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原创 浪涌保护器真的能防雷击吗?

2018-10-11 13:24 328 0 分类: 电源/新能源

最近,一场大雷雨击毁了我的个人计算机(PC)电源和主板。虽然我当时不在家,但很确定是这场暴风雨和雷电交加的某种浪涌(surge)所导致的,而不是随机或碰巧发生的故障,因为在同一交流电(AC)线路上的打印机和电缆调制解调器也被摧毁了。此外,我知道这不仅仅是电源的问题,因为我更换了供货商提供的替代电源线(40美元,2分钟就换好了)后,并没有让我的PC「起死回生」。

我不确定闪电进入系统的「机制」是什么,也不知道这种浪涌(或其他任何方式)是什么样子——当然,这只能透过当时连接至某种适当的仪控测试才能确认。但附近电路的其他电子组件都没有受到影响,甚至是周围一台便宜的AC供电时钟都没事——当附近灯光一阵闪烁之后,他们通常会在瞬间掉电后重设为12:00。

没错,这些事情都可能会发生。但在出现这些情况后,很自然地会想着如何避免这种情况的发生,即使这次为时已晚。我发现在插入这些东西的电源板上有一个标签,其上标注着它内建「浪涌保护」功能,但并未指定额定值大小。如果我要为其实施一款独立的浪涌保护器(SPD),我想应该先进行一些研究,评估一下理想的额定值。

也许这没什么好大惊小怪的,但我一直感到十分困惑。为什么会这样?当然,浪涌和瞬时基本上就是令人困惑的话题。首先,并没有真正的浪涌保护器或浪涌抑制器,因为这些都是大众市场上消费文献的说法,更准确的名称应该是「瞬时保护器」(transient protector)。此外,还有一个区别在于:浪涌吸收器(surge arrester)是将较高电压瞬时引导至地,而浪涌抑制器(surge suppressor)则可吸收能量,并将其作为热量重新发射。

这就引发了三个非专业术语的问题:你觉得需要多少所谓的浪涌保护才够?如何获得?以及要设计在哪里?针对第一个问题,大家分别出了各种不同的数字。一些可信度待查的博客和网站分别推荐了200、400甚至600焦耳(J)。我其实并非想找到在雷击中房子时保护设备的办法,只是为了解决与线路有关的问题。但这些信息都没注意到,它不仅牵涉到焦耳「能量」额定值大小的问题,同时也与能量传播的时间有关。此外,还必须考虑一些产业与法规标准,例如UL1449——「浪涌保护装置标准」(Standard for Surge Protective Devices)。

另一方面,有些可靠的消息来源则花了很多时间讨论整个现场保护(房屋、办公室建筑物或工厂厂房)的重要问题,但这并不是我此时所关注的。他们提供的一些基本选择包括开路保护或短路保护。这可透过电压击穿装置(气体放电管和火花隙)、限压装置(金属氧化物压敏电阻或雪崩二极管)、带宽抑制器(各种滤波器、电感器和电容器)以及甚至是隔离装置(光隔离器)和光纤(显然并不适用于这个问题)作为主要技术来实现。他们还指出,由于电击浪涌和反射的性质,单个保护装置或子系统的位置如果距离待保护的装置或其AC插座太远,实际上也可能无法发挥防护作用。

假如决定要怎么做之后,也还有其他几个问题。根据这些可靠消息来源指出,某些类型的SPD如果反复遭受「雷击」,甚至是在其可承受的额定值范围,确实会因过度应力而被击穿;因此,也有人建议应该每隔几年更换一次SPD。更糟糕的是,有些来源提到美国亚特兰大市(Atlanta, GA)的国家电力能源测试、研究和应用中心(NEETRAC)报告指出,许多浪涌保保护装置事实上并未依据ANSI、IEEE、UL、IEC或其他安全标准的规格要求执行。

坦白说,最后这个坏消息一点都不令人意外。市面上存在许多仿冒或不符合标准的组件与装置,已经不是什么新闻了。对于SPD供货商来说,先取得UL或类似认证后再替换掉这些组件——尤其是你从大型卖场就能买到的便宜组件,也不是什么困难的事。毕竟,像那些用于SPA中的被动组件很容易被伪造,甚至是用在一些笨重的单元也能「正常运作」,至少在用于实际执行保护功能之前都不会有问题(当然,电池的情况也是一样的)。

SPD的两难在于一般用户无法为此测试设备,因此也很轻易对于所使用的产品产生错误的信任。再者,如果真的测试SPD,也很可能造成SPD的性能退化或甚至破坏。因此,你必须依赖供货商的可信度,并假设(希望?)他们已经为材料、组件和终端产品进行过抽样测试了。如果SPD 无法顺利执行任务,供货商可能轻描淡写地说是因为浪涌能量超过其额定值,这就是消费者无法反驳的说法了。

那么该怎么办呢?当然,我仍然为此深感困惑。在我作出决定之前,我打算依赖目前所知道的最佳浪涌防护策略:当预知有暴风雨接近、或是打算出远门而气象预告会有雷雨之前,先拔掉计算机的电源!或许这不是一个最理想的解决方案,但却极其有效。

您认为呢?针对像家中PC等电子产品的浪涌保护,以及一般的浪涌保护装置,您有任何的建议与经验分享吗?

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹网站Planet Analog,参考链接:When Lightning Strikes, Will a Surge Protector Help?;Susan Hong编译)

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。
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