一种高压浪涌保护装置测试设备的设计

1、 前言

多年来电力电子瞬态高压浪涌实践证明，瞬态高压浪涌(持续期短至微秒级的尖峰脉冲，见图1所示)可能会以下述三种形式串入用户供电系统中

1.1产生于配电线路上

*打在电网上的直击雷；

*感应雷透过感应方式耦合到电子设备的电源线、控制讯号线或通讯线上；

*高压线路的短路故障。

其冲击电流可高达200-300KA，脉宽0.1-0.2ms的高压尖峰脉冲，持续1—2秒。

1.2在用户的供电系统中产生的工作浪涌

*高压变压器的投入或切除；

*大型电动机及水泵的启、停；

*电焊机的运行；

*补偿调整电容系统的调节；

*重载可控硅负载的运行。

而其电流可高达100KA数量级，峰值电压最高达6000V。

1.3产生于内部末端负载间的瞬态浪涌

*复印机运行

*激光打印机开启

*继电器、开关、电磁阀、变频调速器引起的线路间干t

*末端负载过流短路故障

*静电放电

而其峰值电压可达5000V，冲击电流几百安培数量级。

2、瞬态浪涌电流、电压的危害

根据IEEE国际标准对浪涌可能对用户负载产生的危害，可分级为如下三种：

*会对用户的设备立即造成灾害性不可恢复的直接经济损失；

*整个系统停顿，如银行电脑服务停顿，移动电话通讯中止等间接经济损失。

2.2浪涌电压处于1.2KV-2.1KV数量级

*造成用户设备中的某些部件被损坏或致使其性能提前老化；

*电子设备的线路板及元件烧毁。

2.3浪涌电压达到700-800V数量级的浪涌过多过频出现

*传输或存储的讯号或数量错乱或丢失；

*服务器或电脑死机。

3、串并联系列瞬态抗浪涌抑制器在通信网络与能源动力新领域中的应用

随着经济技术的发展，TVSS应用不再局限于电力电器设备，而是进入到通信网络与能源动力新领域之中，如卫星、微波通信、网络伺服器及程控交换机等会出现瞬态高压浪涌之设备，见图2所示的ACV系列并联型系列瞬态抗浪涌抑制器ACV230111RKE与S系列并联型瞬态抗浪涌抑制器S230Y333及F系列串联型瞬态抗浪涌抑制器。

4、TVSS(瞬态电压浪涌抑制器)在串并联瞬态抗浪涌抑制器中的应用原理

在正常情况下，电流经线路供给负载，而TVSS处于高阻断状态。当有浪涌出现时，TVSS对其超过钳位电平的部分尖脉冲幅值予以短路，导通时间为纳秒(ns)级，见图3的并联型系列瞬态抗浪涌抑制器与图4所示的串联型系列瞬态抗浪涌抑制器原理图。

4.1 ACV与S系列并联型瞬态抗浪涌抑制器

图3中，钳位电压值为一般电子设备可承受有最大瞬间电压，TVSS与负载并联， 当浪涌被吸收后，重新处于高阻断状态。在工作过程中，相线-相线，相线-中线，相线-地线，中线-地线都具有浪涌抑制模块全方位位进行保护。其S系列产品为大型瞬态抗浪涌抑制器100KA- 400KA；而ACV系列小型瞬态抗浪涌抑制器40KA-80KA。

4.2 F系列串联型瞬态抗浪涌抑制器

图4(a)为实际较普遍的F系列串联型瞬态抗浪涌抑制器原理是采用低通串联混合技术，它由并联的TVSS模块和串联的环波滤波及正弦波跟踪电路共同组合而成，在图4中所。经并联的TVSS部分能吸收大于钳位电平的高压浪涌，串联的低通滤波器用于消除出现于相线-中线间的高频差模干扰，输出给负载平滑的正弦波，具体功能为：

*MOV(金属电氧化物压敏电阻)阵列是TVSS的一种，特点是快速反应 吸收高压浪涌见图4(b)；

*电路分流元件。跟踪正弦波，吸收尖脉冲，见图4(c)；

*串联模块电感，平滑波形正弦波跟踪滤波器，消除环波干扰见图4(c)。

其F系列产品为灵敏跟踪电流露波器：瞬恋浪涌抑制电流，100KA-400KA；负载电流为30A-4000A。

5、瞬态抗浪涌抑制器独一无二的技术优势

5.1快速响应时间：

* 响应时间是指将尖峰浪涌电压抑制到钳位电压的时间；

* 时间越短，通过负载的高电压越小，如艾默生抗浪涌设备响应时间可达0.5ns，同类产品之中能很为先进。

5.2内置保险丝专利技术：

*每一个MOV(金属电氧化物压敏电阻)抑制模块均配有使其置全运行的内置独立保险丝，允许额定的冲击电流通过保险丝而不动作；

*砂封装、高度隔离、吸收因浪涌产生的大量热量；

*每个保险丝的 熔断特性设计较MOV小，遇到高浪涌串入，99％纯银保险丝气化，MOV以开路形式 消除电弧短路而产生冒烟或犀炸的可能，达到安全目的。

5.3 MOV(金属电氧化物压敏电阻)浪涌抑制模块的匹配

从见图5所示可见：

*并联MOV模块V-I特性精度为1%；

*每一个MOV模块均经过出厂前测试；

*每组模块采用坚硬的环氧金属外壳，即使发生个别模块故障也不会对负载产生任何影响；

*内部MOV模块之间采用特殊高频连接方法兼且各路阻抗均等，减少电感特性而引起的Ldi/dtt残压。

5.4先进的便于使用的诊断

*在所有保护方式中，所有抑制部件都有在线系统实刚监视和统计，为改善供电质