等电位连接器是用于消除不同金属部件或接地体之间电位差的装置,在防雷、防静电及电气安全领域具有关键作用。以下从作用和原理两方面详细解析:
一、等电位连接器的核心作用
消除电位差,防止放电危害:当不同金属构件或接地体之间因雷击、静电积累或故障电流出现电位差时,等电位连接器可快速导通,使各部件电位相等,避免电位差引发的火花放电,防止火灾、爆炸或设备损坏。例如:建筑物遭受雷击时,若金属门窗与防雷接地装置未等电位连接,两者间电位差可能击穿空气,导致人员触电或设备损坏。
保护设备与人员安全:对电子设备而言,电位差产生的过电压会损坏敏感元器件,等电位连接器通过泄放过电压能量,将电压限制在设备耐受范围内。
对人员而言,消除电位差可避免接触电压或跨步电压导致的触电风险。
维持系统电气稳定性:在电力系统中,等电位连接可确保接地网各部分电位一致,减少杂散电流干扰,维持继电保护装置的正常运行;在阴极保护系统中,可防止保护电流流失,同时避免过电压击穿绝缘部件。
二、等电位连接器的工作原理
根据结构和工作机制,等电位连接器主要分为以下类型,原理各有差异:
1. 火花间隙型(气体放电型)
正常状态:火花间隙(如两个电极间填充惰性气体)绝缘电阻极高,电气回路断开,不影响系统正常运行。
过电压触发:当电压超过间隙击穿阈值,气体被电离击穿,形成导电通道,快速泄放雷电流或过电压能量。
过电压消失后:间隙迅速恢复绝缘,等待下一次动作,适用于易燃易爆环境。
2. 压敏电阻型(半导体型)
正常状态:压敏电阻电阻值极高,近似绝缘,无电流通过。
过电压触发:电压超过压敏电阻的阈值时,其电阻值急剧下降至接近零,导通电流泄放能量,将电压限制在保护水平。
特点:响应速度更快,但过电压能量较大时可能因发热损坏,需配合热保护机制,常用于电子设备防雷。
3. 气体放电管+压敏电阻复合型
组合优势:结合火花间隙的高耐压和压敏电阻的快速响应,先由气体放电管承受高电压击穿,再由压敏电阻限制残压,提升保护精度和可靠性,适用于复杂过电压场景(如电力系统、通信基站)。
4. 机械型等电位连接器(如螺栓跨接)
原理:通过金属导体(如铜带、铜线)直接连接不同部件,形成永久电气通路,常用于静态消除电位差(如管道法兰跨接、设备外壳接地),无触发机制,依赖机械连接的导电性。