防雷技术探讨

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复合型电源防雷器（SPD）是基于开关型空气间隙和限压型压敏元件零距离组合而成的防雷产品，它具有结构紧凑、性能可靠、适应窄小环境安装等优点。国内外此类产品目前已广泛应用于空间距离有限，需要多级防雷的场所，如加油站，电信基站等。一般认为，压敏元件和开关元件的过电压响应时间分别为〈25ns和100ns，两种元件构成的防雷器直接并列时，使用压敏元件的防雷器因响应时间快而承受绝大部分雷电能量，开关元件的防雷器动作迟缓不能起到泄流的作用。复合型防雷器，如REP-XEL系列产品，采用主动能量匹配技术，利用压敏元件导通的残压，有效地起动空气间隙，使空气间隙在雷电流上升（波头）时间内完全导通，从而承受后续雷电流的能量，达到能量分配效果。

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间隙放电过程分析复合型产品间隙的工作过程可分为触发阶段和主间隙导通阶段。触发阶段要为主间隙提供初始等离子体，初始等离子体通过场致触发产生；初始等离子体扩展进入主间隙，当其密度足够大时，就可以在主间隙阴极与阳极之间建立起金属蒸汽电弧，使其主间隙导通。当主放电电流过零时，电弧熄灭，开关断开。因此，初始等离子体的产生和扩展是复合型产品间隙工作的基础，对复合型防雷器的动作特性有重要的影响。 初始等离子体是依靠触发电路的高压脉冲对间隙阴极放电产生；触发电路在到达门限值时，在触发极和阴极之间附加一个极高的电位差（实验测得峰值大于3000V），形成一个电场，离子在电场作用下向阴极表面运动并产生离子鞘层，加速了电子的发射，当该鞘层的作用或电子电流密度高到足以在阴极表面产生阴极斑点时，就具备了自持放电的条件。触发间隙设计成触发极对相连电极间有场畸变的形状以增强局部场强。当触发间隙借助触发脉冲形成的高场强导通之后，阴极和触发极就组成了一个稠密等离子体的发射源，从中发射的初始等离子体进入主间隙，导致主间隙的导通。

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复合型产品应用REP-XEL系列复合型电源防雷器遵从GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的规定，按三级电源防护的要求进行设计。产品充分利用复合型产品间隙能流量大，残压低，压敏元件响应时间快的特点，其中REP-XELBC25在通流（120KA）的冲击下，剩余电压Up＜2.5KV，达到第二级电源保护的水平；REP-LTRBCD60更是在标称通流（In=60KA）的冲击下，Up＜1.5KV，达到第三级的保护水平，充分显示了产品的应用前景。例如，在一个独立的机房内，要达到三级防雷效果，由于空间窄小，常规的限压型产品三级安装需要使用到退耦器，施工难度大。REP-LTRBCD产品可以代替其安装在机房的总电源入口配电处，达到三级防雷效果，在次基础上再配备精细防护级产品，如REP-D220CK，REP-D220SF，就达到保护设备电源的完美效果。又例如，在一幢建筑物内，常规的限压型产品设计是，在大楼的入线处安装B级产品，各楼层安装C级产品，然后在用电设备处的配电箱内安装D级产品。应用复合型产品后，可以在大楼入线处安装复合型产品REP-XELBC25，然后直接进入各用电设备房安装D级产品，如REP-D286/186等。总之，复合型产品的应用给电源三级防雷带来了设计的方便，安装的简便，配套的全面，是值得推广的应用产品。