电涌保护器的选择使用
电涌保护器的功能特性与选择
● 按其结构原理和动作特性（与保护元件有关） 分类
●电压限制性、电压开关型、复合型
● 按其试验类型
●Ⅰ级分类试验SPD(Ⅰ/B/T1)，Ⅱ级分类试 验SPD(Ⅱ/C/T2)，Ⅲ级分类试验பைடு நூலகம்PD
LVFDI training – Chen Xiliang – 2014 Mar.
第四章 电涌保护器的功能特性与选择
电涌保护器
● 电涌保护器(SPD) Surge Protective Device
● 电涌保护器主要是过电压保护，用于限制瞬时 过电压和泻放电涌电流的电器，它至少包含一 个非线性元件，电涌保护器可以限制大气过电 压和操作过电压对设备的损坏
● 电涌保护器的分类
● 按其用途分类
电涌保护器的作用
低压配电系统的保护
长时故障 （短路、过载、接地故障）
瞬态故障 （瞬态过电压）
线路保护
人身保护
敏感设备保护
断路器
剩余电流动作保 护断路器
电涌保护器
电涌保护器和断路器、剩余电流动作保护器一样， 是建立低压配电系统全方位保护不可忽视的一部分！
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一体式电子报警功能
MCB+SPD预拼装式产品
产品认证
CQC认证 + 最新GB 18802.1-2011符合性评定 + MIIT认证
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19
通信专用
公商建 住宅 工业 通信 OEM 轨道交通 高速公路 能源 石化 iPT
电涌保护器的原理及应用
电涌保护器的原理及应用一、电涌保护器的概述电涌保护器是一种用于保护电气设备免受电涌损伤的装置。
在电力系统中，突然发生的电压暂升（过电压）和电流暂增（过电流）会对设备产生不可逆转的损害，因此电涌保护器的作用就是通过快速响应和吸收这些过电压和过电流，保护设备的正常运行。
二、电涌保护器的工作原理电涌保护器的工作原理主要依靠电压限制和能量吸收来达到保护设备的目的。
1. 电压限制电涌保护器内部通常包含一个电压限制器（varistor）或气体放电管（gas discharge tube），当电压超过限定电压时，这些器件会迅速导通，使电涌能量通过保护器而不是被设备吸收。
限流电阻和电容器等元件也会用于限制电流。
2. 能量吸收电涌保护器还包括一个用于吸收电涌能量的元件。
当电压超过限定电压时，保护器内的放电器件导通后，电涌能量会被吸收，并通过放电路径释放，以保护设备免遭损害。
三、电涌保护器的应用领域电涌保护器广泛应用于电力系统、通信设备、计算机设备、工业控制系统等领域。
以下是一些常见的应用场景：•电力系统：在电力输配电网的高压侧和低压侧，电涌保护器被广泛使用来保护变压器、发电机、电缆和电气设备等。
•通信设备：在通信设备中，电涌保护器常用于保护电话交换机、传输设备和通信设备免受雷击和电磁脉冲干扰。
•计算机设备：大型计算机房内的各种计算机设备和服务器通常都装备了电涌保护器，以防止电涌损害硬件设备。
•工业控制系统：在工业生产过程中，各种工业控制设备对电涌非常敏感，需要使用电涌保护器来保护这些设备免被电涌损坏。
四、电涌保护器的选择和安装注意事项在选择和安装电涌保护器时，应注意以下几个方面：1.了解设备的额定电压和电流等参数，在选择电涌保护器时，要确保其限制电压适合设备的工作电压范围。
2.根据设备的敏感度和保护要求，选择适合的电涌保护器类型，如单相、三相、整流型、非整流型等。
3.电涌保护器的安装位置应尽量靠近设备，以便快速响应电压暂升或电流暂增，并且应遵循安全规范和厂家的安装要求。
如何快速选择电涌保护器
