第四章 电涌保护器的选择和使用原则
电涌保护器选型原则
电涌保护器选型原则根据所选择的电涌保护器和预期的环境影响，保护系统的电源和设备所需的保护措施被分为三级。
分别对应国标GB50057-94（2000版）的耐冲击过电压类别的W类6KV、川类4KV、1类1.5KV 的I 级（B）、II 级（C）、III 级（D）电涌保护器（SPD）。
各级保护装置在浪涌放电能力水平和保护级别上有所不同。
在传统的三级保护概念情况下，其结构如下:IEC标准1024中10/350波型被定义为雷击电流波形，并且用于I级（B）分级试验产品的测试波形。
8/20波型定义为开关电磁脉冲的波形，并用于II级（C）分级试验产品的测试波形。
在同等幅值时两种冲击电流的库伦量的比及焦耳量之比：Q （10/350）〜20XQ （8/20）; E （10/350）〜200XE （8/20）。
能量配合在IEC 61312-3 （雷电电磁脉冲的保护第三部分：对电涌保护器的要求2000版）之7能量配合7.1能量配合的一般目的中指出“如果对0至Imax1（lpeak1）之间的每一个浪涌电流值，由SPD2耗散的能量低于或等于SPD2 的最大耐受能量（对去耦元件也是如此），则实现了能量的配合”。
这个最大耐受能量定义为SPD所能耐受的不致引起性能恶化的最大能量。
可以从试验结果获得（对I 级测试用Iimp ；对II级测试用Imax在工作状态试验中测出的能量）。
并且在IEC-61643-11标准中的（等同国际GB18802-1）“连接至低压配电系统的电涌保护器；第1部分；性能要求和试验方法（及2001年版修订件1号）”中的“电涌保护器的去耦”给出了“电压开关型SPD之间的配合及与电压限制型SPD的配合”指出去耦元件可采用分立设备，也可采用防雷区界面和设备之间的线缆的自然电阻和电感” 并给出了计算公式及结论－开关型与限压型之间线缆长度应为5-10 米，限压型SPD 之间线缆长度应为3-5 米，如达不到时，可串接足够电感量的去耦元件。
谈电涌保护器的选择与安装
1.15Uo
不适用
1.15Uo
1.15Uo
每一相线和 PEN 线间
不适用
1.15Uo
不适用
不适用
不引出中性 线的 IT 系统
不适用
1.15Uo 不适用 不适用
注：1 Uo 指低压系统相线对中性线的标称电压，U 为线间电压，U＝ 3Uo 。 在 TT 系统中，SPD 在 RCD 负荷侧安装时，最低 Uc 值不得小于 1.55Uo，此时安装 形式为 L-PE 和 N-P ；当 SPD 在 RCD 电源侧安装时，应采用“3 + l ”形式，即 L-N 和 N-PE , uc 值不应小于 1.15 Uo Uc 应大于 Ucs
SPD 额定工作电压/V 18 或 80 18 6.5 80 180 6.5 6.5 18 6 6.5 29
电压保护水平 UP 电压保护水平 up 也是个很重要的参数，如果选择不合适，则 SPD 将失去保护作用。 根据 GB50057-94 ( 2000 ）给出的不同设备的耐冲击过电压额定值见表 4
反之，电压保护水平低了，但 SPD 的寿命缩短，工作不可靠。因此，uc 值的选择要综合考
虑。对于电源线路的电涌保护器，具体选取可参阅表 2 。但是，对于供电电压偏差超过土
10%的场所，选择 Uc 值时要适当提高。
对于信号线路的电涌保护器，Uc 值一般应高于系统运行时信号线上的最高工作电压的
1.2 倍。常见电子系统工作电压与 SPD 额定工作电压对应关系见表 3
SPD ，价格比较高。但目前还没有专用 3 模块 SPD 供应市场，只能用 4 模块接入，然后， 去掉一只模块，这样空出一个位置，容易引起用户误会。建议厂家专门生产 3 模块 SPD 。
SPD 的连接导线最小截面积原则上按表 5 选择 表 5 SPD 的连接导线最小截面积
电涌保护器在民用建筑电气设计中的选用
电涌保护器在民用建筑电气设计中的选用一、电涌保护器的作用电涌保护器是一种用于保护电气设备免受过电压、浪涌电流等电涌冲击的设备。
在民用建筑的电气系统中，由于雷击、电网突发故障等原因，均有可能导致电气设备受到电涌的冲击，从而损坏设备，甚至引发火灾等严重事故。
安装电涌保护器是非常必要的，它能够有效地吸收和分散电涌所带来的能量，保护电气设备不受损坏。
通过将电压升高速度控制在规定的范围内，还可以减小电气设备在电击的瞬间受到的冲击。
1. 按照规范要求选用在民用建筑电气设计中，应该根据国家相关规范和标准的要求，选用符合规范标准的电涌保护器。
国家《建筑电气设计规范》（GB 50057-2010）和《建筑低压配电系统》（GB 50052-2009）均有关于电涌保护器的具体要求，设计人员应当严格按照相关规范的要求进行选材和设计。
2. 根据电气设备的特性选用不同类型的电气设备对电涌保护器的要求也有所不同。
对于计算机等精密电子设备，其对电涌保护器的要求更为严格，应当选用具有更高的保护性能的电涌保护器。
而对于一般的照明、插座等设备，可以选用较为普通的电涌保护器。
在选用电涌保护器时，需结合不同电气设备的特性，进行具体的选型。
3. 综合考虑电气系统的特点在进行电气设计时，应当充分考虑电气系统的特点，即电气设备的类型和数量、电气线路的走向和长度、电气设备的工作环境等因素，从而选用适合的电涌保护器。
