浪涌保護(hù)器（Surge Protection Device)也叫防雷器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護(hù)的電子裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護(hù)器”英文簡(jiǎn)寫為SPD。浪涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。浪涌保護(hù)器適用于交流50/60HZ，額定電壓220V/380V的供電系統(tǒng)中，對(duì)間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時(shí)過壓的電涌進(jìn)行保護(hù)，適用于家庭住宅、第三產(chǎn)業(yè)以及工業(yè)領(lǐng)域電涌保護(hù)的要求。浪涌保護(hù)器工作示意圖如下：
浪涌保護(hù)器基本元件
浪涌保護(hù)器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應(yīng)包含一個(gè)非線性電壓限制元件。用于浪涌保護(hù)器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。
1、放電間隙（又稱保護(hù)間隙）：
它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護(hù)設(shè)備的電源相線L1或零線（N）相連，另一根金屬棒與接地線（PE）相連接，當(dāng)瞬時(shí)過電壓襲來時(shí)，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是滅弧性能差。改進(jìn)型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動(dòng)力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。
⒉、氣體放電管：
它是由相互離開的一對(duì)冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體（Ar）的玻璃管或陶瓷管內(nèi)組成的。為了提高放電管的觸發(fā)概率，在放電管內(nèi)還有助觸發(fā)劑。這種充氣放電管有二極型的，也有三極型的，氣體放電管的技術(shù)參數(shù)主要有：
a、直流放電電壓Udc；
b、沖擊放電電壓Up（一般情況下Up≈（2～3）Udc；
c、工頻耐受電流In；
d、沖擊耐受電流Ip；
e、絕緣電阻R（>109Ω）；
f、極間電容（1-5PF）；
氣體放電管可在直流和交流條件下使用，其所選用的交直流放電電壓Udc分別如下：在直流條件下使用：Udc≥1.8U0（U0為線路正常工作的直流電壓）；在交流條件下使用：U dc≥1.44Un（Un為線路正常工作的交流電壓有效值）。
⒊、壓敏電阻：
它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻，當(dāng)作用在其兩端的電壓達(dá)到一定數(shù)值后，電阻對(duì)電壓十分敏感。它的工作原理相當(dāng)于多個(gè)半導(dǎo)體P-N的串并聯(lián)。壓敏電阻的特點(diǎn)是非線性特性好（I=CUα中的非線性系數(shù)α），通流容量大（～2KA/cm2），常態(tài)泄漏電流小（10-7～10-6A），殘壓低（取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量），對(duì)瞬時(shí)過電壓響應(yīng)時(shí)間快（～10-8s），無續(xù)流。壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)主要有：
a、壓敏電壓（即開關(guān)電壓）UN，參考電壓Ulma；
b、殘壓Ures；
c、殘壓比K（K=Ures/UN）；
d、最大通流容量Imax；
c、泄漏電流；
d、響應(yīng)時(shí)間；
壓敏電阻的使用條件有：壓敏電壓：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0為工頻電源額定電壓），最小參考電壓：Ulma≥（1.8～2）Uac （直流條件下使用），Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流條件下使用，Uac為交流工作電壓）。壓敏電阻的最大參考電壓應(yīng)由被保護(hù)電子設(shè)備的耐受電壓來確定，應(yīng)使壓敏電阻的殘壓低于被保護(hù)電子設(shè)備的而損電壓水平，即（Ulma）max≤Ub/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護(hù)設(shè)備的而損電壓。
⒋、抑制二極管：
抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動(dòng)作響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作多級(jí)保護(hù)電路中的最末幾級(jí)保護(hù)元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α為非線性系數(shù)，對(duì)于齊納二極管α=7～9，在雪崩二極管α=5～7。抑制二極管的技術(shù)參數(shù)：
a、擊穿電壓，它是指在指定反向擊穿電流（常為lma）下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V～4.7V范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V～200V范圍內(nèi)；
b、最大箝位電壓：它是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時(shí)，其兩端出現(xiàn)的最高電壓；
c、脈沖功率：它是指在規(guī)定的電流波形（如10/1000μs）下，管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積；
d、反向變位電壓：它是指管子在反向泄漏區(qū)，其兩端所能施加的最大電壓，在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯高于被保護(hù)電子系統(tǒng)的最高運(yùn)行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于弱導(dǎo)通狀態(tài)；
e、最大泄漏電流：它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的最大反向電流；
f、響應(yīng)時(shí)間；
⒌、扼流線圈：
