电源系统电涌保护器(SPD)选用
建筑电气设计中浪涌保护器SPD后备保护熔断器(断路器)的选用
产生的工频续流。”但由于 SPD 的老化问题及检修方便，作为 SPD 故障短路的后备保护，SPD 支路过 流保护是必要的。规范中只明确 SPD 后备保护器采用熔丝、断路器或剩余电流保护器，但没有明确多 大通流容量的 SPD，设置多大整定值的 SPD 支路过流后备保护。各个 SPD 生产厂商的推荐标准也不一 样，有的厂商甚至推荐不设置。电气设计中究竟采用何种后备保护器以及整定值设为多少，也只能凭设 计人员的经验值或厂商的推荐值来选取。笔者查阅大量资料和结合工程实践提出以下几点不成熟的意 见。 二 SPD 为什么要设置后备保护
随着我国经济、社会的快速发展，各种电子信息技术产品越来越多地渗入到社会和家庭生活的各
个领域，雷电过电压产生的危害和损失也越来越大，人们对雷电过电压的防治也空前的重视。因此在民
用和工业建筑中 SPD（浪涌保护器）被大量的使用。国标《建筑物电子信息系统防雷设计规范》（GB500343
－2004）中根据建筑物电子信息系统所处的环境、重要性和使用性质以及遭受雷击的风险，把民用建筑
熔断器在瞬时大电流的作用下，其弧前熔断过程没有，因此在瞬时大电流作用下，熔体的熔化过程
可以看成一个绝热过程，熔体的额定电流选择应根据 I 2 t 值来选择，因此我门只要算出在不同雷电波形
和雷电流幅值的 I 2 t 就能确定`： 建筑中常用的短十雷击波形如下图所示：（建筑物防雷设计规范 P64 页附图 6.2）
现在市场上可以购买的 SPD 主要可分为三种型式：电压开关型、电压限制型和复合型。电压开关 型 SPD 没有电浪涌时具有高阻抗，有电浪涌时能立即转化成低阻抗，其常用的元件有放电间隙、气体 放电管、可控硅整流器等；电压限制型 SPD 没有电浪涌时具备高阻抗，随着电涌电流、电压的上升， 其阻抗持续的减小，常用非线性元件：氧化锌压敏电阻和抑制二极管；复合型 SPD 常采用电压开关型 和电压限制型 SPD 串联或并联以满足限制电压或通流量的要求。所有这些双端口装置在遭受瞬态电浪 涌时，通过钳制跨接在浪涌保护器两端之间的瞬态电压工作。限制电压的幅值大小取决与瞬态浪涌电流 幅值的大小及波形，并且保护器的动作电压一定要达到一定的幅值，避免干扰被保护线路的正常运行。 但是由于老化及使用条件的恶劣等原因，电子固态保护器件在暂态抑制过程结束后，并不能有效的切断 泄放电流。在被保护线路的工频电压的作用下原先处于导通状态下的电子固态保护器件有可能不会灭 弧，出现续流。此时相当于 SPD 和系统电源出现短路，SPD 中将流过数千安培的短路电流，如此大的 短路电流产生的热效将使 SPD 的电子固态保护器件发生爆裂或爆炸，影响其他设备的安全、正常运行。 也可能使上极主开关出现跳闸，扩大了事故面，使系统的可靠性降低。 三 如何设置 SPD 的后备保护
浪涌保护器(SPD)上端的断路器或熔断器的选择
浪涌保护器(SPD)上端的断路器或熔断器的选择浪涌保护器（spd）上端的断路器或熔断器的选择2021-02-1608:21:42|分类：电气|标签：|字号大中小订阅浪涌保护器后备维护元件可以使用熔断器和小型断路器或塑壳断路器，与spd协调后，应当可以维护在额定电涌电流促进作用时，后备维护元件不动作，确保电涌电流的正常A3C，同时其促进作用在两支路上的残压ur高于用电设立备的保护水平up。
以保证系统及用电设备安全。
具体的选用可参见下表：放电（冲出）电流熔断器额定电流a断路器额定电流a备注5ka（8/10）32gg6c型15ka（8/10）40gg10c型20ka（8/10）50gg16c型30ka（8/10）63gg25c型40ka（8/10）100gg40c型60ka（8/10）160gg100c型25ka（10/350）250gg采用塑壳断路器35ka（10/350）315gg施耐德常用技术问题解答50ka(10/350)断路器为160ans160ntm-d35ka(10/350)断路器为125anc125hc65ka(8/20)100ka断路器为50ac65-nc100c40ka(8/20)断路器为20ac65c8~20ka(8/20)断路器为10ac65c浪涌保护器上端开关或熔断器选择方法：根据（浪涌保护器的最小保险丝强度a）和（所互连配电线路最小供电电流b）来确定（开关或熔断器的断路电流c）。