如何快速选择电涌保护器?选择电涌保护器需要遵循防雷设计规范（GB50057-94）。
使用起来比较复杂。
这里我们推荐一些简单的办法，供大家参考。
对于一般建筑物外侧的进线柜建议选用PRD65，位于建筑物内侧的进线柜建议选用PRD40或PRD8。
如果架空线过来，建议选用PRF1（一级），PRD40（二级），PRD8（三级）。
如果是电缆过来（民建），建议选用PRD65（主配），PRD15（分配），PRD8（末端）。
高层住宅PRD65（一级），PRD8（末端）。
如何选择2P/3P的PRF1?在样本中我们可以查到1P的PRF1，它可以泄放60KA的10/350μs的雷电流, 可以泄放200KA的8/20μs的雷电流。
2P的我们需要选择2个1P的PRF1，3P的我们需要选择3个1P的PRF1。
PRF1 非常适合做首级保护，防止直击雷的袭击。
如果保护设备，我们建议在设备端还要加装一个满足Up值要求的电涌保护器。
如果首端与末端电涌保护器之间的距离过长时，建议在二者之间选用解耦器L40A，以PRF1和低残压电涌保护器的动作配合。
电涌保护器在在配电回路中起什么作用？其动作原理是什么？电涌保护器限制电网中的大气过电压(闪电雷击)不超过各种设备及配电装置能够承受的冲击耐压。
电涌器的实质为半导体压敏电阻器件，电阻大小依赖于电涌器的端电压。
当端电压小于保护器的触发电压Up时，保护器的电阻很高（大于1兆欧），只有很小的漏电流（小于1毫安）流过；当端电压（如大气过电压）达到其触发电压Up时电阻突然减小到只有几欧姆，使很大的涌流通过，在很短的时间内使得过电压突降之后又变成高阻性。
电涌器正常漏电流很小，但漏电流会随雷击次数的增加而增加。
过电压分为几种类型？是否都可以采用电涌保护器来保护?过电压可以分为：雷电引起的高频脉冲大气过电压（MHz，1至100微秒）；投切变压器、电容器、电动机等电气设备引起的操作过电压（100KHz至1MHz，0.05至10毫秒）;电路故障引起的工频过电压(50Hz，持续时间约0.03至1秒)，为高能量长波;电涌保护器只能保护其中的大气过电压。
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
电涌保护器的选择使用
如果Up1×k < 0.8×UW,仅需要SPDNo.1〔安装在装置入口处〕. 如果Up1×k > 0.8×UW,除了SPDNo.1还应该安装SPD No.2〔Up2 < 0.8UW〕. Eq是电压耐受能力为UW的设备,如IEC 60664-1中所定义. k是考虑到可能的振荡得出的系数〔1 < k < 2,见〕. 图4 是否需要附加保护的图例
电源SPD1的选择
电信及信号网络中SPD1选择
瞬态源
对建筑物的直接雷击 （S1）
对建筑物附近的雷击 （S2）
对连接线路的雷击 （S3）
对连接线路附近的雷击 （S4）b
交流的影响
耦合
电阻性 （1）
感应 （2）
感应a （2）
电阻性 （1，5）
感应 （3）
电阻性 （4）
电压波形 （μs）
Uc〔电信和信号中SPD〕
原则上 Uc≥1.2Un 通信类型 Un〔V〕 Uc〔V〕 DDN/X·25 6或40～60 18或80 ISDN 40 80 百兆以太网 5 6.5 RS232 12 18 视频线 6 6.5 现场控制线 24 29
D2 D3
L2，L4 L2，L4
S4
D3
L1a，L2，L4
D3
L2，L4
L2,L4 L2,L4
根据雷击点位置划分的损害来源 损害类型 D1：接触和跨步电压导致的人员伤亡〔人 和牲畜〕； D2：实体损害； D3：过电压导致的电气和电子系统的失效. 损失类型 L1：生命损失； L2：向大众服务的公共设施的损失； L3：文化遗产损失； L4：经济损失.
