浅谈浪涌保护器(SPD)的应用及注意事项

秦英强

摘要：随着科学技术的发展，信息化的设备在各行各业中也有了广泛的应用。浪涌保护器的安装使用就是电子化信息化不断提升中的优质产物，它可以抑制线路上的浪涌和瞬时过电压，也是现代防雷技术中重要的环节之一。本文就主要对浪涌保护器在供配电系统防雷设计中的应用进行了简单分析。

关键字：浪涌保护器；电力设备；应用设计

中图分类号：S611文献标识码： A

前言

雷电是一种严重的自然灾害, 伴随雷电而产生的强大电流、猛烈的冲击和强烈的电磁辐射等一系列的物理效应都会严重危及通信设备、计算机网络系统和电力系统的正常运行,造成直接或间接经济损失，严重者还会给工作人员的人身安全带来危害，给生产和生活带来极大的影响。因此，对于雷电灾害的控制必须要采取有效的预防措施。

一、浪涌保护器的工作原理

浪涌保护器通常被称为突波，或是防雷器，简称为SPD，主要是保护电子设备免受“浪涌”的损害。浪涌保护器可用于民用建筑电路中的限制瞬时过电压和泄放电涌电流，能有效防止由于雷电、短路、电源切换等原因产生的过电压的潜在危险。浪涌保护器主要是选用压敏电阻器、充气放电管、扼流电圈等限制电压的元件，限制突然进入电路中的过电压，使得电路电压低于线路所能承受的最高值，同时将由雷电或其他系统因素产生的强电流导入地面，释放多余的能量。

二、浪涌保护器在防雷设计中的应用

1、浪涌保护器的发展

国外早在上世纪五、六十年代，就已经在防雷设计中广泛使用了浪涌保护器，在国外也被称为浪涌流保护器。我国的浪涌保护器最早称为电压保护器，但实际上浪涌保护器不仅能够抑制过电压，还能分走浪涌电流，所以将这种避雷器简单的称作过电压保护器并不全面，因而在对《建筑物防雷设计规范》（GB50057）标准进行局部修订时，就将其统一称为浪涌保护器。

随着近年来我国经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，人们的防雷意识不断增强，使得国内的浪涌保护器也有了很快的发展，并且逐渐形成了一个新的产业。

目前，浪涌保护器可以按照不同的分类方法分成不同的类型，其中按工作原理分类，可以分为电压开关型、限压型和组合型浪涌保护器；按照其用途可以分为电源线路浪涌保护器和信号线路浪涌保护器两种；按组合的结构可以分为间隙类、放电管类、压敏电阻类、抑制二极管类、压敏电阻/气体放电管组合类和碳化硅类；按照安装的形式可以分为并联浪涌保护器和串联式浪涌保护器。我国较为常见的浪涌保护器的品牌有浙江雷顿防雷、四川中光防雷、广州海德浪涌保护器和中国大陆雷克星几种，在安防、通讯、交通、石化等领域内的电子设备和系统防雷防护中都有着广泛的应用。

2、防雷系统设计

在电气系统中，设备遭到雷击受损的情况通常有四种。

（1）设备直接遭受雷击而损坏；

（2）雷电产生的强烈的雷电脉冲沿着信号线、电源线或者其他的金属管线侵入到设备中，损坏设备；

（3）雷击时强大的雷电流经过引下线和接入体泄入地面，使设备的接地体产生瞬间高电位形成地电位反击，造成设备的损坏。

（4）雷电发生时，会对周围形成强大的电场、磁场，而在设备安装过程中，如果安装方法不正确或是安装位置不当，就会很容易因为受到电场、磁场的影响而损坏。

3、浪涌保护器的应用及安装

当有多个电气系统共存与建筑物时,电气电子设备的引雷通道来自4个方面:电源系统、天线和馈线系统、信号系统、接地系统。在设计中应根据实际情况分别在上述4个方面安装多级浪涌保护器。