确认方法：当：b>a时c小于等于a当：b＝a时c小于a或不安装c当：b浪涌保护器前加设熔断器与否合理？？本人曾经做过一个工程进线的低压配电柜加设了浪涌保护器，浪涌保护器的前面加设了断路器，本人就不太明白既然起保护作用，就该时时刻刻起保护作用，为什么加设断路器？现在本人搞的一个工程居然在浪涌保护器前面设置了熔断器（没有断路器），本人也不明白，熔断器不是电流很大时ERM吗，ERM了还起至什么维护促进作用？？恳请高手给予指点，不胜感激。
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.浪涌保护器的应用场景
4.浪涌保护器的选择和安装注意事项
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。
它能够在电气回路或通信线路受到外界干扰而产生尖峰电流或电压时，迅速导通分流，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时所能承受的电压范围。
一般而言，浪涌保护器适用于交流50/60HZ，额定电压220V 至380V 的供电系统（或通信系统）。
2.额定放电电流：表示浪涌保护器在瞬间能够承受的最大冲击电流。
常见的额定放电电流有100kA、40kA 等不同规格，适用于不同场景的需求。
3.响应时间：指浪涌保护器从检测到浪涌到启动保护作用的时间。
响应时间越短，保护效果越好。
一般而言，浪涌保护器的响应时间在10/350us 至8/20us 之间。
4.保护级别：根据浪涌保护器对浪涌电流的抑制能力，分为1 级、2 级、
3 级等不同保护级别。
其中，1 级保护级别最高，能够有效抑制100kA 以上的浪涌电流；2 级保护级别次之，能够抑制40kA 至100kA 的浪涌电流；3 级保护级别最低，只能抑制40kA 以下的浪涌电流。
浪涌保护器的应用场景非常广泛，不仅适用于家庭住宅，还广泛应用于第三产业和工业领域的电涌保护。
在选购浪涌保护器时，需根据实际应用场景选择合适的额定电压、额定放电电流和保护级别。
SPD的选择原则方法
SPD的选择原则：首先划分建筑物内的雷电保护区，分为：LPZOA区、LPPB区、LPZl区及LPZn+l后续防雷区。
所有进入建筑物的外来导电物均在L—P20A或LP2PB与LPZl区交界处做等电位连接，并设置SPD，如有后续分区，一般也适用此原则。
然后，进行雷电流分流计算与雷击风险评估分级，并据此进行浪涌保护器的选择。
浪涌保护器从工作原理和性能上分为电压开关型、限压型和组合型。
(1)电压开关型SPD在无浪涌出现时为高阻抗，当浪涌电压达到一定值时突变为低阻抗，此类SPD通常采用放电间隙、充气放电管、闸流管和三端双向可控硅元件作为组件。
它的特点是放电能力强，但残压较高，通常为2—4kV，测试该器件一般采用10／350ps的模拟雷电：中击电流波形。
电压开关型SPD完全可以保护电气线路免遭雷电造成的涌流损害，特别适用于I级雷电过电压保护，所以，一般安装在建筑物LP20与LPZl区的交界处，可最大限度地消除电网后续电流，疏导10／350us的雷电冲击电流。
(2)限压型SPD在无浪涌出现时为高阻抗，随着浪涌电流和电压的增加，阻抗连续变小。
此类SPD通常采用压敏电阻、抑制二极管等作为组件，有时称这类SPD为钳制型SPD。
它的残压较低，测试该器件一般采用8／20us的模拟雷电：中击电流波形。
因其箝位电压水平比开关型SPD要低，故常用于II级或II级以下的雷电过电压和操作过电压保护。
