防雷产品的技术原理及发展

文章摘要：2）保护电路 MOV避雷器的失效有短路和开路两种形式，强大的雷电流可能将避雷器击坏，形成开路故障，这时避雷器模块的外形往往会被破坏。避雷器也可能因时间长材料老化而动作电压下降，当动作电压下降到低于线路工作电压的水平时，避雷器通过交流电流增加，避雷器发热，最终会破坏MOV器件的非线性特性，导致避雷器部分短路烧毁。电源线路故障造成的工作电压升高也可能产生类似情况。 避雷器的开路故障不影响电源供电，要检查动作电压才能发现，因此避雷器需定期检查。 避雷器的短路故障影响电源供电，发热严重时会烧毁导线，需要保护报警电路来确保供电安全，过去主要是在避雷器模块上串联保险丝，但保险丝既要保证雷电流通过又要在

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2）保护电路 
MOV避雷器的失效有短路和开路两种形式，强大的雷电流可能将避雷器击坏，形成开路故障，这时避雷器模块的外形往往会被破坏。避雷器也可能因时间长材料老化而动作电压下降，当动作电压下降到低于线路工作电压的水平时，避雷器通过交流电流增加，避雷器发热，最终会破坏MOV器件的非线性特性，导致避雷器部分短路烧毁。电源线路故障造成的工作电压升高也可能产生类似情况。
避雷器的开路故障不影响电源供电，要检查动作电压才能发现，因此避雷器需定期检查。 
避雷器的短路故障影响电源供电，发热严重时会烧毁导线，需要保护报警电路来确保供电安全，过去主要是在避雷器模块上串联保险丝，但保险丝既要保证雷电流通过又要在短路电流出现时熔断，在技术上实现起来较困难，特别是避雷器模块多是部分短路，短路时流过的电流并不大，但持续电流足以使主要用于泄放脉冲电流的避雷器严重发热。后来出现的温度断开装置较好地解决了这个问题，通过设定装置的断开温度来检测避雷器的部分短路，一旦避雷器发热装置自动断开，并给出光、电、声地报警信号。 
3）残压 
信息产业部标准《通信工程电源系统防雷技术规定》（YD5078－98）对各级避雷器的残压做出了具体要求，应该说标准要求的指标是很容易达到的，MOV避雷器的残压是其动作电压的2.5—3.5倍。直接并联的单级避雷器其残压差别并不大，降低残压的措施是降低动作电压和增大避雷器通流容量，但动作电压太低由于电源不稳造成的避雷器损坏就会增加。国外一些产品在进入中国市场初期，动作电压都很低，后来都大大提高了动作电压。可以通过两级避雷器来降低残压，如图所示： 
雷电波入侵时避雷器1放电，产生的残压为V1；流过避雷器1的电流为I1；避雷器2放电的残压为V2，流过的电流为I2。这样就有： 
 V2=V1-I2Z 
显然避雷器2的残压低于避雷器1的残压。 
有厂家提供两级防雷的避雷器，用于单相电源防雷，因单相供电的功率一般在5KW以下，线路电流不大，阻抗电感容易绕制。也有厂家提供三相的两级避雷器，因三相电源的功率可能很大，因此这中避雷器的体积大、价格高。 
在标准中要求在电源线上多级加装避雷器，其实也能实现降低残压的效果，只不过是利用了导线的自感做各级避雷器间的隔离阻抗电感。 
避雷器的残压只是避雷器的技术指标，真正加在设备上的过电压还要在残压的基础上加上避雷器与电源线、地线连接的两段导线电感产生的附加电压，因此正确的安装避雷器也是降低设备过电压的重要措施。 
4）其它功能 
避雷器还可以根据用户需要提供雷击计数器、监控接口和不同的安装方式。 
 3. 通信线路避雷器 
通信线路避雷器的技术要求较高，因为除了满足防雷技术要求外，还须保证传输指标符合要求。加上与通信线路相连的设备耐压很低，对防雷器件的残压要求严格，因此在选择防雷器件时较困难，目前常用的防雷器件的相关性能如下表所示：
 
参    数  放电管  MOV  TVS 
电    容  很小  大  较小 
残    压  高  中  低 
通流容量  大  大  小 
响应速度  慢  快  很快 

   理想的通信线路防雷器件应是电容小、残压低、通流大、响应快。显然表中的器件都不理想，放电管几乎可以用于所有的通信频率，但其防雷能力较弱；MOV电容较大，只适用于音频传输，TVS耐雷电流的能力较弱只能起辅助保护作用。不同的防雷器件在电流波的冲击下其残压波形也不同，如图所示。根据残压波形的特点，可将避雷器分为开关型和限压型，也可以将两种复合在一起，扬长避短。
解决的方法是采用不同器件组合成两级避雷器，其原理图与电源的两级避雷器同。只是第一级用放电管，中间隔离阻抗用电阻或PTC，第二级用TVS，这样可以发挥各器件之所长。这种避雷器大约可到几十MHZ的频率。 

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