0 引言

近几年来，随着世界经济的高速发展，我们周围的各种建筑也都越来越智能化，各种各样的智能电器在建筑领域的应用越来越广泛。但是，建筑智能化也带来了一些负面效应，那就是由于电子产品集成度越来越高，其对电磁干扰也就越来越敏感，耐冲击水平也越来越引起人们的重视。在造成电子与电气系统造成浪涌的诸多因素中，雷电所产生的浪涌以及系统开关操作所产生浪涌对电子与电气系统的正常工作和寿命影响较大。面对这种情况，就需要我们在系统中加入SPD等保护器件与传统的避雷网或者是接闪器相互配合，进一步对系统进行保护。在实际应用中，往往针对同一种系统会有不同的保护方案，这些方案的防护性能和成本等都差异较大，这就对我们选用方案带来了很多的困扰。因此，对这些方案做一个详细的对比测试，在这些方案选出一个最优方案，对实际应用具有重要意义。

对于SPD在实际中的应用，国内外学者从不同方面做了详细的研究。SPD作为防雷保护方案中最核心的部分，吕宝勤等[1-7]众多中国学者对SPD的工作原理以及选用方法从多个方面进行了讨论与研究。国外学者T.Kisielewicz[8]对浪涌保护装置在直接闪烁到架空低压线路前的设备保护效率进行了讨论。同时，边凯等[9-11]对架空配电线路雷电感应过电压以及输电线路与引雷塔雷电监测与雷电流波形也进行了计算与分析。Ching Lung Lin等[12]对低压系统中浪涌保护器件（SPD）的一个具体案例进行了研究。陈平周[13]对浪涌保护器（SPD）在低压配电系统中的应用进行了相关研究，并对浪涌保护器安装的注意事项做了归纳与总结。张栋等[14-15]在2009年对低压配电系统中浪涌保护器配合机理进行了研究，指出了浪涌保护器的导通次序主要其与浪涌保护器的启动电压、线路参数和外加冲击电流的波形陡度等参数有关。

浪涌保护器的作用主要是对系统中传导过来的线路过电压和过电流进行抑制，在泄放浪涌大电流的同时把浪涌电压限制在一个较低的水平，从而达到对AC2220V电源端口起到保护作用。本文选取行业常用的两种AC220V电源端口保护方案，从保护方案本身所选器件的优缺点、方案的耐压能力、方案在标准测试条件下以及极限测试条件下的残压对比以及方案成本4个方面对所选保护方案做一个全面的对比，从而分辨出两种保护方案各自的优缺点，最终选出最佳方案。本文对以后的AC220V电源端口防雷方案的选用具有一定的指导作用。

Case 2.当G=Q8或G=M2(2,1)=D8时,显然方次数exp(G)=4可平面化.当G=M2(2,2)时,元素(biaj)4=b4ia(4+12i)j=1;当G=M2(2,1,1)时,元素(aibjck)4=(aibj)4=a4ib4j[b,a]6ij=1,从而其幂图可平面化.同理M2(2,2,1)幂图可平面化.

1 方案原理分析

1.1 方案一原理

当浪涌可能出现在相线之间，也可能在相线与保护线或地之间时，所以这就要求对被保护电路做共模和差模全保护。雷击或者开关误操作而引起的操作过电压或大型发动机启动引起的过电压远远超过了设备所能允许通过的最高工作电压峰值。对含有浪涌阻绝装置的产品，浪涌阻绝装置不仅要有效地吸收突发的巨大能量，从而保护设备免于受到浪涌过电压的损坏，还要把被保护设备两端的电压限制在其能承受的电压等级以下。方案一的电路图见图1:相线与零线中间连接一个压敏电阻作为差模保护，相线与PE线、零线与PE线之间分别串联一个压敏电阻和气体放电管作为共模保护。此电源方案可通过1.2/50-8/20 μs组合波差模、共模6.0 kV浪涌测试。

图1 方案一电路接线图 Fig.1 Scheme 1 circuit wiring diagram

1.2 方案二原理

首先将方案一和方案二在环境温度为25℃，空气相对湿度为54.1%的环境下进行差模2 kV电压正负各20次，共模4 kV电压正负各20次冲击，然后取正负电压的平均值。这也是AC220 V电源口常处的工作环境。图3为方案一的一次冲击残压波形结果。两种方案下共模、差模冲击残压对比见图4。

图2 方案二电路接线图 Fig.2 Scheme two circuit wiring diagram

2 试验结果分析

笔者常常感觉，微型小说之好看，首先是因为作者对待点子的奢侈。一个明明可以用来写成中篇小说乃至长篇小说的绝妙点子却被作者写成仅仅千余字的微型小说，这难道不是奢侈吗？描写外星人来袭的科幻小说不计其数，但以下这篇《日全食》中的外星侵略者的招数尤其绝妙。不信？就请来读读吧！

