浪涌保护器选择应注意的几个问题
浪涌保护器（SPD）使用中应注意的问题
浪涌保护器（ SPD）使用中应注意的问题The problem be adverted in the use of surge protection deviceLiuxuchuan(The IT Electronics Eleventh Design&Research Institute Scientific and Technological Engineering Corporation Shanghai200233)摘要：介绍了表征浪涌保护器的主要技术参数。
讨论了压敏电阻非线性伏安特性在浪涌保护方面所具有的优点。
通过实验证明，浪涌保护器件的使用过程中应当注意器件引线对残压的影响。
关键词：ZnO压敏电阻器浪涌保护器残压冲击电流ABSTRACT：This paper briefly presents the main parameters of surge protector. And discusses the advantage of ZnO varistors’ non-linear character in surge protection. The result of experiments indicate we should pay atteneion to the influence of wire to the residual voltage.KEY WORDS: ZnO varistor; Surge protection device ; Residual voltage ; Impulse current1前言浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。
本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。
可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机[1]等，普通的避雷针只能有效地防护直击雷，而由强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能够沿天线、电源线和电话线潜入室内，对人员及电器设备的安全造成危害。
如何选择高品质SPD浪涌保护器
如何选择高品质SPD浪涌保护器了解了SPD的原理和技术参数和选型方法，但是面对市场上形形色色的SPD品牌，相差无几的参数，该如何去筛选高品质的SPD呢？今天地凯科技就来给大家分析！作为一个SPD开发人员，谈一下我的看法。
前面提到，选择SPD时，有几个重要的参数：最大持续工作电压Uc放电能力（In、Imax、IimP等）电压保护水平Up对于大多数SPD而言，∪c.UP主要取决于其选择的元器件，而放电能力，则不仅仅取决于其选择的元器件，SPD的每一个部分，都需要能承受放电电流。
瞬间的大电流的破坏作用不容小觑，在大的电流冲击下，SPD内部的连接点、焊接点、电阻、TVS等都可能会爆裂。
所以对SPD 而言，放电能力是其核心性能。
当然，选择合理的元器件，也是研发工作中重要的一环，不过SPD常用的核心元器件GDT、MOV、TVS技术都比较成熟，因此在选择上一般也没什么困难，选择有市场知名度的厂家的元器件就好。
不少SPD从业人员、SPD用户认为，SPD没什么技术含量，只需选好元器件就可以了，这也是导致市场上SPD品牌众多、质量良莠不齐的原因之一。
曾经有SPD厂家送样到防雷测试机构做测试后，样品四分五裂。
而一些进口的SPD品牌，在GDT.MOV、TVS之外的金属放电间隙技术上具有垄断地位，其产品从技术参数上看，有明显优势，但价格不菲。
国产SPD品牌，可以说依旧是任重道远，也希望国产品牌能踏踏实实研究，攻克技术难关，而不要去炒作各种概念。
除放电能力之外，还应重点关注SPD产品自身的安全性能。
现以I1类实验（8∕20us）的电源SPD为例，谈一谈SPD的安全要求。
1 .地凯科技开关型电源SPD需要具备续流遮断能力。
前面在介绍GDT工频续流问题时，提到了开关型SPD和限压型SPD的概念。