它一般安装在雷电保护区建筑物内，疏导8／20us的雷电冲击电流，在过电压保护中具有逐级限制雷电过电压的功能。
(3)组合型SPD是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电压的反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，其标称放电电流可达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，其电压型组件能随冲击电流容量一般>lOOkA。
浪涌保护器(SPD)的选型
2.1 放电管
2.2 放电管
它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻 璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内 还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的 。 气体放电管具有载流能力大、响应时间快、电容小、体积小、成本 低、性能稳定及寿命长等特点;缺点是点燃电压高，在直流电压下不 能恢复截止状态，不能用于保护低压电路，每次经瞬变 电压作用后， 性能还会下降。
-----C\D级(M-40/M-20)
产品特点：
◆插拔式设计，更换方便 ◆核心器件采用高质量压敏电阻 （MOV），通流容量 大，输出残压低， 响应速度快
◆脱扣装置隔仓式设计，确保保 护器因过热过流、击穿失效时， 自动脱离电网
◆外壳采用高阻燃性材料，符合电气安 全要求 ◆可附加声光报警遥信模块
1.3.3 参数对比
4. 直流电源防雷器
适用范围： 本系列产品适用于防雷区域LPZ2 区至LPZ3区（D级或III级）直流 电源线路的雷电及电涌防护。可 用于直流5V、12V、24V、48V、 110V设备的防护，如通信机房、 电力调度、铁路信号、医疗精密 设备、工厂自动化控制的低压配 电系统.
5.1 计算机防雷器
6.2 控制线防雷器
适用范围： 本系列产品用途广泛，适用于多种信号线路的雷电及电涌防 护，如4~20mA电流环，RS485，RS422，V.24/RS232C，令 牌环，工业总线，SDLC，V.11 ，X.27等等。
SPD的选用和安装中应注意的问题
就防沿电源线路导入的雷电脉冲过电压而言!主要的防护措施是装用电涌防护器!简称SPD"Sur g ePr o t e c t i v eDe v i c e #$关于SPD 的选用和安装!我国GB 50057!1994标准"2000年版%第六章已有规定!它与低压电气装置的接地系统的类别&地区10kV 电网接地系统的类别有密切的关系$下面就几个主要问题根据本人理解所及作一陈述$SPD 主要参数的确定和安装要求’"1%TN 系统当10/0.4kV 变电所与低压电气装置不在同一建筑物内时!若电气装置采用TN 系统!通常采用TN-C-S 系统而不采用TN-S 系统!如图1所示$图中电源进线箱和总配电箱相互靠近!它们都可视为电源进线处的设备$由图可见!在电源进线处PEN 线以及中性线都是通过接地母排接地而带地电位!因此在TN-C-S 系统中只有3根相线上需装设SPD !此等SPD 安装在相线和地线"也即PE 线%之间$由于沿线路传导来的远处落雷感应产生的雷电脉冲能量较小!此类SPD 可采用压敏电阻SPD !它需通过8/20μs 波形的Ⅱ类试验!其额定泄放电流i s n 不应小于5kA $SPD 的一个重要参数是最大持续运行电压U c !它指可持续施加在SPD 上且不损坏SPD 的最大交流方均根电压或直流电压$它应大于低压电气装置内可能出现的工频持续或暂态过电压!以免SPD 不必要地被这种电网工频过电压击穿损坏而引起对地故障短路$在TN-C-S 系统中!PE 线系自PEN 线引出!所以SPD 承受的工频过电压即是电气装置标称电压U 0加上电网供电电压的正偏差!