雷电防护系统
外部防雷
接 闪 器
引 下 线
电涌保护器选用原则-2013
电源系统电涌保护器（SPD）选用（2013版）一、主要依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2012《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010二、按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质，确定本单位目前的设计的建筑物（主要为住宅）的雷电防护等级为D级。
经计算当第一级浪涌保护器保护的线路长度大于100m 时，需设第二级浪涌保护器，当第二级浪涌保护器保护的线路长度大于50m时，需在被保护设备处设第三级浪涌保护器；在具有重要终端设备或精密敏感设备处，可安装第三级SPD。
三、SPD的选用原则及主要参数1、第一级SPD （主要安装在建筑物380V低压配电柜（箱）总进线处）1.1、在IPZ0A或LPZ0B区与LPZ1区交界处，在电源引入的总配电箱出应装设Ⅰ级试验的电涌保护器。
主要参数需满足以下要求：波形 10/350μS最大持续运行电压Uc≥253V电压保护水平Up≤2.5KV冲击电流Iimp≥12.5KA1.2、当进线完全在LPZ0B或雷击建筑物和雷击与建筑物相连接的电力线路或通信线上的失效风险可以忽略时，可采用Ⅱ级试验的电涌保护器。
主要参数需满足以下要求：波形 8/20μS最大持续运行电压Uc≥253V电压保护水平Up≤2.5KV标称放电电流In≥50KA1.3、过电流保护器（熔断器和断路器，优先使用熔断器），选用100A2、第二级SPD （主要安装在动力配电柜、楼层配电箱、水泵房、中央控制室、消防、电梯机房、屋面用电设备等）。
2.1、主要参数需满足以下要求：波形 8/20μS最大持续运行电压Uc≥253V电压保护水平Up≤2KV标称放电电流In≥10KA2.2、过电流保护器（熔断器和断路器，优先使用熔断器），选用32A3、第三级SPD （主要安装在重要的终端设备或精密敏感设备处，如信息机房、办公室入室配电箱等）。
3.1、主要参数需满足以下要求：波形 8/20μS最大持续运行电压Uc≥253V电压保护水平Up≤1.2KV标称放电电流In≥3KA3.2、过电流保护器（熔断器和断路器，优先使用熔断器），选用16A四、产品选用要求（需在说明中注明）选用的浪涌保护器（SPD）须经过北京雷电防护装置测试中心或上海防雷产品测试中心的检测通过，并经过当地防雷装置主管机构的备案。
浪涌保护器的主要技术参数
浪涌保护器的主要技术参数摘要：1.浪涌保护器的定义和作用2.浪涌保护器的主要技术参数3.浪涌保护器技术参数的解释4.浪涌保护器的应用场景5.如何选择合适的浪涌保护器正文：浪涌保护器，又称电涌保护器（Surge Protective Device，简称SPD），是一种用于保护电子设备、仪器仪表和通讯线路安全的电子装置。
当电气回路或通信线路因外界干扰突然产生尖峰电流或电压时，浪涌保护器能够在极短时间内导通分流，从而避免浪涌对回路其他设备器材造成损害。
浪涌保护器的主要技术参数包括：1.额定电压：指浪涌保护器正常工作的电压范围，一般为220V 至380V。
2.额定放电电流：表示浪涌保护器能够承受的最大冲击电流，通常以kA 为单位。
例如，100kA 代表冲击电流Iimp 的数值。
3.响应时间：指浪涌保护器从接收到浪涌信号到启动保护作用的时间，通常以微秒（μs）为单位。
响应时间越短，保护效果越好。
4.保护水平：表示浪涌保护器能够有效抑制的电压峰值，通常以kV 为单位。
保护电压水平越低，对设备的保护效果越好。
5.接口类型：浪涌保护器通常有串口、并口和直流接口等不同类型的接口，以适应各种电气回路的需要。
在理解了浪涌保护器的主要技术参数后，我们需要根据实际应用场景选择合适的浪涌保护器。
以下是一些常见的应用场景和对应的浪涌保护器选择建议：1.家庭住宅：家庭住宅一般使用交流50/60HZ，额定电压220V 的供电系统。
在此场景下，可以选择额定电压为220V，响应时间在10/350μs，保护水平在2kV 的浪涌保护器。
2.第三产业：包括商业、金融、旅游等行业，通常使用交流50/60HZ，额定电压220V 至380V 的供电系统。
在此场景下，可以选择额定电压为220V 至380V，响应时间在10/350μs，保护水平在2kV 的浪涌保护器。
3.工业领域：工业领域对浪涌保护器的要求较高，通常需要承受更高的冲击电流和电压峰值。
电涌保护器如何选型
电涌保护器如何选型电涌保护器，又称为“过电压保护器”或“防雷器”，是一种用于保护电子设备免受电涌过电压损坏的装置。
在电力系统、通信系统、计算机网络等领域中广泛应用。
选型合适的电涌保护器可以有效地保护设备，降低设备故障率，延长设备的使用寿命。
