防雷知识：什么是雷电浪涌

浪涌是突然发生并超过典型工作电压的过电压。一般来说，浪涌是电路中短暂的电流、电压或功率波。地凯科技就来科普一下什么是雷电浪涌。

什么是浪涌？

浪涌，顾名思义，是一种突然发生并超过典型工作电压的过电压。一般来说，浪涌是电路中短暂的电流、电压或功率波。浪涌或瞬变是亚周期性过电压，持续时间不到电力系统中常规电压波形周期的一半，这可能是我们与浪涌相关的最常见背景。浪涌可以是正的，也可以是负的，在常规电压波形中增加或减少，并随着时间的推移而振荡和衰减。重型机械、短路、电源开关和强大的发动机都是浪涌的潜在来源。产品中的浪涌阻断装置可以成功吸收巨大的电流爆发，防止损坏连接设备。

浪涌，也称为瞬态，是功率波形中突然的过电压尖峰或干扰，可能会损坏、降级或破坏任何房屋、商业建筑、工业或制造工厂中的电子设备。瞬态可以达到数万伏的量级。浪涌发生所需的时间通常以微秒为单位。

每件电气设备都可在特定的标称电压下工作，例如 110 伏、220 伏或 24 伏。浪涌。另一方面，可能对几乎所有设备都严重有害。大多数设备都是为了管理其典型标称工作电压的适度波动而制造的。

雷电浪涌

浪涌/瞬态过压电流

开关电气设备是建筑物中浪涌的常见来源。这可以是任何东西，从控制加热元件的基本恒温器到许多小工具中使用的开关模式电源。雷电和电网切换引起的浪涌是源自设施外部的浪涌的示例。

瞬态过压电流可能来自机构内部和外部环境

三、浪涌的特点

浪涌的持续时间非常短，大约为皮秒。发生浪涌时，电压和电流幅度是正常幅度的两倍以上。由于输入滤波电容充电速度快，因此峰值电流大大高于稳态输入电流。 交流开关、桥式整流器、保险丝和 EMI 滤波器组件可以承受的浪涌水平应受电源限制。 交流输入电压不应损坏电源或在反复切换环路时导致保险丝熔断。

四、浪涌的表现

浪涌在配电系统中无处不在，这意味着浪涌无处不在。配电系统中浪涌的主要表现是：

电压波动

机器设备将在典型工作条件下自动停止或启动。

电气设备包括空调、压缩机、电梯、泵和电机。

计算机控制系统经常无缘无故地自行重置。

电机经常更换或重新上链。

由于故障、复位或电压问题，电气设备的使用寿命会缩短。

浪涌对敏感电气和电子设备的影响有以下几种类型：

摧毁

半导体器件的电压击穿

破坏组件的金属化表面

印刷电路板走线或触点的破坏

三端双向可控硅/晶闸管的破坏...

干扰

锁相、晶闸管或三端双向可控硅失控

数据文件部分损坏

数据处理程序错误

接收和传输数据时的错误和故障

无法解释的故障...

过早老化

零件提前老化，电器寿命大大缩短

输出音质和画质下降

雷电浪涌

五、浪涌的来源

使用配电系统作为模型，浪涌可以分为两种类型：系统外部和系统内部。据统计，系统外的浪涌主要是由雷电和其他系统的影响引起的，约占总数的20%;系统内部的浪涌主要是由系统内电源负载的影响引起的，约占总数的80%。

内部 – 电气设备开关等

外部 - 主要是雷击

浪涌内部来源：

电气负载切换

使用配电系统作为模型，浪涌可以分为两种类型：系统外部和系统内部。据统计，系统外的浪涌主要是由雷电和其他系统的影响引起的，约占总数的20%;系统内部的浪涌主要是由系统内电源负载的影响引起的，约占总数的80%。

开关和振铃浪涌的来源包括：

1. 接触器、继电器和断路器操作

2. 电容器组和负载的切换（例如功率因数校正）

3. 感应设备（电机、变压器等）的放电

4. 加载启动和停止

5. 故障或电弧

6. 电弧（接地）故障

7. 故障清除或中断

8. 电力系统恢复（停电）

9. 连接松动

磁感应联轴器

每当电流流动时，就会形成磁场。如果该磁场延伸到第二根导线，则会在第二根导线中感应出电压。这就是变压器在基本层面上的工作方式。初级磁场在次级中感应电压。该电压是不需要的，当它来自相邻或附近的建筑物布线时，可能是暂时的。

电梯、HVAC 系统（带变频驱动器的 HVAC）、荧光灯镇流器、复印机和计算机都是可能产生电感耦合的设备示例。

静电

静电或静电放电（ESD）可以在宽频率范围内产生电磁场，低至低千兆赫区域。术语ESD事件是指放电电流以及放电之前和期间发生的电磁场和电晕效应。ESD导致具有不同静电势的物品之间突然发生电荷转移。ESD在配电中会产生大量高频噪声。

静电放电会损坏设备并造成物理伤害。数据损坏和设备锁定是设备故障的示例。根据环境的不同，人体或移动物体上的电压可能会有很大差异。在仅使用抗静电或静电耗散材料的受控湿度条件下，它可以保持在远低于5kV的水平。在使用合成材料的低湿度条件下，它可以在 5 kV 到 15 kV 之间变化。设备受害者靠近ESD事件，入侵者和接收器之间的放电形成的电磁场可能会扰乱或伤害它。

浪涌外部来源：

闪电是设施外浪涌的最普遍原因。虽然闪电在某些地方可能并不常见，但它对基础设施造成破坏可能是毁灭性的。雷暴和闪电在其他地区更为常见。

闪电可以通过与设施的电气系统直接接触来产生浪涌，或者更典型的是通过间接或附近的闪电将电涌启动到电源或通信系统上。这两种情况都有可能对电气系统和/或链接负载造成即时损坏。

公用事业发起的电网和电容器组切换是浪涌的另外两个外部驱动因素。为了帮助消除系统中的故障，公用事业公司可能需要将电源切换到另一个来源，或者在电网运行期间暂时中断其客户的电力流动。线路故障通常是由倒下的树枝或小动物引起的。当断电然后重新连接到客户负载时，这会导致浪涌。

在正常的电力系统运行期间，可能会造成电能质量中断。电力公司从各种来源发电，然后将其分配到指定的消费电网。电力公司改变电力分配，而不是不断调整电力公司的发电设备，因为用于发电的设备以恒定的速度最有效地运行。当公用事业公司将电源从一个电网切换到另一个电网时，会发生电力干扰，例如瞬变或尖峰，以及欠压和过压情况。这些操作会将瞬变引入系统，这可能会蔓延到最终用户设备，从而导致损坏或操作混乱。





审核编辑：刘清