2.1 器件优缺点对比

在做完差模6 kV以内和共模8 kV以内的冲击测试后，我又对器件所能承受的最高电压值进行测试。在环境温度为25℃，空气相对湿度为54.1%的环境下，将两种方案两端的冲击电压峰值以1 kV为步长不断提高，且在每个电压等级上对差模和共模进行正反各5次浪涌冲击，只要每个电压等级在5次冲击实验中有一次未通过，即认为该方案不能通过相应的电压等级。试验结果见图6。从图中可以看出，在差模测试中，方案一最高承受了9 kV的冲击浪涌，方案二最高承受了10 kV的冲击浪涌。由于本实验所使用的SUG51005DG雷击浪涌发生器最高只能产生10 kV的浪涌，所以最高测试等级为10 kV。在共模测试中，两种方案都经受住了10 kV浪涌测试。

开展难度对策略的选择具有一定影响，调查发现社会距离较远，社会地位相等的人进行请求言语行为，开展难度容易时，倾向于选择直接请求策略。但也有特殊情况，如情景10，商场售货员一般不能强制顾客消费，但会进行一些游说，比如称某物品适合顾客，解说产品性能让顾客相信产品质量，产生购买欲。从情景3、5、6中可以看到，社会地位比请求者自身高，社会距离较近，但开展难度却较大。调查发现，该情景下还受额外因素影响，即请求发出者自身问题，如情景3乱花钱，情景5公司工作忙，情景6自身忘记。受自身限制性因素影响增加请求难度，因此倾向于请求策略间接化。

浪涌保护器的主要作用就是对系统中传导过来的线路过电压和过电流进行抑制，在泄放浪涌大电流的同时把浪涌电压限制在一个较低的水平，从而达到对AC2220V电源端口起到保护作用。因此，系统中浪涌保护器的基本要求是在没有浪涌通过时，浪涌保护器尽可能地不影响被保护器件的正常工作，当有浪涌通过时，浪涌保护器要在极短的时间内动作，把浪涌电压限制在被保护器件能够承受的范围，同时当浪涌通过后，浪涌保护器要能迅速恢复高阻状态，即续流遮断（对于GDT和TSS）问题。下面本文就针对上述两种方案，对所选保护方案做一个全面的对比，从而分辨出两种保护方案的优劣。

设备上连接电源线、信号线等线缆的外端口应该具备一定的抗雷击过电压的能力，即当线缆引入到设备端口的雷击过电压较小时，设备自身可抵抗得住雷击过电压而不发生损坏，如果线缆引入到设备端口的雷击过电压较大时，设备的端口就需要外加防雷器，这时应该保证防雷器的输出残压值低于设备自身的雷击过电压耐受能力。关于设备端口抗雷击过电压测试方面的标准有很多，其中主要有国际电工委员会，国际电信联盟制定的IEC61000-4-5，ITU-TK系列等等，这些标准是抗浪涌方面的基础标准，另外，ETS 300 386是一个欧洲的通信设备EMC测试行业标准。根据国际电工委员会（IEC）的标准IEC61000-4-5和GB/T17626.5—2008中关于交流电源口过电压耐受水平的相关规定：交流电源口过电压耐受水平测试应满足在1.2/50 us[8/20 us]混合波的测试波形下，差模施加2 kV电压正负各5次无损坏；共模4 kV电压正负各5次无损坏。本文将两种方案在两种不同环境下进行差模和共模测试，并记录电路残压。

2.2 残压对比分析

与方案一相比，方案二在相线与零线之间多使用了一个GDT，由于GDT在不动作时具有高的绝缘电阻，导通后具有大的通流能力，以及极间电容小等优点。但气体放电管的响应时间是保护器件中最慢的，一般可以达到数百纳秒。同时，气体放电管存在续流遮断的问题。气体放电管在导通状态下，续流维持电压一般为几十伏，因此如果是在直流电源中，当两线间的电压超过15 V时，我们就不可以在两线之间应用气体放电管。在交流电源中，虽然交流电压有过零点的时刻，但气体放电管类器件在多次导通击穿过后，其续流遮断能力会大大降低，这样即使在交流过零点也不能实现续流遮断。在交流电源中还存在一种情况，那就是当电流和电压的相位不一致时，也可能导致续流不能遮断。因此即使在交流电源中，相线与零线之间单独使用气体放电管是不合适的。方案二的相线与零线中间串联一个GDT和一个MOV作为差模保护。这可以有效延长压敏电阻使用寿命。