3.1 电源系统SPD的选用及安装

电源线路要装设多级SPD防护,以达到分级泄流的目的。雷电防护区LPZ(Lightning Protection Zone)是闪电电磁环境需要限定和控制的那些区。根据各部分空间不同的雷电电磁脉冲的严重程度和各区交界处的等电位连接点的位置,将需保护的空间划分为不同的OA、OB、O1、O2防雷区。

在LPZ0与LPZ1区交界处,入户为低压架空线路和电缆宜安装三相电压开关型SPD作为第一级保护。第二级电涌保护器即在LPZ1和LPZ2区交界处安装限压型SPD。在被保护设备旁进线端宜安装限压型SPD作为第三级保护。对于直流电源的信息设备,视其工作电压需要,宜分别选用适配的直流电源SPD作为末级保护。为了使最大浪涌足够低,要求SPD连接导线包括相线、中性线、保护线间的连接长度越短越好,不宜大于0.5m。SPD最小截面积不小于6mm2铜导线,而接入SPD的相线、中性线和被保护的配电线路同保护线的截面积即可。一般电压开关型SPD与限压型SPD之间线路长度最好大于10m,限压型SPD之间的线路长度大于5m,否则就要加装退耦装置。当进线端的SPD与被保护电气设备之间的距离大于30m时,需要在离被保护设备尽可能近的地方安装另一个SPD；反之,如果不增加一级保护,由于电缆距离较长,SPD的残压加上电缆感应电压仍可能损坏设备,起不到保护作用。当SPD具有能量自动配合功能时,浪涌保护器之间的线路长度就不受限制。

3.2 天馈系统SPD的选用及安装

天馈线路浪涌保护器宜安装在收/发通信设备的射频出、入口处。天馈传输系统具有多副天线,每副天线都要安装适配的天馈浪涌保护器。当天馈传输系统采用波导管传输时,波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器做电气连接,并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路浪涌保护器。天馈线路浪涌保护器接地端应采用截面积不小于6mm2的多股绝缘铜导线连接到直击雷非防护区（LPZOA）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处的等电位连接端子板上。

3.3 信号系统中SPD选用及安装

信号线路SPD应连接在被保护设备信号端口上。信号线路SPD与被保护设备的连接端口有串接与并接之分,由RJ11,RJ45和其他接口组成的线路应串接安装SPD,仅由接线柱组成的接口应并接安装SPD。SPD也可以安装在机柜口内,固定在设备机架上或附近支撑物上。信号线路SPD接地端宜采用截面积不小于1.5mm2铜芯导线与设备机房内的局部等电位接地端子板联结。

3.4 接地系统SPD的选用

建筑物内配电系统如果是采用TN-S系统,电子系统的接地可以采用共用接地系统,直接等电位联结,不设SPD。如果受设备、规范、实际条件的限制,电子设备就要采用独立的接地极,或虽采用共用接地系统,但也要求单点接地,设备处不同接地系统的地需绝缘,不能作直接等电位联结时,要在不同接地系统的接地端子间加装SPD，以防止不同的地电位之间浪涌过电压造成电子设备的损害。

结语：

浪涌保护器对电气系统进行整体的防雷策略虽然会增加前期投入的成本，但系统后期的抗雷击能力却有很大的提高，能有效的保证系统运行的安全可靠。同时，在整体防雷设计中，浪涌保护器的选型还要考虑到峰值电涌电流、可测限制电压、响应时间、最大持续工作流等相应的性能参数，以及浪涌保护器的外型、重量、尺寸等参数，在进行安装施工时也要严格按照相关的施工规范进行，以确保其性能的正常良好发挥。

参考文献：

[1]陈谦.解读《建筑物防雷设计规范》如何选择SPD[J].建筑电气，2012，（12）.

[2]张赛忠，王小英.低压配电系统浪涌保护器安装方法探讨[J].科技风，2009，（13）.

[3]郭凤文.关于SPD的几个问题的讨论[J].电气应用，2005，（8）.

[4]建筑物防雷设计规范（GB50057-94,2000）.

[5]GB18801.1-2002低压配电系统的电涌保护器.