再加上SPD 老化等因素!我国防雷标准取U c ≥1.15U 0$"2%TT 系统TT 系统内SPD 的装用比较复杂$在TT 系统内!中性线自变电所引出后不再重复接地而对地绝缘!因此它和相线一样能将线路感应产生的雷电脉冲过电压传导到建筑物电气装置中来$为此在TT 系统电气装置内需在相线和中性线上共安装4个SPD !如图2所示$在TT 系统内!电气装置的保护接地与电源处的系统接地在电气上不相关联!电气装置的PE 线引自单独的接地极!电气装置无故障时PE 线为地电位!因此TT 系统绝缘承受的工频过电压常比TN 系统高$当一相发生接地故障时!另两非故障相对地电位将升高!其值一般不超过相电压的50%!SPD 应躲过此持续过电压!在此种情况下!我国取U c ≥1.55U 0$目前一些大城市内因10kV 电网电容电流剧增!为此将原先的不接地系统改为经小电阻接地系统!这样变电所高压侧接地故障电流I d 将增大到数百安以至千安!它在变电所接地电阻R B 上的电压降将达数百王厚余SPD 的选用和安装中应注意的问题2004年第5期电工技术杂志18伏以至千伏以上!如果变电所只有一个共用接地"低压TT系统的相线和中性线将带有对地暂态高电压"其持续时间以百毫秒计!TT系统中的SPD如接在相线#中性线和PE线之间"则SPD将被击穿导通而被持续数百毫秒的放电能量烧毁!对此"较彻底的解决措施是将变电所低压侧中性点的低压系统接地单独设置"如图3所示!这样10kV侧的故障电压将不会传导至低压系统" SPD也避免了烧坏的危险!这时Uc值仍取为不小于1.55U!为防止上述变电所10kV侧接地故障引起的TT系统对地暂态过电压损坏低压电气装置的绝缘"在变电所分设两个接地极有困难时"I EC标准规定可不分设两个接地极"但必须限制变电所接地电阻R B的阻值和故障电流I d值"使R B上的故障电压降U f=I d$R B≤1200V"这样做可以保护低压电气装置的绝缘"同时也不致过多增加工程建设投资!但就SPD的装用而言"因SPD的Uc值远远小于1200V"此暂态过电压能使SPD 被击穿导电且被过长时间导电的能量烧坏"在我国类似这种TT系统内SPD被烧坏的事故已不少见!为避免SPD在这种情况下被烧坏"需改变一下SPD的安装方式如图4所示!图4中3个相线SPD先接于中性线上"再经一放电间隙接于PE线上!此放电间隙的作用是在上述U f过电压情况下阻止SPD的导通"SPD只能在更高幅值的雷电脉冲过电压冲击下因放电间隙被击穿而导通!放电间隙的泄放电流不应小于3个相线SPD额定泄放电流之和!应该说明这一做法保护了相线SPD"但由于雷电残压的增大"对其后的电压敏感设备的保护则是不利的"为此需另补充防护措施"使末端敏感设备处的雷电残压不大于1500V!采用图4的SPD安装接线后"SPD的U c 值只需大于低压电网相电压的正偏差"也即U c≥1.15U!无论是TN系统或是TT系统"SPD两端的接线都应尽量缩短!I EC标准规定SPD接线总长不应超过0.5m!这是因为当SPD导通放电时"施加在被保护电气设备上的雷电脉冲残压为SPD上的残压加上其接线上的L d i/d t电压降%L为SPD两端接线的电感"d i/d t为雷电脉冲电流的陡度&!SPD上的残压由产品性能决定"无法减小"而接线上的L d i/d t电压降则可籍减少接线长度也即减少电感来减少!因此SPD最好直接安装在配电箱带电导体母排和PE线母排之间"以使其接线长度为最短!现在为减小接线长度"一些SPD产品已按配电箱内断路器的模数来制作"十分便于安装在配电箱内母排之间"这对减少残压十分有利!谈到SPD与RCD安装位置的协调问题"在图2~4中"总配电箱内都装有作用于跳闸或报警的RCD"它是用于防接地电弧火灾和作为下极RCD的后备RCD用的!在前两图中RCD装在SPD的电源侧"而在后一图中RCD则装在SPD的负载侧"这是I EC标准和我国GB 50057!1994%2000年版&第六章中的规定"这一规定是必要的!