扼流線圈是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個(gè)尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個(gè)四端器件，要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。扼流線圈使用在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號(hào)（如雷電干擾），而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)無影響。扼流線圈在制作時(shí)應(yīng)滿足以下要求：
a、繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣，以保證在瞬時(shí)過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路；
b、當(dāng)線圈流過瞬時(shí)大電流時(shí)，磁芯不要出現(xiàn)飽和；
c、線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止在瞬時(shí)過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿；
d、線圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強(qiáng)線圈對(duì)瞬時(shí)過電壓的而授能力；
⒍、1/4波長(zhǎng)短路器：
1/4波長(zhǎng)短路器是根據(jù)雷電波的頻譜分析和天饋線的駐波理論所制作的微波信號(hào)浪涌保護(hù)器。這種保護(hù)器中的金屬短路棒長(zhǎng)度是根據(jù)工作信號(hào)頻率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波長(zhǎng)的大小來確定的。此并聯(lián)的短路棒長(zhǎng)度對(duì)于該工作信號(hào)頻率來說，其阻抗無窮大，相當(dāng)于開路，不影響該信號(hào)的傳輸，但對(duì)于雷電波來說，由于雷電能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒對(duì)于雷電波阻抗很小，相當(dāng)于短路，雷電能量級(jí)被泄放入地。由于1/4波長(zhǎng)短路棒的直徑一般為幾毫米，因此耐沖擊電流性能好，可達(dá)到30KA（8/20μs）以上，而且殘壓很小，此殘壓主要是由短路棒的自身電感所引起的，其不足之處是工頻帶較窄，帶寬約為2%～20%左右，另一個(gè)缺點(diǎn)是不能對(duì)天饋設(shè)施加直流偏置，使某些應(yīng)用受到限制。
電涌保護(hù)器的分類
1、電涌保護(hù)器從用途上可分為三類：電源浪涌保護(hù)器、信號(hào)防雷浪涌保護(hù)器、天線饋線浪涌保護(hù)器。
2、從工作原理和性能上，電涌保護(hù)器可分為電壓開關(guān)型、限壓型、組合型三類。
a、電壓開關(guān)型SPD無電涌出現(xiàn)時(shí)為高阻抗，當(dāng)出現(xiàn)電壓電涌時(shí)突變?yōu)榈妥杩?，又稱“短路開關(guān)型”SPD。通常用放電間隙、充氣放電管、閘流管和三端雙向可控硅元件作為組件。其特點(diǎn)是放電能力強(qiáng)，但殘壓高，為2-4kV。測(cè)試該器件一般用10/350μS的模擬雷電流波形。一般安裝在建筑物L(fēng)PZ0與PZL1區(qū)的交界處。
b、限壓型SPD無電涌出現(xiàn)時(shí)為高阻抗，隨著電涌電流和電壓的增加，阻抗跟著連續(xù)變小，又稱“鉗壓型”SPD。通常采用壓敏電阻、抑制二極管作為組件。其特點(diǎn)是殘壓低。測(cè)試該器件一般采用8/20μS的模擬雷電沖擊電流波形。一般安裝在雷電保護(hù)區(qū)建筑物內(nèi)，疏導(dǎo)8/20μS的雷電沖擊電流。
c、組合型SPD是由電壓開關(guān)型組件和限壓型組件組合而成。在一般雷電過電壓保護(hù)時(shí)，由限壓型組件承受浪涌電流，其標(biāo)稱放電電流可達(dá)10―20kA；若遇較大量級(jí)雷電流過電壓，第一級(jí)由限壓型組成的電路保險(xiǎn)管可自動(dòng)斷開，由第二級(jí)電壓開關(guān)型組件進(jìn)行雷電過壓保護(hù)。組合型SPD能承受沖擊電流容量一般大于100kA。
電涌保護(hù)器的主要性能指標(biāo)
1、10/350μs波是模擬直擊雷的波形，波形能量大； 8/20μs波是模擬雷電感應(yīng)和雷電傳導(dǎo)的波形。
2、標(biāo)稱放電電流In是指流過SPD、8/20μs電流波的峰值電流。
3、最大放電電流Imax又稱為最大通流量，指使用8/20μs電流波沖擊SPD一次能承受的最大放電電流。
4、最大持續(xù)耐壓Uc(rms)指可連續(xù)施加在SPD上的最大交流電壓有效值或直流電壓。
5、殘壓Ur指在額定放電電流In下的殘壓值。
6、保護(hù)電壓Up表征SPD限制接線端子間的電壓特性參數(shù)，其值可從優(yōu)選值的列表中選取，應(yīng)大于限制電壓的最高值。
7、電壓開關(guān)型SPD主要泄放的是10/350μs電流波，限壓型SPD主要泄放的是8/20μs電流波。
一般情況下：①電壓保護(hù)水平。通常電壓保護(hù)水平越低，保護(hù)效果越好。②流通容量。通常流通容量越高，雷電下安全性越好。但是流通容量越大，SPD價(jià)格也就越高。③最大持續(xù)運(yùn)行電壓。通常最大持續(xù)運(yùn)行電壓越高，長(zhǎng)期安全性越好，但是最大持續(xù)運(yùn)行電壓越高，電壓保護(hù)水平也水漲船高。
電涌保護(hù)器的安裝原則
1、電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流。在建筑物進(jìn)線處和其它防雷區(qū)界面處的最大電涌電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。為使最大電涌電壓足夠低，其兩端的引線應(yīng)做到最短，總不超過0.5米。
2、當(dāng)電源進(jìn)線端的電涌保護(hù)器與被保護(hù)設(shè)備之間距離較遠(yuǎn)（大于30m）時(shí)，或者SPD的電壓保護(hù)水平Up加上其兩端引線的感應(yīng)電壓以及反射波效應(yīng)不足以保護(hù)敏感設(shè)備，則應(yīng)在被保護(hù)設(shè)備處安裝第二級(jí)SPD，其標(biāo)稱放電電流不宜小于8/20μS5kA。
3、當(dāng)在線路上多處安裝SPD時(shí)，電壓開關(guān)型SPD和限壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于5m。
4、為防止SPD因各處原因損壞時(shí)，每級(jí)SPD須設(shè)置熔絲或斷路器保護(hù)。
5、當(dāng)保護(hù)設(shè)備的線路有屏蔽時(shí)，SPD宜靠近屏蔽線路末端安裝。