本文将介绍如何选型电涌保护器，帮助用户根据自身需求选择适合的产品。
1. 了解电涌保护器的基本原理和工作过程在选择适合的电涌保护器之前，首先需要了解电涌保护器的基本原理和工作过程。
电涌保护器是通过引入可控的低电阻元件，在电流超过设备的耐受能力时分流和吸收过电压的能量，从而保护设备免受过电压的侵害。
其基本原理主要有以下几点：•电涌保护器通过引入低电阻元件，如气体放电管、二阻加擦、稳压二极管等，来降低电流的过电压值，形成分流并吸收过电压的能量。
•当系统中发生电涌时，电涌保护器快速导通，吸收过电压的能量，并将其分流到地线或其他适当的接地设施上。
•在电涌保护器快速导通后，通过合适的断路器或过载保护断开电流，防止过电压继续流向设备。
2. 确定需求和目标在选择电涌保护器之前，需要确定自身需求和目标。
具体来说，需要考虑以下几个方面：•所需保护的设备类型和数量：不同类型的设备和不同数量的设备对电涌保护器的需求不同，需要根据实际情况进行选择。
•设备所处的环境和工作条件：环境和工作条件对电涌保护器的选择也有一定影响。
比如，在雷电密集地区或恶劣的工业环境中，可能需要更高级别的电涌保护器。
•预算限制：预算是选择电涌保护器时需要考虑的重要因素之一。
根据预算的限制，选择性价比较高的电涌保护器。
3. 了解电涌保护器的标准和认证在选择电涌保护器时，需要了解一些相关的标准和认证。
以下是一些常见的标准和认证：•IEC标准：国际电工委员会（IEC）发布了一系列关于电涌保护器的标准，包括IEC 61643、IEC 61633等。
这些标准规定了电涌保护器的基本要求和测试方法。
•UL认证：美国标准与测试实验室（UL）是一家国际性的认证机构，UL认证是电涌保护器行业的重要认证之一。
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火花隙
gas-filled surge arrester
充气放电器
VDR
压敏电阻
TT 019 CN 18.11.98
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suppressor diode
抑制二极管
7
SPD元件标准
GB/T 18802.311-2007 气体放电管 GDT
GB/T 18802.321-2007 雪崩二极管 ABD
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17
Iimp（冲击电流）
交流1000V（r·m·s）（50Hz）
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9
低压配电系统用 SPD 分类
T1（I级分类试验） 用标称放电电流In、1.2/50μs冲击电压和10/350 μs冲击电流Iimp做的试验，对应为电压开关型
SPD
T2（Ⅱ级分类试验） 用标称放电电流In、 1.2/50μs冲击电压和8/20 μs最大放电电流Imax做的试验，对应为限压型 SPD。
D3 L1a，L2，L4
D3
L2，L4 L2，L4
S4 D3 L1a，L2，L4
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D3
L2，L4
2
根据雷击点位置划分的损害来源 损害类型
D1：接触和跨步电压导致的人员伤亡（人 和牲畜）；
D2：实体损害； D3：过电压导致的电气和电子系统的失效。 损失类型 L1：生命损失； L2：向大众服务的公共设施的损失； L3：文化遗产损失； L4：经济损失。
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13
Uc——最大持续运行电压
可以持续加在SPD上而不导致SPD动作的最 大交流电压（r·m·s）或直流电压 为SPD的动作阈值，也是SPD的额定电压 值。
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14
GB 50057-94（2000年版）
规定
GB50057给定值与IEC给出的系数值相比偏大，原因 是考虑我国供电系统的电压偏差较大，适当增加了系数
值，给定值为：
TT系统中
SPD安装在剩余电流保护器的负荷侧 Uc≥1.55Uo
SPD安装在剩余电流保护器的电源侧 Uc≥1.15Uo
TN系统中
Uc≥1.15U o
IT系统中
Uc≥1.15U
（U为线间电压，U = 3 Uo）
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15
Uc（电信和信号中SPD）
原则上 Uc≥1.2Un 通信类型 DDN/X·25
T3（Ⅲ级分类试验） 用混合波（ 1.2/50μs和8/20 μs）做的试验，对