方案二的电路图见图2：相线与零线中间串联一个GDT和一个MOV作为差模保护。相线与PE线、零线与PE线之间分别串联一个压敏电阻和气体放电管作为共模保护。在方案一中，由于压敏电阻的失效模式为短路失效，所以在方案一中，一旦压敏电阻失效损坏，长时间的失效大电流流过电路，很容易导致火灾，这是非常不安全的。为了解决这个问题，方案二在差模保护中加入一个气体放电管与压敏电阻串联，由于气体放电管的工作原理是空气间隙放电，且失效模式为开路失效，所以即使压敏电阻短路失效，也不会有大电流流过电路，这样就避免了火灾的危险。同时，方案二也可以通过1.2/50-8/20 μs组合波差模、共模6.0 kV浪涌测试，可满足大多数防护等级要求。

图3 方案一的一次冲击残压波形 Fig.3 A program of the impulse of the residual voltage waveform

图4 两种方案下共模、差模冲击残压对比 Fig.4 Two programs under the common mode，differential mode impulse residual voltage contrast

1.3.2 利率标准突破难，商业银行不愿贷。利率市场化后，商业银行吸储成本上升，中长期贷款实行基准利率往往会出现存贷成本倒挂的情况。商业银行普遍认为执行基准利率偏低，按基准利率放贷，银行会出现亏损；再加上贷款期限长，商业银行担心风险较大。在政策性银行和国有银行(农行)不贷的情况下，没有商业银行愿意承贷。

2.3 耐压对比分析

在两种方案通过了国际电工委员会（IEC）的标准IEC61000-4-5和国家标准GB/T17626.5—2008中关于交流电源口过电压耐受水平的相关规定后，又对两种方案做了耐压测试。在环境温度为25℃，空气相对湿度为54.1%的环境下，将两种方案两端的冲击电压峰值以1 kV为步长不断提高，且在每个电压等级上对差模和共模进行正反各五次浪涌冲击。取每组实验5次的平均值，两种方案差共模都通过了6 kV测试。其结果见图5。

两种方案都通过了相关标准规定的测试，由图4可看出，在差模保护中由于方案二的差模保护电路中多串联了一个GDT，残压是压敏电阻和气体放电管之和，所以方案二的残压比方案一要高。在共模保护中，方案一和方案二都采用了一个压敏电阻和一个气体放电管并联的方式，但是由于方案一所选用的压敏电阻的直流击穿电压高于方案二所选的压敏电阻的直流击穿电压，所以方案一的共模残压略高于方案二。

图5 冲击电压6 kV内两种方案下SPD耐压测试残压对比 Fig.5 Comparison of the residual voltage of the SPD withstanding voltage test under two schemes of 6 kV surge voltage

方案一具有结构简单和成本较低的优点，且差模保护中的压敏电阻具有较快的响应时间。但由于压敏电阻的使用寿命较短，多次冲击后性能将会下降，因此存在长时间使用后需要维护和更换的问题。在差模保护中，仅仅利用压敏电阻，压敏电阻损坏有可能导致电路起火，存在一定的安全隐患。

通常来讲，西药具有很多的种类，要想合理的使用西药药剂，就需要根据西药的相关种类来进行合理的分类与排序，可以根据临床用药的方法，把药物分为口服类，注射类和外用类等，同时还可以根据药物的的作用或者性质进行区域的划分，逐一进行储存。以便于有效的避免药物和药物之间出现不良的反应。在药物管理存放的过程中要做好防晒的措施，以免药物受到阳光的照射儿产生变质，还要进行良好的通风措施，保持储藏环境的干燥，还在对储藏药物的地方做好防火的措施，有些较为特殊的药物要进行特殊的管理，摆放的过程中要严格的按照相关的标准进行摆放。

图6 两种方案下最高耐压测试对比 Fig.6 Comparison of the highest withstand voltage test under two schemes

3 结论

通过将上述两个AC220V电源口的一级防护方案从方案本身所选器件的优缺点、方案在标准测试条件下的残压对比、方案的耐压能力等方面的对比，得出如下结论：

1）在差模保护中，方案一由于压敏电阻具有使用寿命较短，多次冲击后性能将会下降的特点，因此存在长时间使用后需要维护和更换的问题。方案二在相线与零线之间多使用了一个GDT，这样不仅提高了通流能力，也提高了压敏电阻的寿命；使整个方案的稳定性大大提高。

2）方案二中由于GDT的加入，导致方案二的差模测试的残压略高于方案一的差模测试残压，但作为一级防护，其主要作用是泄放绝大部分的浪涌电流，如果残压较高，其后还可以加TVS和TSS这样的小通流原件来做进一步的精细保护，所以方案二的残压比方案一的残压高的问题可以忽略。

综上所述，方案二的总体性能远远优于方案一，方案二更适合在实际中应用。

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