意义:漏电电流大小直接关系到压敏电阻的工作的稳定性，关系到电浪涌保护器的使用寿命，是电浪涌保护器最为重要的指标，一般单一压敏电阻的电浪涌保护器是依据压敏电阻的使用寿命决定，一般在3-5年，不会更长，复合型浪涌保护器的使用寿命比普通模块式电浪涌保护器更长，一般在10年，甚至达到15年。

6、过流、过温保护:

复合型电涌保护器采用控温控流模式电路，通过温控保险丝对过热现象进行阻隔，当发生过流现像导致电浪涌保护器的元器件发生自爆自热现像时，能及时、有效、迅速地使电浪涌保护器与电网隔离，电子温控比机械脱反应快10倍以上。

7、安装方便

复合型电浪涌保护器在安装上突破了传统的模块式电浪涌保护器安装上的局限性，不但可以安装在35MM的导轨上，还可以在各种条件和不同方向的情况下进行安装。

疑问:采用多个氧化锌阀片并联结构时，当点用来临时会同时导通吗?

实验室研究发现:当多个压敏电阻并联时，如果作用在并联电路上的电压为300V时，电流的99.4%通过较低电压特性的压敏电阻，当作用在并联电路上的电压为500V时，流经电流比为57:43，当电压大于1000V时，流经多个压敏电阻的电流几乎相同。

实验室数据表明(雷电防护中金属氧化锌阀片使用研究，上海市防雷中心 蔡振新)

(一)由于MOV阀片性能不一致，特别是1mA下压敏电压不一致，会造成在小电流(125~750A)冲击下多片MOV阀片并联时，每个阀片吸收雷电能量不一致。

(二)在大电流(3000~10000A)冲击下，即使MOV阀片性能不太一致，多片并联使用时每片MOV阀片吸收雷电能量基本一致。

(三)因此，只要对MOV阀片略加挑选配对，且利用保险丝阻抗帮助平衡电流，多片MOV阀片是可以并联使用的，不会因吸收能量不一致而产生热崩溃或提早老化。

压敏电阻与陶瓷放电管串联合用的作用

 漏电电流大小直接关系到压敏电阻的工作的稳定性，关系到电浪涌保护器的使用寿命，是电浪涌保护器最为重要的指标，一般单一压敏电阻的电浪涌保护器是依据压敏电阻的使用寿命决定，一般在3-5年，不会更长，复合型浪涌保护器的使用寿命比普通模块式电浪涌保护器更长，一般在10年，甚至达到15年。

复合式电浪涌保护器采用压敏电阻、气体放电管和瞬态二极管组合的放电电路，陶瓷放电管在其中担当开关作用，有效阻隔了压敏电阻的泄漏电流，所以它的漏电电流为零。我国铁路信号机房的电源浪涌保护器均采用了这种结构，有效地避免了单一的氧化锌阀片因为漏电流而造成的老化、自燃等现象，并且大大增加了氧化锌阀片的使用寿命。

Palmas复合型一体化防雷器的技术特点

1、 PALMAS避雷器有何技术特点?

PALMAS避雷器的主要有以下特点:

 英国PALMAS公司的PTT系列电源避雷器采用复合设计原理:它充分利用了MOV(氧化锌压敏电阻)、GDT(气体放电管)、TVSS(瞬变二极管)各自的优点，避免了GDT泄流量大、有续流、响应时间长，MOV、TVSS残压低、泄流量小的问题。PTT系列避雷器平均响应时间仅为5ns、泄流量大(根据产品型号不同)每线达20kA-200kA，为不同层次的用户提供更广泛的选择。

 每一避雷器内部同时提供三层出不穷保护:MOV与GDT组成一、二层保护提供主放电通道，TVSS与MOV组成第三层保护提供精细保护，为设备正常运行提供更加安全、可靠的保护设计。

 全保护设计:提供L-N、L-G、N-G、L-L各线之间的全面保护。

 提供状态显示:PALMAS避雷器对电源线路的三相都以红绿灯的形式提供三层保护的状态显示功能，为用户提供简单直观的使用和维护方法(绿灯指示表示正常工作，红灯指示表示性能衰减，当其中一级的红绿灯都熄灭表示此级已失去保护，但这并不影响避雷器的正常工作，其它两级同样能起到保护作用，

 漏电电流小:平均<10μA，确保防雷器能够安全、稳定的提供防雷保护。

 工作电压高:最高工作电压高，完全适用个我国各种恶劣的电力环境。

 残压低:能够为电子设备提供安全、精细的保护。

 响应时间快:能够快速的泄放雷电流。

2、 PALMAS复合型一体化避雷器与其它模块化避雷器有何区别?

PALMAS复合型一体化防雷器能提供L-L、L-G、L-N 、N-G全面保护，而模块化化防雷器要做到全面保护则需七个保护模块，有些厂家为达到降低工程造价的目的，通常采用减少保护模块的办法，省去了相对中的保护，结果是造成被保护设备得不到全面保护，造成安全隐患。

3、 漏电流小有何益处?

PALMAS防雷器采用压敏电阻、气体放电管组合的放电电路，而通常的防雷器一般只用一个或几个压敏电阻作主放电电路。因压敏电阻有一致命令缺点:有不稳定的漏电流，性能较差的压敏电阻用一段时间后，因漏电流变大可能会发热自爆。

4、为什么选用残压较低的避雷器?

在防雷器线路侧端子之间或端子对地之间，加规定的波形及幅值的冲击波时，呈线在设备侧所测端子之间或端子对地之间的电压峰值。残压是防雷器中最重要的一个参数，直接关系到被保护设备的安全，因此较低的残压对设备更安全。

5、用三层保护模式有什么益处?

对于雷电流，通常是多次雷击连续发生，如果雷电流超过额定值时，后续雷击将造成设备的损坏，而三级保护模式的避雷器可提供冗余保护，确保设备的安全。

6、为何选用工作电压较高的产品?

在中国的大多数地方，电网波动较大，如防雷器不能在这种情况下正常工作，那么，防雷器的寿命将会降低，甚至损坏，达不到保护设备的目的。

7、告警方式的区别:

PALMAS采用逻辑电路分析放电电路的好坏，提供性能下降的渐变过程显示，而通常的防雷器仅采用简单机械式指示。机械式的是当压敏电阻发热产生强大的漏电流后，熔段一金属以后才会告警。这没有考虑到压敏电阻的老化裂变问题，因压敏电阻裂变后其放电能力大大下降，严重影响了防雷器的放电性能，而此时防雷器没有告警指示。