电涌保护器的选用和安装

时称这类 SPD 为“短路开关型”装在 LPZ0 与 LPZ1 的交界处。

限压型 SPD.无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗跟着连 续变小。通常采

用压敏电阻、抑制二极管作这类

SPD 的组件。有时称这类

SPD 为“钳

压型” SPDb 它的特点是响应迅速，残压小，但放电电流较小，一般安装在建筑物内。

组合型 SPD 由电压开关型组件和限压型组件组合而成，利用限压型组件对浪涌响 应速度非常快的特点，在一般雷电过电压的保护时，由它承受浪涌电流，其 In 可达10 — 20KA ;若遇到较大量级的雷电过电压，第一级由限压型组件组成的电路保险管可 自动断开，由第二级电压开关型组件进行雷电过电压保护，作为组合型 SPD,其电压型组件能承受冲击电流容量一般大于 100KA。

1.2 电涌保护器 (SPD) 的参数
1.2.1 电压类参数：电压保护水平Up、最大持续运行电压 Uc。

电压保护水平 Up：表示雷电流下 SPD 能将端子间的电压到什么数值。对电压开关型 SPD ， Up 是指规定雷电流波形下最大放电电压。对限压型 SPD， Up 指规定雷电流下的最大残压。

SPD 时两端出现的最大电压，需澄清“残压”的概念：“残压”是指雷电流通过
他对开关型 SPD 没有意义，因为电压开关型 SPD 在间隙击穿后，雷电流通过 SPD 时两端的电压很低（只有几十伏），其上的最大电压恰恰出现在击穿以前。对限压 SPD，

残压还不是保护水平，将标称放电电流

Up 和Uc 的关系：不论哪种类型的电压峰值虽很高，但持续时间极短（

还有暂态过电压（ TOV） , 它是电网自身运行、异常、故障等引起，虽然其幅值较瞬态 过电压低,但持续时间较瞬态过电长的多（几个周期波到几秒,甚至更长）,所以能 量大。对 MOV 等限压型 SPD, TOM 轻则加速老化，重则加热直到损坏、短路、爆炸。 对间隙电压开关型 SPD 虽无老化问题，但是如

在	SPD 的最大持续运行电压	TOV 下击穿而击穿后不能自动熄弧，
也会爆炸。所以选用		Uc 过低是不安全的，过高则 SPD 瞬态

下的动作电压抬高,保护效果就变差；
1.2.2 电流类参数：标称放电电流 In ,最大放电电流 Imax ,冲击放电电流 Iimp 。

SPD 的通流容量,本应以其能够承受的最大雷电流能量来表征,但在工程上方便 起见,近似地用规定波形的最大雷电放电电流代替。

标称放电电流In ：通过SPD 的8/20us 电流波形峰值电流，用于对 SPD 做1 级和 2 级分类实验

的预处理，即按不同的标准，施加 15-20 次（IEC 规定是15 次）；
最大放电电流 Imax :通过 SPD 的8/20us 电流波的峰值电流，用于 2 级分类实验,先用 In 做预处理实验后,再用 Imax 施加 1-2 次, IEC 是 1 次；
冲击放电电流limp:用于SPD 的1 级分类实验。用In 做预处理后，再用冲击放电 电流 Iimp 施加 1-2 次（ IEC 是 1 次）。冲击实验是时不仅要求用 10/350 波形,而且 电流包含的电荷量应为 Q=0.5Ipeak（ 其中 Ipeak 是 Iimp 的峰值 ）,而且 Q 应在 10ms 内通过。从以上三种电流参数的定义可以看出,三者的数值相差很大,测试电流波形 和要求通过的次数也不同。

对一个 MOV 型 SPD 来讲，其Imax 约为2-3 倍的In，Iimp 则小的多。

1.2.3 其他参数
残压Ures :当冲击电流通过 SPD 时，其端子处呈现的电压峰值。 Ures 与冲击电涌通过SPD 时的波形和峰值电流有关。为表征 SPD 性能，经常使用 Ures/Uas =残压比 概念。残压比一班应小于 3，越小则表征 SPD 性能指数越好。

Uas 值时，SPD 进入箝位状态。过去认为箝位电箝位电压 Uas :当浪涌电压达到
压即标称压敏电压,即 SPD 上通过 1mA 电流时在其两端测得的电压。而实际上通过 SPD 的电流可能远大于测试电流 1mA 这时不能不考虑 SPD 两端已经抬高的 Uas 对设备保护的影响。从压敏电压至箝位电压的时间比较长，对 MOV 而言约为100 nS。

