电涌保护器的合理选择分析

孙　龙　贾栋祥　陆承相

[摘要]主要简述SPD的定义和参数，并从实际性和参数上对SPD的选择进行分析，为正确选择SPD提供一定的依据。

[关键词]SPD 参数 选择

中图分类号：TM1 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2009）0110115-01

电涌保护器的英文缩写为SPD（Surge Protective Device），在GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中，SPD定名是过电压保护器，最近已更名为电涌保护器，其定义是：用以限制瞬态过电压和引导电涌电流的一种器具，它至少应包括一种非线性元件。过去国内大多数生产厂商把SPD称为避雷器、低压避雷器、电子防雷器，其实不够准确，易与使用于高压避雷供电系统的避雷器相混淆。

一、表征SPD性能的主要技术参数

IEC61643-1中规定了用于低压配电系统的SPD的使用环境是：

1000VAC（交流）50/60Hz和1500VDC（直流）以下电路系统中的SPD，使用高度不超过2000m，贮备和使用时的环境温度应在－5℃～40℃之间，特殊情况下可扩展到－40℃～70℃之间，相对湿度在常温下为30%～90%。在此范围之外的恶劣环境下和使用于户外或暴露在日光中或处在其它辐射源之下的SPD应有特别的设计要求。

表征SPD性能的技术参数主要有：

1.标称电流In：流过SPD8/20μs电流波的峰值。用于Ⅱ级分类试验与I级分类试验的预处理。

2．最大放电电流Imax：流过SPD8/20μs电流波的峰值。用于Ⅱ级分类试验。Imax大于In。

3．冲击电流Iimp：规定包括幅值Ipeck和电荷Q。

4．最大持续工作电压Uc：可持续加于电涌保护器的最大方均根电压或直流电压。

5．电压保护水平Up：在电压限制SPD。Up是标称放电电流In下的残压，又称SPD的最大钳压。在电压开关型SPD，Up是指在规定雷电波形下的最大放电电压。

6．残压Ur：是指通过SPD时两端出现的最大电压。

7．续流If：当SPD放电动作刚结束瞬间，流过SPD的由供电电源提供的工频电流。

8．8/20：内部防雷雷电流波形。

9．10/350：直接雷击的标准雷电流波形。

二、选择SPD的基本原则

（一）用户是否需要安装SPD的选择

1．在低压供（配）电系统装置中的设备均应具有一定的耐受浪涌能力（耐冲击过电压能力）。当无法获得220/380V三相系统各种设备的耐冲击过电压值时，可按IEC60664-1的给定指标选用。见表1

注：Ⅰ——类需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；

Ⅱ——类如家用电器、手提工具和类似负荷；

Ⅲ——类如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座），应用于工业的设备和一些其他设备（例如永久接至固定装置的固定安装的电动机）；

Ⅳ——类如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。

鉴于集成化程度很高的电子设备是通过微电位和小电流进行工作的，其元件的耐冲击能量很低，因此从一次性投资与效益（主要指该信息系统的运转停顿的风险）之比出发，可能需要设置耐冲击电压更低的安装位置类别，如将Ⅰ类安装类别定为500V或耐冲击电压值更低，在实际低压运行中雷电过电压常常大于6KV，因此必须考虑SPD的选择问题。

2．需要进行风险分析，看是否需要使用SPD，需要使用多少级SPD，然后对SPD能量承受能力分析等。

（二）SPD保护能力的选择

按EMC原理将建筑物按需要防护的空间由表及里划分为不同的雷电防护区：直击雷非防护区、直击雷防护区、第一防护区、第二防护区、后续防护区。

在LPZ0与LPZ1区交界处因冲击电流幅值较大（200～100kA），持续时间较长（T2为350μs），因而要求SPD具有较大的通流能量和最大承受能量（Emax）值，所以应选用开关型SPD，但由于开关型SPD的弱项是响应时间较长和大多带有续流和残压较大等，因此从能量配合角度出发需要在LPZ1和LPZ2区交界处选用SPD2，在敏感电子设备前端选用SPD3……SPDn等，其安装位置也就是等电位连接位置基本都在各雷电防护区的交界处，如LPZ2与LPZ3区交界处。

（三）多级SPD的能量协调

一般来说，仅在靠近被保护设备处安装一个SPD是不够的。由于电磁兼容原因（为避免浪涌电压产生的电磁干扰，最好在入口处进行分流）和为了对设备进行保护（避免导线之间的闪络），最好在设备的入口处安装SPD。如果设备不在入口处安装的SPD的保护范围内，有必要在靠近设备处另行安装一个SPD，此时也应考虑其协调性。

在国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）中，第6.4.11条规定“在一般情况下，当在线路上多处安装SPD且无准确数据时，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。”；另外，在信息产业部行业标准《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》YD／T 5098-2001中，第3.7.8条规定“当上一级SPD为开关型SPD，次级SPD采用限压型SPD时，两者之间的电缆线间距应大于10m。当上一级SPD与次级SPD都采用限压型SPD时，两者之间的电缆线间距应大于5m。”

三、结束语

随着防雷事业的发展，人们对防雷越来越重视，合理的使用SPD，不仅经济上可以节约成本，同时也可以更好的提高SPD的保护性能。