开关型SPD由于工频续流的存在，一般只用于N-PE之间（正常情况下，N-PE之间没有电压差）。
如果开关型SPD要应用在线与零（地）之间，必须具备续流遮断能力。
电涌保护器选用和安装中的两个问题
电涌保护器选用和安装中的两个问题电涌保护器是一种常见的电力设备，用于保护电器设备免受过电压的影响，从而确保设备的正常运行。
然而，在电涌保护器的选用和安装中还存在着多个问题，本文将从整体上探讨其中的两个问题。
首先，是电涌保护器的选用问题。
在进行电涌保护器的选择时，需要考虑多个因素，包括负载的种类、电气环境、电气设备的灵敏度和使用环境等。
因此，选用合适的电涌保护器对于保护设备和电路的稳定运行非常重要。
在选用电涌保护器时，最常见的错误就是仅仅看重价格。
价格低廉的电涌保护器常常会降低其效果，甚至会损坏设备。
相反，高品质的电涌保护器通常拥有更好的过电压更正和保护性能，可以保护设备不受到电气故障。
因此，不应只根据价格来决定购买的电涌保护器的品质，而是应根据实际需求来选择适合的型号和品牌。
另一个问题是关于电涌保护器的安装问题。
正确安装电涌保护器也是保障设备运行的关键因素之一。
在实际安装过程中，应该遵循国家标准和生产厂家的安装工艺规范。
首先需要注意的是，电涌保护器应尽可能地与被保护设备靠近，以最大程度地减少干扰。
另外，应该避免电涌保护器与其他设备共用地线。
这是因为共用地线容易形成回路，导致电涌通过设备的线路并加剧过压损害设备。
安装电涌保护器应该始终遵循安全规则，确保电涌保护器在停电或断开电路的情况下安装和拆卸。
此外，安装前需要充分检测设备的电流电压及用电场合。
如果需要更换电涌保护器，应将旧的电涌保护器及相关线路彻底拆卸，并使用新的电涌保护器和连接线路。
总之，电涌保护器的选用和安装对于电器设备的保护有着至关重要的作用。
因此，在购买和安装时，应根据实际需要选择产品，并始终遵循国家标准和生产厂家的安装工艺规范。
这样才能更好地确保设备的正常运行和延长其使用寿命。
除了选用和安装问题之外，了解电涌保护器的工作原理和类型也是非常重要的。
电涌保护器可以通过将过电压引向接地来保护设备，从而避免设备受到不必要的破坏。
电涌保护器的类型多样，包括金属氧化物电阻器和气体管等。
浪涌保护器工作原理及选择的几个原则
电涌保护器工作原理电涌保护器〔SPD〕工作原理及构造电涌保护器(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构造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。
用于电涌保护器的根本元器件有：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的根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(如图15a)，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，防止了被保护设备上的电压升高。
浪涌保护器选型
浪涌保护器选型1. 概述浪涌保护器是一种用于保护电气设备免受浪涌电压影响的装置。
在电力系统中，由于雷击、开关操作、电网故障等原因，会产生瞬时的过电压，这种过电压被称为浪涌电压。
浪涌电压会对电气设备产生破坏性的影响，因此需要采取措施来保护设备免受浪涌电压的影响。
本文将介绍浪涌保护器选型的相关内容。
2. 浪涌保护器的分类根据浪涌保护器的工作原理和应用场景，可以将其分为以下几类：1.瞬态电压抑制器：也称为TVS管（TransientVoltage Suppressor），主要用于抑制浪涌电压的瞬时冲击。
它基于电压响应机制，当检测到电压超过设定阈值时，会迅速导通，将多余的电压引流到地线上，从而保护被保护设备。
2.旁路型浪涌保护器：也称为GDT（Gas DischargeTube）或气体放电管，主要用于抑制持续性的过电压。
它通过气体导电放电来实现对过电压的短接，将过电压导向地线。