短时过电压 UT :保护装置能承受的，持续短时间的直流电压或工频交流电压有效 值。它比最大持续操作电压 Uc 要大。

泄漏电流Ic :指SPD 在不导通下的泄漏电流。 Ic v 1mA
响应时间 T0: SPD 的响应时间是一个很重要参数,因为当浪涌电压到来时,要求 SPD 能迅速响应，

将电流尽快地泄放到地中，保护电器设备的安全。

2. 电源SPD 的选择

2.1SPD 的保护模式

SPD 呆护元件可以连接在相对相、相对地、相对中线、中线对地及其组合。这些连 接方式称作保护模式。

过电压通常以共模和差模两种干扰方式干扰电网，共模方式过电压在带电导体 (或

的50%流入被保护建筑物的外部防雷装置

各种外来导电物，电力线和通讯线等。流入每一个支路的电流 (用li 表示)为Is/n,其

中n 为外来导电物、电力线、通讯线的根数。在实际操作中 ，应注意：对民用性质的建

筑物，通讯线数不考虑列入 n 计算，考虑到电力线的屏蔽效果 ，IEC 规定为0.5,国标为

0.3,雷电流参数是根据建筑物防雷类别来选择。以

下，假设220V 市电引入,即只有2 条(L:pen)则每根导线上要承受 25kA 的感应电流，若

是屏蔽线则 25 X 0.5=12.5kA 即在LPZ0/X 的界面处选用 15kA 的SPD(10/350 卩s)的浪 涌保护器。

In 的选用一定要根据

SPD 安装的位置和分类实验的类别来确定，对于

LPZ0 和

LPZ1 交界处(即总进线柜处)安装的 SPD,要根据产品的实验波形进行换算。举例如 下：

根据《建筑物防雷设计规范》

W / R= (1/2) X (I / 0.7) X I X T2 (J/ Q )
式中：I 一雷电流幅值(A)
T2 一半峰值时间(s)

在单位能量相同时，设
1/2

I 1= I 2(T2(2) /T1(1) ) = I 2/ 4.18

若 I 2= 40KA，贝y I 1 = 9.56KA。

即耐受8/ 20 宙波形40KA 的SPD,实际上只能耐受 10/ 350 e 下的9.56KA 的通流容

量，两者相差近 5 倍。所以，在In 的选用时，不止要看通流量大小，还要看它的实验波 形。

般情况下In、limp 可按表1 进行选择

表1 电流参数In、Iimp

SPD 安装位置		要求安装1 级分类实验的 SPD 线 路		第二级	第三级
■通流容量一、 接线形式'		I imp ( kA)每模块	I n(kA) 每模块	I n(kA) 每模块	I n(kA) 每模块
共模接线		> 12.5	> 15	> 5	> 3
“ 3+1 ” 接线	L-PE	> 12.5	> 15	> 5	> 3
	N-PE	> 50	> 60	> 20	> 12

2.2.2	电压类参数：最大持续运行电压		Uc、电压保护水平Up
	SPD 的最大持续运行电压	Uc 是可持续施加于 SPD 上的最大交流方均根电压或直流电

压，它应大于低压网络内可能出现的工频过电压，其值应按接地系统的类型来确定。

TN 系统—— Uc>1.15Uo，在TN— C— S 系统中SPD 装设于相线和 PE 线之间，在 TN— S 系

统中中性线和 PE 线间也需装设 SPD（由附设变电所供电的 TN-S 系统内不需装设）。因TN 系统中PE

线自回路的中性线引出，当回路因种种原因对地电位升高时

降低第一级避雷器的残压。应安装符合

产品。SPD 勺标称放电电流对每一保护模式通路不宜小于 8/ 20 卩s, 5kA。

安装在LPZ2 区与其后续防雷区交界面处的第三级 SPD 应考虑由雷电流引发的电磁场

的作用及进一步降低第二级避雷器的残压，并应具有防操作过电压功能。应安装符合 IEC613 — 1

所规定的III 级分类实验的产品。不宜小于8/20 s , 3kA。

第一、二、三级 SPD 匀应符合以下两个附加要求：①通过电涌时的最大箝压。②有 能力熄灭在雷

电流通过后产生的工频续流。

最大电涌电压，即电涌保护器的最大钳压Up 加上其两端引线的感应电压 UI 应与所

属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压相一致，即 :Up+Ul w 设备耐冲击过

电压水平。（2）当上述安装的SPD 电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了后 续配电盘供电

