淺談電涌保護器在儀表中的應用

胡 倩

（南京菲尼克斯電氣有限公司，南京 210000）

0 引言

要有效的防護電涌電壓，必要的雷電防護措施是至關重要的。尤其是對于精密的儀器儀表而言，如何正確運用電涌保護器實現對儀器儀表的保護是值得進一步探究的。本文主要闡述了電涌保護器在現場儀表和控制終端的工作原理及運用，以實現對設備的良好保護。

1 電涌保護器的基本原理

電涌電壓是持續時間極短，有陡峭上升沿的脈沖電壓或瞬態電壓。雷擊是最為人們熟知的導致該類電涌電壓的原因之一。當電涌產生時，需要一種為各種設備電路提供安全保護的裝置，即電涌保護器，其作用就是在發生電涌電壓時，可以快速響應，將雷電流導入到大地，確保系統的瞬時電位差維持在穩定區間內，不造成任何設備的損壞，同時要確保設備的正常運行。

2 電涌保護器在現場儀表中的應用

2.1 電涌保護器的構成部件

目前，常用的電涌保護器，主要由氣體放電管（GDT）、瞬態抑制二極管（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，結構圖如下。

2.2 電涌保護器的工作原理

（1）共模保護：共模保護主要由氣體放電管（GDT）完成，在導線上傳輸的就是共模電壓，兩根導線做去路，地線做返回路傳輸，從而實現保護電壓和電流的作用。

（2）差模保護：通過GDT+TVS+退藕元件進行運作，雖然TVS的通流與傳輸能力較差，但是其反應能力極快，且保護后的殘壓會比較低，所以需要配合GDT實現差模保護作用，如果電涌超出了TVS的承受范圍，那么，GDT會立刻啟動，避免TVS被損壞；此外，為了協調GDT、TVS之間的正常運轉，還需要選擇合適的退耦元件進行配合。

2.3 電涌保護器在現場儀表端的應用形式

在現場儀表中，通常會安裝外接式的電涌保護器，可以不改動儀表的保護、防爆等結構，直接安裝在儀表本體的備用螺紋接口上，然后將保護器并聯在接線柱上，接線示意圖如下：

二線制現場儀表接線方式

其次，對于現場儀表保護，也可以使用電涌保護器和保護箱相結合的形式，在保護箱內安裝電涌保護器，然后將電涌保護器連接在現場電纜的端子上，并且使用導線與被保護儀表的接地線或者和電涌保護器的接地線進行連接，其中，連接導線的長度應小于五米。

3 電涌保護器在控制室端應用

3.1 信號電涌保護器在控制室端的應用

在本質安全防爆回路中，需要在現場設備與安全柵之間安裝電涌保護器，一般情況下，電涌保護器都是放置在安全柵柜中，需要注意的是不能將兩者同時安裝在同一個導軌上。此外，由于本質安全接地匯流導軌與電涌保護器的接地匯流導軌是相通的，因此，兩者的接地電位也是相同的，并且電涌保護器接地匯流導軌需要與總接地排相連。其結構圖如下：

3.2 電源電涌保護器在控制室端的應用

在進行電涌防護器安裝的時候，需要結合整個系統的情況，不然很容易出現由于電源供電端口數量較少，沒有安裝電涌保護器，從而導致雷電流從電源線路直接傳輸到儀表控制系統中，對儀表設備造成損害的情況。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器。

一般情況下，對于電源系統的保護，主要使用不低于三級的保護模式：第一級，使用T1類電源電涌保護器，并且確保雷電脈沖電流超過15kA。第二級，電涌保護器的放電電流In的區間為20kA至40kA之間，如果二級配電柜數量比較少，那么可以選擇放電電流In大一點的；反之，如果二級配電柜數量比較多，那么可以選擇In小一點的。第三級，電涌保護器放電電流In為10kA。如果在選擇電涌保護器的時候，沒有確保能量的配合，很可能會出現第一級電涌保護器在沒有運作的情況下，第二級或第三級電涌保護器已經損壞了，如果僅僅安裝了第一級、第二級的電涌保護器，電涌電壓也無法控制在合適的范圍區間內，最終損壞后端敏感設備。

此外，對于電源電涌保護器而言，如果發生了問題較大故障事故，那么很容易出現火災，所以，還需要配合安裝后備保護裝置（F2），并且符合以下安裝標準：①在發生雷電流沖擊的時候，不運作；②在電涌保護器出現問題的時候，及時運作；③實現與主回路保護裝置相互配合的作用，并且確保后備保護裝置F2的運作是優于主回路保護裝置F1的，以保證系統可以實現連續供電。為了確保電涌保護器可以正常運作，應定期對電涌保護器進行檢查和維護。一般情況下，電源電涌保護器都有工作狀態指示窗口，當狀態指示窗口變成紅色，就需要及時更換損壞的電涌保護器。此處應注意，電涌保護器出現老化卻又沒有損壞的情況，憑肉眼是無法判斷的，此時必須使用專業的設備，如CHECKMASTER現場測試儀，對電涌保護器進行檢測與排查。排查工作應安排在每年雷雨季節來臨之前完成。

4 對于電涌保護器的檢查和維護

5 結束語

綜上，由于電涌保護器的重要性，需要重視電涌保護器在現場儀表和終端控制室的運用，以確保電涌保護器發揮最大功效，同時做好對電涌保護器的日常檢查，延長其使用壽命和使用年限。