应为组合型SPD。
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10
电信信号网络用 SPD分类
分类 非常低的上升速率
AC 低上升速率
快上升速率
高能量
小类别
开路电压
短路电流
A1
≥1kV
0.1～100kV/s
10A 0.1 ～2A/ μs ≥1000 μs（持续时间）
电涌保护器（SPD） 选择和使用
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1
雷击类型、损害和损失类型
雷击点
建筑物
损害 来源
S1
损害 类型
D1 D2 D3
损失类型
L1，L4b L1，L2，L3，L4
L1，L2，L4
公共设施
损害 类型
损失 类型
D2
L2，L4
D3
L2，L4
S2 D3 L1a，L2，L4
D1
L1 ，L4a
S3 D2 L1，L2，L3，L4 D2
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12
使用安装SPD的三项基本要求
★ 安装SPD之后，在无电涌发生时，SPD不应 对电气（电子）系统正常运行产生影响。
★ 安装SPD之后，在有电涌发生的情况下，SPD 能承受预期通过的雷电流而不损坏，并能箝制 电涌电压和分走电涌电流
★ 在电涌电流通过后，SPD应迅速恢复高阻状态， 切断工频续流。
子系统
GB 16895.22-2004 建筑物电气装置 第534节：SPD
GB/T 18802.12-2006 低压配电系统的SPD 第12部分：选择和
使用原则
QT/T 10.3-2007 SPD 第3部分：在电子系统信号网络中的选
择和使用原则
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5
在建筑物入口处的等电位连接
Lightning Protection Equipotential Bonding
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3
外部防雷
综合防雷系统
雷电防护系统 内部防雷
笼屏
接 闪 器
引 下 线
接
）蔽
地
（
装
法
置
拉
弟编辑pptFra bibliotek等防
电
电
闪
涌
位
络
保
连
措
护
接
施
器
4
相关标准
GB 50174-2008 电子信息系统机房设计规范
GB 50057-200X 建筑物防雷设计规范
GB/T 21714.4-2008 雷电防护 第4部分： 建筑物内电气和电
A2
由交流负载试验的规定决定
B1
1kV(10/1000)
100A(10/1000)
B2
1kV至4kV(10/700） 25至100A（5/300）
B3
≥1kV(100V/ μs） 10至100A(10/1000)
C1
0.5至1kV(1.2/50） 0.25至1kA（8/20）
C2
2至10kV(1.2/50） 1至5kA(8/20）
GB/T 18802.311-2007 压敏电阻 MOV
GB/T 18802.311-2007 晶闸管
TSS
放电间隙 Spark-gap SG
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8
SPD 定义
电涌保护器——目的在于限制瞬态过电压和分走电涌 电流的器件，它至少含有一非线性元
件。 电源SPD——连接到低压配电系统的SPD。 电信SPD——连接到电信和信号网络的SPD。 适用电压：直流1500V
EBB
PSC
External Lightning Protection
Water
Gas Tank Pipe Cathodically Protected
编辑ppt
Z
Z
Foundation Earth Electrode
6
组成 SPD 的元件
Components / 元器件
Arc Chopping spark gap
C3
≥1kV(1kV/ μs）
10至100A(10/1000)
D1
≥1kV
0.5至2.5kA(10/350)
D2
≥1kV
0.6至2kA(10/250)
编辑ppt
11
建筑物防雷设计规范
第6.4.4条 SPD必须能承受预期通过它们的雷电
流，并应符合以下两个附加要求：通过 电涌时的最大钳压，有能力熄灭在雷电 流通过后产生的工频续流。
80 ISDN 百兆以太网
RS232 视频线 现场控制线
Un（V）
Uc（V）
6或40～60 18或
40 5 12 6 24 编辑ppt
80 6.5 18 6.5 29 16
I 放电电流
SPD必须能承受通过它们的电流
Ⅰ级SPD —— Iimp冲击电流（10/350） Ⅱ、Ⅲ级SPD —— In标称放电电流（8/20）