3.光电耦合型浪涌保护器：是一种将光电耦合器与MOV（Metal Oxide Varistor）结合起来的浪涌保护器。
它能在保护环路中断位的情况下，将浪涌电压引入地线。
3. 浪涌保护器选型的考虑因素在选型浪涌保护器时，需要考虑以下几个因素：3.1. 浪涌电压等级首先需要确定被保护设备所能承受的最大浪涌电压等级。
根据设备所在的电力系统，可以确定所需的浪涌电压等级范围。
3.2. 频率响应不同类型的浪涌保护器在频率响应上可能存在差异。
需要根据被保护设备的特点和工作环境，选择适合的浪涌保护器类型。
3.3. 限流能力浪涌保护器的限流能力是评估其性能的重要指标。
限流能力表示保护器能够承受的最大浪涌电流，即其额定耐受电流。
3.4. 阻抗匹配浪涌保护器与被保护设备之间的阻抗匹配也是选型的重要考虑因素。
保护器的阻抗应该与设备的阻抗相匹配，以确保浪涌电压能够得到有效的引导。
3.5. 抗气候环境能力根据设备所处的环境条件，选择具有合适抗气候环境能力的浪涌保护器。
浪涌保护器选型标准
浪涌保护器选型标准
浪涌保护器是一种用于保护电子设备免受电力系统中的浪涌干
扰的重要装置。
在选择合适的浪涌保护器时，需要考虑多种因素，
以确保设备能够有效地抵御浪涌干扰。
以下是浪涌保护器选型标准
的一些重要考虑因素。
首先，需要考虑的是设备的额定电压和电流。
浪涌保护器的额
定电压和电流应与被保护设备的额定电压和电流相匹配，以确保在
浪涌干扰发生时能够有效地保护设备。
其次，需要考虑浪涌保护器的响应时间。
浪涌保护器应能够在
浪涌干扰发生时迅速响应并启动保护措施，以最大程度地减少对设
备的损害。
另外，还需要考虑浪涌保护器的耐受能力。
浪涌保护器应能够
在长期、高强度的浪涌干扰下保持稳定可靠的工作，以确保设备长
时间内不受干扰。
此外，浪涌保护器的安装位置也是一个重要的考虑因素。
浪涌
保护器应尽可能靠近被保护设备，以最大程度地减少连接线路长度，
从而减小浪涌干扰的影响。
最后，还需要考虑浪涌保护器的可维护性和可靠性。
浪涌保护器应易于维护和检修，并且具有较高的可靠性，以确保长期稳定地保护设备。
综上所述，选择合适的浪涌保护器需要考虑设备的额定电压和电流、响应时间、耐受能力、安装位置、可维护性和可靠性等多个因素。
只有综合考虑这些因素，才能选择到最适合的浪涌保护器，从而有效地保护设备免受浪涌干扰的影响。
谈谈如何选用浪涌保护器
谈谈如何选用浪涌保护器随着电子产品的广泛应用，电子器件的微型化、集成度和精密度也在不断提高，但它们对过电压的耐受能力却越来越差，到了毫瓦級以下。
同时，自然界雷电磁场所产生的感应也可随电源线或信号线等途径侵入建筑物，其产生的雷电暂态过电压过电流（雷电浪涌）更易对建筑物内的电气设备尤其是电子设备造成破坏。
因此，防雷与安全防护中的浪涌保护技术已成为当前的一个热点，并引起了大家的高度重视。
1、浪涌的危害浪涌分为由雷击引起的浪涌以及电气系统内部产生的操作浪涌。
出现在建筑物内的浪涌从近kV到几十kV，如不加以限制会导致以下问题：1）引起电子设备的误动；2）电源设备和贵重的计算机及各种硬件设备的损坏，造成直接经济损失；3）在电子芯片中留下潜伏性的隐患，使电子设备运行不稳定和老化加速。
2、浪涌保护器的工作原理把窜入电力线、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，由其内部的非线性元件来完成。
在被保护电路正常工作，瞬态浪涌未到来以前，非线性元件呈现极高的电阻，对被保护电路没有影响；而当瞬态浪涌到来时，此元件迅速转变为很低的电阻，将浪涌电流旁路，并将被保护设备两端的电压限制在较低的水平。
到浪涌结束，该非线性元件又迅速、自动地恢复为极高电阻。
3、雷电危害的途径1）通过架空线路、电缆线路、金属管道入侵由于外部架空电源线与信号线进入建筑物，雷电入侵的途径分为以下3种情况：（1）当雷电直接击中线路时，强大的雷电电流通过线路直接对敏感电子元件造成毁灭性破坏，这种入侵沿线路传播，涉及线路广，危害范围大；（2）当雷、雨、云对地面放电时，在其附近的线路上会感应出强大的过电压，击坏与线路相关的设备；（3）多条电缆平行铺设，当某一导线被雷电击中时，会在相邻导线上感应出过电压，同时会击坏敏感电子设备。
