电涌保护器的应用

王春平

大华集团大连置业有限公司 辽宁大连 116001

电涌保护器是现在工程设计中不可缺少的电气元件之一，但它是近几年来才要求强制用的，所以有些人对它的应用不是很了解。

1 关于雷电

雷电是闪电从地面急冲到云层或云层急冲到地面时摩擦产生的巨大电火花。雷电侵入地面的建（构）筑物、人、畜等会造成严重灾害。它的主要表现是有巨大的破坏性，雷电的放电电压高，闪电电流幅值大，变化快，放电时间短，闪电电流波形陡度大。雷电的破坏作用在于强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、巨变的电磁场，以及强烈的电磁辐射等物理效应，给人类社会带来极大的危害。据有关统计雷电灾害给全球造成的经济损失每年在十多亿美元以上。随着近代高科技的发展，尤其是微电子技术的高速发展，雷电灾害越来越频繁，损失越来越大，原先的避雷针已无法保护建筑物、人和电器设备。

2 关于电涌保护器

为了保护电气系统和重要设备免受雷电造成的危害，低压配电系统有必要安装电涌保护器！电涌保护器适用于交流380/220V的配电线路，防止暂态过电压由配电线路传入，侵害用户设备。该装置利用其内部快速响应的非线性模块将暂态过电压抑制到被保护设备的耐受水平以下，使设备得以保护。电涌保护器的模块化结构，便于运行维护；通流容量大，抗冲击能力强，使得使用寿命长；响应时间快、残压低。全新的电涌保护器，适合于住宅等领域电涌保护的要求。新系列的电涌保护器有两大优势。（1）具有相线对地、中性线对地的共模保护及相线对中性线的差模保护两种保护模；（2）提供可更换式及尺寸更小的固定式产品。市面上还有用于通信网络的电涌保护器，以满足通信网络对电涌保护的要求[1]。

电涌保护器的选择方法

电涌保护器的电压保护水平Up要满足以下条件：

Uchoc＞Up＞Us.max

式中 Up---电涌保护器的电压保护水平

Us.max ---不同的接地系统下电网的最高运行电压

Uchoc---被保护设备的冲击耐受电压

三相电网电压为230/400V被保护设备的冲击耐受电压（8/20μs）值如下：

冲击耐压类别为一类（较低）的负载的冲击耐压为1.5Kv(电视、音响、计算机、录象机等电子设备)；冲击耐压类别为二类（一般）的负载的冲击耐压为2.5Kv(洗衣机、电冰箱、电动工具、加热器等家用设备)；冲击耐压类别为三类（高）的负载的冲击耐压为4Kv(电动机、配电柜、电源插头、变压器等工业电器)；冲击耐压类别为四类（很高）的负载的冲击耐压为6Kv(电气计量仪表，一次性过流保护设备等工业电器)。

3 电涌保护器的最大放电电流Imax的确定

3.1 最大放电电流Imax的计算

以广州为例，测到的三级最大雷电流强度为100KA，年雷暴日天数为81.3天，属雷害严重地区。

根据 GB50057-94，Ig=Is×50%

式中 Ig---感应雷最大电流

Is---最大雷电流强度

则有Imax≥Ks×Ig= Ks×0.5Is=1×0.5×100=50 (KA) 1.

3.2 有避雷针的低压配电系统，且采用电缆进线

进线应安装最大放电电流Imax为65KA（8/20μs波形）的电涌保护器。应在离被保护设备尽可能近的地方安装二级电涌保护器，其最大放电电流Imax为8KA（8/20μs波形），且与进线电涌保护器级联布置。

3.3 无避雷针系统的居民区根据地理位置及雷暴日天数确定Imax。具体数据如下

地理位置为城市时：雷暴日天数≤25，一级进线保护的Imax(KA)值为10-15KA；

雷暴日天数25-50，一级进线保护的Imax(KA)值为10-15KA；

雷暴日天数≥50，一级进线保护的Imax(KA)值为10-15KA。

地理位置为乡村时：雷暴日天数≤25，一级进线保护的Imax(KA)值为10-15KA；

雷暴日天数25-50，一级进线保护的Imax(KA)值为40KA，二级保护（若Up太高或d≥30m）的Imax(KA)的值为8-10KA；

雷暴日天数≥50，一级进线保护的Imax(KA)值为65KA，二级保护（若Up太高或d≥30m）的Imax(KA)的值为8-10KA。

注：d是指进线保护与被保护负载之间的距离。

㈢电涌保护器的最大持续运行电压Uc的确定

根据接地系统类型的不同确定电涌保护器的最大持续运行电压，具体数据如下：

接 地 系 统 为 TT系 统 时：Uc（MC） ≥ 1.5Uo；Uc（MD）≥1.1Uo。

接 地 系 统 为 TN-S系 统 时： Uc（MC）≥ 1.1Uo；Uc（MD）≥1.1Uo。

接地系统为TN-C系统时： Uc（MC）≥1.1Uo。

接 地 系 统 为 IT系 统 时：Uc（MC） ≥ 1.73Uo；Uc（MD）≥1.1Uo。

注：Uo---相线与中性线间电压（230/240V）

Uc---电涌保护器的最大持续运行电压

MC（共模保护）---指的是相线对地和中性线对地的保护

MD（差模保护）---指的是相线与中性线间的保护，对TT系统和TN-S系统是必须的。

4 电涌保护器的前端要有保护断路器，其选择依据如下

电涌保护器的最大放电电流Imax为8-10-15-40 KA（8/20μs）时：断路器选额定电流为20A，C形微断；

电涌保护器的最大放电电流Imax为65KA（8/20μs）时：断路器选额定电流为50A，C形微断；

电涌保护器的最大放电电流Imax为60 KA（10/350μs）时：断路器选额定电流为160A，D形塑壳。

断路器的分断能力必须大于该处最大短路电流；电涌保护器每极都必须设置保护。

5 结语

电涌保护器是重要的防雷产品之一，合理的选择电涌保护器应从本文介绍的电压保护水平Up、最大放电电流Imax、最大持续运行电压Uc三个方面进行考虑。