对于电气线路比较长、设备较多的场所，应当选用分布式安装的电涌保护器，以便更好地对电气设备进行保护。
4. 考虑成本和性能的平衡在选用电涌保护器时，还应当考虑成本和性能之间的平衡。
一方面，应当尽量选用性能良好的电涌保护器，以确保电气设备的安全运行；也要考虑到设备成本和安装维护成本，选用适合的电涌保护器。
1. 安装位置的选择在民用建筑的电气设计中，电涌保护器的安装位置非常重要。
一般来说，电涌保护器应当安装在电气设备的前端，以起到最好的保护作用。
电涌保护器SPD的主要参数及选用
电涌保护器SPD的主要参数及选用什么是电涌保护器SPD？电涌保护器，又称为避雷器，是用于保护电气设备不受过压的影响，确保电气设备正常运行的一种保护设备。
SPD全称为Surge Protective Device，即电涌保护器。
电涌保护器是一种电气保护装置，主要用于保护电气设备，防止因外部电压骤变或雷电等因素造成的过电压袭击。
电涌保护器SPD的主要参数电涌保护器SPD的主要参数有：额定电压顾名思义，额定电压是指电涌保护器能承受的最大额定电压。
额定电压一般分为三个级别：低压、中压和高压，分别对应着0-1000V、1000-10,000V和10,000-100,000V的范围，同时，不同的额定电压对应不同的额定放电电流。
额定放电电流额定放电电流是指在电涌保护器工作时，所放电的电流强度，同时也代表着电涌保护器的放电能力。
额定放电电流越大，则代表着电涌保护器的防雷性能越强，但是也需要考虑到保护装置和所保护的设备适配的问题。
保护模式保护模式是指电涌保护器用来保护的设备类型，常用的保护模式包括电缆入口保护、电缆出口保护、数据线输入输出保护等等。
在购买电涌保护器时，需要选择与所保护设备类型相匹配的电涌保护器。
容性容性是指电涌保护器的额定容量，常用的单位为nF或μF。
通过增加容性，可以使电涌保护器具备更强的防护能力，能抵御更强的雷电电流。
但是需要注意，过大的容性可能会影响到设备的正常运行，同时也可能降低电涌保护器的额定电流。
如何选用电涌保护器SPD？在选用电涌保护器SPD时，需要根据实际情况进行选择，一般需要考虑以下几点：设备类型不同的设备类型对应不同的保护模式，需要根据所要保护的设备类型来选择相应的电涌保护器。
需要保护的电压需要根据所要保护的电压范围来选择电涌保护器的额定电压。
需要保护的电流需要根据所要保护的电气设备的额定电流来选择电涌保护器的额定放电电流。
工作环境在选用电涌保护器时，需要考虑到设备的工作环境，如温度、湿度、海拔等因素。
电涌保护器的选择方法
电涌保护器的选择方法
一、被保护负载特性
1、为了保护负载免受大气过电压的危害，必须考虑两个参数：
·被保护设备的冲击耐受电压Uchoc；
·接地系统类型和电网的最高运行电压Us.max。
2、电涌保护器的电压保护水平Up应为：
Us.max（电网） < Up（电通保护器） < Uchoc（负载）
二、根据IEC60364-4，三相电网电压为230/440V被保护设备冲击耐受电
三、现场环境特性
1、有避雷针的系统
如果建筑物已安装避雷针（或避雷针装在距离建筑物50m范围内）
·应安装最大放电电流Imax为65kA(8/20 μs波形)的进线电涌保护器。
·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10kA（8/20 μs波形），且与进线电涌保护器级联布置。
·应在离被保护设备尽可能近的地方安装三级电涌保护器，其最大放电电流Imax为10kA(8/20 μs波形），且与进线电涌保护器级联布置。
四、依据接地系统类型选择
Uo：相线与中性线间电压（230/240C）
共模保护（MC）：指的是相线对地和中性线对地的保护
差模保护（MD）：指的是相线与中性线间的保护，对TT系统和TNS系统是必须的。
·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：
例如：1P+N的电涌保护器必须用2级的断路器保护。
电涌保护器的选择
电涌保护器的选择1、动作电压的选择变压器低压侧的电涌保护器其三相电压为动作电压；U0 = 400V2、电涌保护器的通信容量选择首级电涌保护器标称放电电流的选择GB 50057-94（2000版）和IEC 61312指出：二类保护要求,应按总雷电流150KA(10×350μS波)来考虑电涌保护器选择，按照其建议的雷电流分配方式其中50%即75KA是通过接地系统（水管、铠装电缆外皮或导线的我属保护管等）直接入地；另外50%通过安装在相线和中线上的电涌保护器入地。
依据以上标准考虑到50%雷电流分配到电源系统的最恶劣环境，按照GB 50057-94（2000版）标准表6.1提供的雷电流参数电涌保护器每相上的雷电流约为：当线路无屏蔽时，Iimp =[150 KA×50%>÷4 =18.75KA当线路有屏蔽时，Iimp =[150 KA×50%×30%>÷4 =5.625KA对于本系统电源线路的特点，按《建筑物防雷设计规范》第六章：第四节：第6.4.7条要求每线标称放电电流不宜小于15KA的要求。
首级电涌保护器的每相标称放电电流应大于15KA（10/350μS）。