2）通过接地装置的地电位反击电压入侵当雷电击中附近的建筑物或其他导电物体、地面时，在接地装置附近形成放射性的电位分布，使连接设备的接地装置产生高压地电位反击，对设备造成损坏。
浪涌保护器选型标准
浪涌保护器选型标准浪涌保护器是电气系统中非常重要的一部分，它可以有效地保护电气设备免受电压浪涌的影响。
在选择浪涌保护器时，需要考虑一系列的标准和因素，以确保所选的浪涌保护器能够满足系统的需求并且具有良好的性能。
以下是浪涌保护器选型的一些标准和建议。
首先，需要考虑的是浪涌保护器的额定电压。
在选择浪涌保护器时，需要确保其额定电压能够覆盖整个系统的工作电压范围，以保护系统免受电压浪涌的影响。
此外，还需要考虑系统中可能出现的过电压情况，以确定浪涌保护器的最大工作电压。
其次，浪涌保护器的额定电流也是一个重要的考虑因素。
在选择浪涌保护器时，需要确保其额定电流能够满足系统中可能出现的电流浪涌情况，以保护系统中的电气设备免受电流过载的影响。
此外，还需要考虑系统中可能出现的短路电流情况，以确定浪涌保护器的最大工作电流。
另外，浪涌保护器的响应时间也是一个需要考虑的因素。
在选择浪涌保护器时，需要确保其响应时间足够快，以在电压浪涌出现时能够及时地引导电流流向地，保护系统中的电气设备免受损坏。
通常情况下，浪涌保护器的响应时间应该在纳秒级别。
此外，浪涌保护器的容量和耐受能力也需要考虑。
在选择浪涌保护器时，需要确保其具有足够的容量和耐受能力，以应对系统中可能出现的大功率电压浪涌情况，保护系统中的电气设备免受损坏。
最后，还需要考虑浪涌保护器的安装和维护便利性。
在选择浪涌保护器时，需要确保其安装和维护便利，以降低系统的维护成本和提高系统的可靠性。
综上所述，浪涌保护器选型的标准包括额定电压、额定电流、响应时间、容量和耐受能力、安装和维护便利性等因素。
在选择浪涌保护器时，需要综合考虑这些因素，以确保所选的浪涌保护器能够满足系统的需求并且具有良好的性能。
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低压配电系统SPD选择应注意的几个问题
1. SPD最大持续工作电压U C
1）TN系统U C≥（U0=220V相电压）
由于GB12325《电能质量供电电压》标准规定220V电网内的正偏差不大于7%，但我国实际电压正偏差往往超过此值，再加上SPD老化等因素，所以规定U C ≥
2）TT系统U C≥（在剩余电流保护器负荷侧，U0=220V相电压）
此种TT系统变电所10kV侧必须为中性点不接地系统。
根据IEC标准，为防范TT系统内绝缘击穿事故而规定的过电压允许值和切断电源时间：低压电气绝缘允许承受的过电压为U0+250V，切断时间＞5s。
按此规定低压电气绝缘允许承受的过电压为450V且切断时间大于5s。
根据电力行业标准DL/T620-1997相关规定，10kV中性点不接地系统允许最大接地故障电容电流按线路不同情况分别为10A、20A、30A，因线路情况复杂取其中间值20A。
当10kV线路发生单相接地故障时接地故障电容电流会流经变电所变压器中性点的接地电阻流回不接地的两相，一般接地电阻不大于4Ω，此时可能产生80V的最大故障电压，使地电位升高80V。
低压电气绝缘允许承受的过电压为U0+80V，切断时间＞5s。
在此系统中低压电气绝缘允许承受的过电压为300V且切断时间大于5s，同理需考虑1）款中的系数则
U C≥×300=345V≈×U0=341V。
由于断路器的额定工作电压均为400V，冲击耐压为6000V，所以SPD可以以四星型接法接在剩余电流保护器负荷侧。
3）TT系统U C≥（在剩余电流保护器电源侧，U0=220V相电压）
此种TT系统变电所10kV侧采用小电阻接地，同时和变压器低压侧中性点接地
共用接地装置。
SPD必须为3+1接法。
根据IEC标准，为防范TT系统内绝缘击穿事故而规定的过电压允许值和切断电源时间：低压电气绝缘允许承受的过电压为U0+1200V，切断时间≤5s。