压敏电阻SPD即使是新品"在施加正常的相电压后也会有微量的泄漏电流流通!随着时间的推移"为泄漏电流会逐渐增大"最终导致SPD短路失效而寿命终了!维护管理人员发现SPD显示行将失效的标志后应及时更换备品"否则SPD的对地大泄漏电流"将引发种种电气事故!将RCD装在SPD的电源侧可检测出这一大泄漏电流并切断电流"从而防止这一危险的发生!这一要求也适用于为防接地电弧火灾而装设在电源进线处的RCD!在图4中因有放电间隙将SPD与PE线隔离"SPD的失效不会导致这些电气危险"故要将RCD 装设在SPD的负荷侧"以避免电源进线处大幅值的雷电脉冲电流不必要地通过RCD的零序电流互感器!在建筑物电气装置内装用SPD"防止对雷电敏感的信息设备被击坏是近年不断发展中的新技术!I EC标准和一些发达国家标准也在不断修改和更新!我国在这方面的差距无论在理论上或实践上都是不小的!有待我国建筑电气专业人员努力学习"汲取国内外有益的经验"迎头赶上"将我国的这一技术水平提上一个新台阶!2004年第5期特别策划电工技术杂志19。
SPD的分类及参数选择
其实静电感应、电磁感应主要是通过供电 线路破坏设备的，因此对计算机信息系统 的防雷保护首先是合理地加装电源避雷器， 其次是加装信号线路和天馈线避雷器。
智能大楼设备配置中有计算机中心机房、 消防监控、音响、程控交换等机房及机要 设备等很多机房。 除了需要在大楼总电源处加装电源避雷器。 按照标准要求，还必须在0区、1区、2区 分别加装避雷器。 在各设备前端分别要加装电源避雷器,以 最大限度地抑制雷电感应的能量。
主要技术指标
2、放电电流 --I
n
标称放电电流：施加规定波形（8/20μs）和次数（同 一极性5次）放电电流冲击后标称导通电压变化率小于 10%，漏泄电流和限制电压仍在合格范围内的最大的放 电电流幅值。 最大放电电流：施加规定波形（8/20μs）放电电流冲 击1次后不发生实质性损坏，不炸裂，不燃烧的最大的放 电电流幅值，一般最大放电电流＝（1.5~2.5）×标称放 电电流。 注： 放电电流是衡量电源避雷器泄放雷电流能
电力系统氧化锌避雷器 ——用于A级防雷
保护间隙
保护间隙是一种简单的避雷器，按其形状可分为：角型、 棒形、环形和球型等，常用角形保护间隙如图所示。
角型保护间隙1—角型电极 2—主间隙 3-支柱绝缘子 4—辅助间隙 5—电弧的运动方向
作用原理：
当雷电侵入波要危 及它所保护的电气 设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工 作母线接地，避免 了被保护设备 上后会形成截波；
熄弧能力低，需配合自动重 合闸使用；
A
峰值电流 Ipeak
in
out
V
限制电压 Doc
t 输入冲击电流 电压开关型SPD 输出限制电压
t
A
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
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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≥12.5KA
1.2、
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≥50KA
1.3、
过电流保护器（熔断器和断路器，优先使用熔断器），选用100A
2、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≥10KA
2.2、
过电流保护器（熔断器和断路器，优先使用熔断器），选用32A
3、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≥3KA
3.2、
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。