胡 倩

（南京菲尼克斯電氣有限公司，南京 210000）

0 引言

要有效的防護(hù)電涌電壓，必要的雷電防護(hù)措施是至關(guān)重要的。尤其是對(duì)于精密的儀器儀表而言，如何正確運(yùn)用電涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器儀表的保護(hù)是值得進(jìn)一步探究的。本文主要闡述了電涌保護(hù)器在現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制終端的工作原理及運(yùn)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的良好保護(hù)。

1 電涌保護(hù)器的基本原理

電涌電壓是持續(xù)時(shí)間極短，有陡峭上升沿的脈沖電壓或瞬態(tài)電壓。雷擊是最為人們熟知的導(dǎo)致該類電涌電壓的原因之一。當(dāng)電涌產(chǎn)生時(shí)，需要一種為各種設(shè)備電路提供安全保護(hù)的裝置，即電涌保護(hù)器，其作用就是在發(fā)生電涌電壓時(shí)，可以快速響應(yīng)，將雷電流導(dǎo)入到大地，確保系統(tǒng)的瞬時(shí)電位差維持在穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)，不造成任何設(shè)備的損壞，同時(shí)要確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

2 電涌保護(hù)器在現(xiàn)場(chǎng)儀表中的應(yīng)用

2.1 電涌保護(hù)器的構(gòu)成部件

目前，常用的電涌保護(hù)器，主要由氣體放電管（GDT）、瞬態(tài)抑制二極管（TVS）及退耦元件組成，其中，退耦元件包含電阻R1、電阻R2等元件，結(jié)構(gòu)圖如下。

2.2 電涌保護(hù)器的工作原理

（1）共模保護(hù)：共模保護(hù)主要由氣體放電管（GDT）完成，在導(dǎo)線上傳輸?shù)木褪枪材ｋ妷?，兩根?dǎo)線做去路，地線做返回路傳輸，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)電壓和電流的作用。

（2）差模保護(hù)：通過(guò)GDT+TVS+退藕元件進(jìn)行運(yùn)作，雖然TVS的通流與傳輸能力較差，但是其反應(yīng)能力極快，且保護(hù)后的殘壓會(huì)比較低，所以需要配合GDT實(shí)現(xiàn)差模保護(hù)作用，如果電涌超出了TVS的承受范圍，那么，GDT會(huì)立刻啟動(dòng)，避免TVS被損壞；此外，為了協(xié)調(diào)GDT、TVS之間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還需要選擇合適的退耦元件進(jìn)行配合。

2.3 電涌保護(hù)器在現(xiàn)場(chǎng)儀表端的應(yīng)用形式

在現(xiàn)場(chǎng)儀表中，通常會(huì)安裝外接式的電涌保護(hù)器，可以不改動(dòng)儀表的保護(hù)、防爆等結(jié)構(gòu)，直接安裝在儀表本體的備用螺紋接口上，然后將保護(hù)器并聯(lián)在接線柱上，接線示意圖如下：

二線制現(xiàn)場(chǎng)儀表接線方式

其次，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)儀表保護(hù)，也可以使用電涌保護(hù)器和保護(hù)箱相結(jié)合的形式，在保護(hù)箱內(nèi)安裝電涌保護(hù)器，然后將電涌保護(hù)器連接在現(xiàn)場(chǎng)電纜的端子上，并且使用導(dǎo)線與被保護(hù)儀表的接地線或者和電涌保護(hù)器的接地線進(jìn)行連接，其中，連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度應(yīng)小于五米。

3 電涌保護(hù)器在控制室端應(yīng)用

3.1 信號(hào)電涌保護(hù)器在控制室端的應(yīng)用

在本質(zhì)安全防爆回路中，需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與安全柵之間安裝電涌保護(hù)器，一般情況下，電涌保護(hù)器都是放置在安全柵柜中，需要注意的是不能將兩者同時(shí)安裝在同一個(gè)導(dǎo)軌上。此外，由于本質(zhì)安全接地匯流導(dǎo)軌與電涌保護(hù)器的接地匯流導(dǎo)軌是相通的，因此，兩者的接地電位也是相同的，并且電涌保護(hù)器接地匯流導(dǎo)軌需要與總接地排相連。其結(jié)構(gòu)圖如下：