当10kV线路发生单相接地故障时接地故障电流可达数百安以至近千安，在变电所接地电阻上产生的电压降将达数百伏以至千伏以上，此时相线和中性线将带此对地暂时工频过电压，其持续时间以数百毫秒计，如仍采用四星型接法，SPD可能被击穿而短路，并被持续数百毫秒的短路电流烧毁，所以SPD必须为3+1接法。
接于中性线和PE线之间的NPESPD为开关型（放电间隙），当10kV 线路发生单相接地故障产生的对地暂时工频过电压时，放电间隙可以阻止接于相线和中性线之间的SPD导通，NPESPD只能在更高幅值的雷电冲击过电压的冲击下放电间隙被击穿而导通。
这种接线方法可以保护SPD，但是NPESPD需通过1500V持续200ms的试验。
这种接线方式在一定程度上提高了U P值，对于后面的敏感设备难免有不利影响。
所以规定开关型SPD与后级限压型SPD
之间的电气线路距离必须大于10m。
2. SPD的电压保护水平U p
SPD的作用是将雷电冲击电压幅值降低到所要求的水平，满足配电线路中各种电气设备耐冲击过电压的额定值（见GB50343-2004中表）。
对电压开关型SPD指规定陡度下的最大放电电压，对电压限制型SPD指规定电流波形下的最大残压。
这里有一个概念需要弄清楚，SPD的U p≠电气设备所能耐受的冲击过电压额定值，而是SPD在雷电冲击电压或冲击电流作用下导通时在SPD两端的最大钳压（也称残压）加上其两端引线的感应电压之和应小于被保护设备的耐冲击过电压值，且不宜大于80%。
可用下面的表达式表示：
对限压型SPD 应为（U P +ΔU）≤
对电压开关型SPD应为 U P或ΔU 取其中大的值≤
式中: U P— SPD的电压保护水平（kV）；
ΔU — SPD两端引线的感应电压降，即L ×（di/dt），可按 1 kV/m 计算；
U w—被保护设备耐冲击过压额定值（kV），按GB50343-2004中表选取。
1）以常用的TN-S或TN-C-S为例：
按GB50343-2004中表保护分级A、B、C、D的要求（应注意GB50343-2004的电源系统是TN-S，且均用限压型SPD（8/20μs））参考各SPD制造商的产品样本作如下分述：
⑴ A级标称放电电流
第一级≥80kA、第二级≥40kA、第三级≥20kA、第四级≥10kA。
SPD产品样本中U P值第一级为～、第二级为～、第三级为～第四级为～。
⑵ B级标称放电电流
第一级≥60kA、第二级≥40kA、第三级≥20kA
SPD产品样本中U P值第一级为～、第二级为～、第三级为～。
⑶ C级标称放电电流
第一级≥50kA、第二级≥20kA。
SPD产品样本中U p值第一级为～、第二级为～。
⑷ D级标称放电电流
第一级≥50kA、第二级≥10kA。
SPD产品样本中U p值第一级为～、第二级为～。
3.标称放电电流I n
流过SPD的8/20μs波形的放电电流峰值（kA）。
一般用于对SPD做Ⅱ级分类试验。
4.冲击电流I imp（脉冲电流）
是表征开关型SPD的通流容量，一般用于对开关型SPD做Ⅰ级分类试验，波形为10/350μs。
这里需要弄清楚冲击电流与标称放电流是有区别的，而在GB50343-2004表中没有区分，只有标称放电流而没有冲击电流。
根据GB/《雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统》对于开关型SPD的通流容量是用冲击电流I imp表征。
对于限压型SPD的通流容量是用标称放电电流I n表征（波形8/20μs）。
另外请注意JGJ16-2008 《民用建筑电气设计规范》第162页，《表配电线路SPD最大放电电流参数》把SPD的通流容量定为最大放电电流（I max）与GB50343-2004表采用标称放电电流（I n）是有矛盾的，一般规定I max=2 I n，如果把I max等同于I n选SPD那SPD的I n肯定是选小了。
从JGJ16-2008《表配电线路SPD最大放电电流参数》看，其表中的数值与GB50343-2004表中的数值是一样的，这样就造成把I max= I n，这显然是有问题的，所以选SPD的通流容量还是应该按GB50343-2004表中的数值。
蒋光中编写于
2011-3-24。