次级电涌保护器标称放电电流的选择依据国标GB 50057-94第6.4.8条：在前级按第6.4.7条要求安装的10/350μs SPD 所得到的电压保护水平加上其两端引线的感应电压以及反射波效应不足以保护距其较远处的被保护设备的情况下，尚应在被保护设备处装设 SPD。
且该 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的 80%。
根据被保护设备的特性（如高电阻型、电容型）或开路时，反射波效应最大可将侵入的电涌电压加倍。
依据国标GB 50057-94第6.4.9条：当按第6.4.7条和第6.4.8条要求安装的 SPD 之间设有配电盘时，若第一级 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电盘内的设备，应在该盘内安装第二级SPD。
【2019年整理】电涌保护器SPD在低压电气系统中的选择和使用原则1
非信息网络中 心DC电源端口
1.0 kV 2.0 kv
1.2/50μs（8/20μs）
适用于相 — 相。 适用于相 — 地。
注：非信息网络中心的地点指设备不在信息网络中心内运行，如无保护措施的本地远端 站、商业区、办公室内，用户室内和街道等。
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4.2.2.3测量、控制和实验室内直流电 源冲击抗扰度试验的最低要求见表6：
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3.21 热崩溃 thermal runaway
当SPD承受的持续功率损耗超过 SPD外壳和连接件的散热能力，引起 内部元件温度逐渐升高，性能下降， 最终导致损坏的过程。
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3.22 SPD脱离器 SPD disconnector
注：本定义仅适用于双端口SPD或具 有单独输入/输出端口的单端口SPD。
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3.26 保护模式 modes of protection
SPD的保护元件可以连接在低压配电系 统线路的相线——相线、相线——中性线、 相线——保护线、中性线——保护线之间及 多种方式同时连接。这些连接方式称为保护 模式。一般将相线——相线之间的保护称为 横向（差模）保护，相线（或中性线）—— 保护线之间的保护称为纵向（共模）保护。 在直流配电系统中可分为正负极之间，正极 与保南 感京 学护信 院息 防线工 雷程施大广之学全遥间，负极与保护线之间。
4 受保护的系统和设备 当需要采用SPD对低压电气系统
和设备进行保护时，必须充分了解受 保护的低压交流配电系统型式、低压 直流配电系统和受保护电气设备耐冲 击过电压额定值（UW）。
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电涌保护器（SPD）工作原理和结构及选择及安装
电涌保护器（SPD）工作原理和结构及选择及安装电涌保护器（SPD）工作原理和结构电涌保护器（Surge protection Device）是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD.电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。
用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。
一、SPD的分类1、按工作原理分：1.开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。
用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
2.限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。
用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
3.分流型或扼流型分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。
用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
按用途分：（1）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
（2）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
二、SPD的基本元器件及其工作原理1.放电间隙（又称保护间隙）：它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线（PE）相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。