3.2 電源電涌保護(hù)器在控制室端的應(yīng)用

在進(jìn)行電涌防護(hù)器安裝的時(shí)候，需要結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的情況，不然很容易出現(xiàn)由于電源供電端口數(shù)量較少，沒(méi)有安裝電涌保護(hù)器，從而導(dǎo)致雷電流從電源線路直接傳輸?shù)絻x表控制系統(tǒng)中，對(duì)儀表設(shè)備造成損害的情況。因此，作為儀表操作人員，需要定期檢查是否有安裝合適的電源電涌保護(hù)器。

一般情況下，對(duì)于電源系統(tǒng)的保護(hù)，主要使用不低于三級(jí)的保護(hù)模式：第一級(jí)，使用T1類電源電涌保護(hù)器，并且確保雷電脈沖電流超過(guò)15kA。第二級(jí)，電涌保護(hù)器的放電電流In的區(qū)間為20kA至40kA之間，如果二級(jí)配電柜數(shù)量比較少，那么可以選擇放電電流In大一點(diǎn)的；反之，如果二級(jí)配電柜數(shù)量比較多，那么可以選擇In小一點(diǎn)的。第三級(jí)，電涌保護(hù)器放電電流In為10kA。如果在選擇電涌保護(hù)器的時(shí)候，沒(méi)有確保能量的配合，很可能會(huì)出現(xiàn)第一級(jí)電涌保護(hù)器在沒(méi)有運(yùn)作的情況下，第二級(jí)或第三級(jí)電涌保護(hù)器已經(jīng)損壞了，如果僅僅安裝了第一級(jí)、第二級(jí)的電涌保護(hù)器，電涌電壓也無(wú)法控制在合適的范圍區(qū)間內(nèi)，最終損壞后端敏感設(shè)備。

此外，對(duì)于電源電涌保護(hù)器而言，如果發(fā)生了問(wèn)題較大故障事故，那么很容易出現(xiàn)火災(zāi)，所以，還需要配合安裝后備保護(hù)裝置（F2），并且符合以下安裝標(biāo)準(zhǔn)：①在發(fā)生雷電流沖擊的時(shí)候，不運(yùn)作；②在電涌保護(hù)器出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，及時(shí)運(yùn)作；③實(shí)現(xiàn)與主回路保護(hù)裝置相互配合的作用，并且確保后備保護(hù)裝置F2的運(yùn)作是優(yōu)于主回路保護(hù)裝置F1的，以保證系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。為了確保電涌保護(hù)器可以正常運(yùn)作，應(yīng)定期對(duì)電涌保護(hù)器進(jìn)行檢查和維護(hù)。一般情況下，電源電涌保護(hù)器都有工作狀態(tài)指示窗口，當(dāng)狀態(tài)指示窗口變成紅色，就需要及時(shí)更換損壞的電涌保護(hù)器。此處應(yīng)注意，電涌保護(hù)器出現(xiàn)老化卻又沒(méi)有損壞的情況，憑肉眼是無(wú)法判斷的，此時(shí)必須使用專業(yè)的設(shè)備，如CHECKMASTER現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀，對(duì)電涌保護(hù)器進(jìn)行檢測(cè)與排查。排查工作應(yīng)安排在每年雷雨季節(jié)來(lái)臨之前完成。

4 對(duì)于電涌保護(hù)器的檢查和維護(hù)

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上，由于電涌保護(hù)器的重要性，需要重視電涌保護(hù)器在現(xiàn)場(chǎng)儀表和終端控制室的運(yùn)用，以確保電涌保護(hù)器發(fā)揮最大功效，同時(shí)做好對(duì)電涌保護(hù)器的日常檢查，延長(zhǎng)其使用壽命和使用年限。