的设备时，应在该级配电盘安装第二级 SPD（一般为限压型），其位置一般

设在LPZl 区和LPZ2 区交界面处。建议安装位置：安装于下端带有大量弱电、信息系统 设备或需

哲态过电压的设备的配电箱内，如：楼层配电箱、计算机中心、电信机 房、电梯控制室、有线电视机

房、楼字自控室、保安监控中心、消防中心、工业自控 室、变频设备控制室、医院手术室及监护室等

场所的配电箱内。

对于需要将瞬态过电压在特定水平的设备

该设备前安装具有防操作过电压和防感应雷双重功能的第三级 SPD（—般为浪涌吸收

器），其位置一般设在 LPZ2 区和其后续防雷区交界面处。建议安装位置：计算机设备、 信息设备、

电子设备及控制设备前或最近的插座箱内。

七层及以上中、高层住宅应在照明、动力总配电箱内安装第一级 SPD 并宜在引至

室外照明或动力线路的配电箱内安装第二级允许的情况下宜在住户配电箱内安装第三级

内安装一级SPD 分散型小别墅应将 SPD 安装在住户配电箱内。

考虑到经济性及安全性两方面的因素，对安装 SPD 勺住宅有以下要求：①进线一级的SPD 应选择残压低的产品 （如Upw 1.5kV）以减少保护级数。②配电干线应穿金属管或金属线槽敷设，采用电缆配线时应沿钢筋混凝土结构的电缆竖井敷设。③住户内插座支 路的配线宜穿金属管敷设。

3.2SPD 的级联问题
在多级保护中 , 次级保护的残压要求比初级低 , 其动作电压也将低于初级保护 , 这就带来 初、次级

保护的协调问题。如果次级保护先于初级动作 , 将可能抑制初级保护的动作而使次级保护承受所有的浪涌能量 , 导致保护的失败。

一般电压开关型 SPD 与限压型SPD 之间线落长度不宜小于路长度不宜小于 5m,否则中间应加装退耦器。当进线端的
距离大于30 m 时，应在离被保护设备尽可能近的地方安装另一个

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 ，不能起到

保护作用。

在大楼低压配电室电源输入总开关后并联安装一组高能量电涌保护器，作为一级保 护；在楼层配

是IEC 标准IEC603 — 534（过电压保护器的选用和安装

部修订条文也有相同规定。这一规定是必要的。 SPD 不同于断路器之类的保护电器，它

即使是新品也有微量的泄漏电流。随着时间的报移，此泄漏电流逐渐增大，最终导致失 效而寿命终

了。所以维护管理人员发现 SPD 显示“失效”标志时应及时更换备品，否则

SPD 勺对地导通将成为接地故障，故障电流在接地电阻和接地引线上的电压降将使 PE 线

带故障电压而引起间接接触电击危险。将 RCD 装在SPD 勺电源侧可检测出这一故障电

流，防止这一危险的发生。这一要求也适用于TN 系统防接地电弧火灾的 RCD 有放电间

隙的隔离，SPD 勺失效不导致接地故障，所以可将

进线处大幅值的雷电泄放电流不必要地通过 RCD 勺零序电流互感器。

IEC 标准对电源进线处 RCD 和SPD 勺安装要求做出专门的规定，说明国际上对建筑物 电源进线处

安装 RCD 勺重视。不少人对 RCD 防接地电弧火灾的作用表示赞同，但对在建 筑物电源进线处安装

RCDW 有顾虑，担心全建筑物泄漏电流过大， RCD 跳间引起全建筑

物停电。这不无道理，但国外的同行没有这个顾虑，这是因为建筑物电源进线通常是三 相回路，三相

RC［检测出的正常泄漏电流是矢量相加而非算术相加。它要比全建筑物正 常泄漏电流总和要小得多。

另外，电源进线处 RCD 勺额定动作电流并非限定为 500mA,

500mA 只是接地电弧能量不足以引燃起火的最大电弧电流值，而非安装 RCD 勺最大允许

动作电流值。实际上引燃起火的电弧电流是以若干安计算的弧电流）。IEC 的RCD^品标准规定RCD 勺额定动作电流的优选值