一、電涌的定義與基本特性

電涌（Surge），又稱浪涌或瞬態(tài)過電壓，是指電路中超出正常工作電壓的瞬間過電壓現(xiàn)象。其持續(xù)時(shí)間極短，通常為百萬分之一秒（微秒級），但電壓峰值可高達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬伏特。例如，在220V的電路系統(tǒng)中，電涌可能表現(xiàn)為5KV或10KV的瞬時(shí)電壓波動。電涌具有以下核心特征：

1. 瞬時(shí)性：電涌表現(xiàn)為極短時(shí)間內(nèi)的電壓或電流劇烈脈沖，波形陡峭且快速衰減。
2. 高能量：雷電引起的電涌電壓可在幾微秒內(nèi)從幾百伏升至20000V，電流峰值可達(dá)10000A。
3. 普遍性：電涌存在于所有配電系統(tǒng)中，80%的電涌由內(nèi)部設(shè)備操作引發(fā)，20%來自外部雷電等自然因素。

二、電涌的主要成因

（一）外部來源

1. 雷電
   • 直接雷擊：雷電直接擊中電網(wǎng)或建筑物，能量巨大，尚無設(shè)備可完全防護(hù)。
   • 感應(yīng)雷擊：雷電電磁場在導(dǎo)體中感應(yīng)出高電壓，前沿陡峭且衰減快。
   • 傳導(dǎo)雷擊：雷電通過架空線路傳入電網(wǎng)，能量隨傳輸距離減弱。
   • 振蕩電涌：電力線與大地形成諧振回路，導(dǎo)致高頻過電壓，易損壞二次儀表。

（二）內(nèi)部來源

1. 設(shè)備操作：大功率負(fù)載（如電機(jī)、空調(diào)、電梯）的啟停、斷路器切換等，均會引發(fā)電涌。
2. 系統(tǒng)故障：短路、接地故障或電容補(bǔ)償裝置投切時(shí)，電磁能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生震蕩型電涌。
3. 靜電放電：干燥環(huán)境中絕緣體摩擦產(chǎn)生的靜電，可損壞集成電路。

三、電涌的危害與分級

（一）危害類型

1. 災(zāi)難性破壞：超過設(shè)備耐受極限的瞬時(shí)高壓可導(dǎo)致元器件燒毀、絕緣擊穿，甚至引發(fā)火災(zāi)。例如，雷擊電涌可直接摧毀電機(jī)繞組或變壓器。
2. 累積性損傷：頻繁的小幅電涌會加速半導(dǎo)體器件老化，造成數(shù)據(jù)錯亂、設(shè)備性能衰退等問題。例如，計(jì)算機(jī)芯片可能因多次電涌沖擊而永久失效。

（二）IEEE危害分級

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，電涌危害分為三級：

1. ≥20KV：設(shè)備直接損毀，系統(tǒng)癱瘓（如通信中斷）。
2. 1.2KV~2.1KV：部件損壞或性能下降（如電子線路燒毀）。
3. 700V~800V：數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備死機(jī)或頻繁復(fù)位。

四、電涌防護(hù)措施

（一）防護(hù)技術(shù)

1. 避雷裝置：通過接閃器、接地系統(tǒng)將雷電引入地下，降低外部電涌沖擊。
2. 浪涌保護(hù)器（SPD）：
   • 多級防護(hù)：采用分級泄放策略，從總配電柜到設(shè)備端口逐級降壓。
     • 第一級：安裝于建筑入口，泄放80%雷電流（容量≥100kA）。
     • 第二級：分路配電處，限制電壓≤1200V。
     • 第三級：設(shè)備輸入端，消除微小瞬態(tài)過電壓。
   • 信號保護(hù)器：串聯(lián)于數(shù)據(jù)線，響應(yīng)速度≤25ns，保護(hù)通信設(shè)備。
3. 瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）：快速鉗位過電壓，適用于精密電子設(shè)備。

（二）系統(tǒng)優(yōu)化

1. 接地設(shè)計(jì)：確保設(shè)備接地電阻符合標(biāo)準(zhǔn)，避免電位差引發(fā)二次電涌。
2. 定期檢測：排查電力系統(tǒng)隱患，更換老化元器件。
3. 環(huán)境控制：降低靜電產(chǎn)生概率，如增加濕度或使用防靜電材料。

五、結(jié)語

電涌作為電力系統(tǒng)中不可避免的現(xiàn)象，其危害已從傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備延伸至現(xiàn)代電子芯片領(lǐng)域。隨著城市用電復(fù)雜度提升，電涌發(fā)生概率顯著增加。通過多級防護(hù)體系、規(guī)范操作與定期維護(hù)，可最大限度降低電涌風(fēng)險(xiǎn)。對于高價(jià)值設(shè)備（如數(shù)據(jù)中心、醫(yī)療儀器），建議采用組合防護(hù)方案（如SPD+TVS+隔離變壓器），以實(shí)現(xiàn)全面保護(hù)。咨詢熱線：0731-89729721。