說到電涌保護器,，想必大部分電氣人員都不陌生了,。但是如果說到電涌保護器的功能、應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)參數(shù),，可能很多電氣人員都是一知半解,，甚至還有一些電氣人員是一問三不知的。我們都知道電涌保護器,，簡稱(SPD)適用于交流50/60HZ,，額定電壓至380V的供電系統(tǒng)(或通信系統(tǒng))中，對間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時過壓的電涌進行保護,，適用于家庭住宅,、第三產(chǎn)業(yè)以及工業(yè)領(lǐng)域電涌保護的要求，具有相對相,，相對地,，相對中線，中線對地及其組合等保護模式,。

說到這里可能會有人問：電涌保護器和浪涌保護器有什么區(qū)別,？工作原理又是什么？其實電涌保護器和浪涌保護器是一種產(chǎn)品的不同叫法而已,，都是指用來限制瞬態(tài)過電壓的防護裝置,。浪涌保護器分為開關(guān)型、限壓型和混合型,。不同的類型,，工作原理不一樣。那么今天小編就給大家分享電涌保護器的相關(guān)知識點,，看完文章希望能給廣大電氣人員加深對電涌保護器的了解

? 01 電涌保護器的功能與應(yīng)用：

① SPD的功能是通過泄放電涌電流來限制電涌電壓,。

② SPD主要是用來限制雷電引起的瞬態(tài)過電壓，即雷電電涌,，也可限制一部分的操作過電壓,。雷電電涌可以沿電源或信號進線侵入，可以由于雷擊時地電位升高反擊而來,，可以由于雷擊建筑物本身或附近的磁場感應(yīng)而在電纜和環(huán)路中產(chǎn)生,。

因此，即使有了良好的避雷針,、引下線和接地裝置,，也并非不要SPD，因為避雷針無法防止雷電感應(yīng)和電涌沿線侵入,，實際的接地裝置難以防止反擊,。特別是如果建筑物內(nèi)有價值較高、影響較大的信息電子設(shè)備和/或電力電子設(shè)備,，其耐受雷電電涌的能力大大低于常規(guī)電氣設(shè)備,，就有采用SPD的必要,。

當(dāng)然，SPD是要一定投資的,，最好在進行雷擊風(fēng)險分析評估后,，并考慮技術(shù)經(jīng)濟比較，不僅考慮直接損失,，而且考慮間接損失（對信息系統(tǒng),，間接損失往往大大高于直接損失），然后決定究竟是否采用SPD,，以及采用什么樣的SPD,。

? 02 過電壓的類型：

過電壓可以分為：

① 雷電引起的高頻脈沖大氣過電壓（MHz，1至100微秒）,。

② 投切變壓器,、電容器、電動機等電氣設(shè)備引起的操作過電壓（100KHz至1MHz,，0.05至10毫秒）,。

③ 電路故障引起的工頻過電壓(50Hz，持續(xù)時間約0.03至1秒),，為高能量長波,。

④ 電涌保護器主要保護其中的大氣過電壓，對部分操作過電壓有一定的保護作用,。

⑤ 據(jù)美國和德國的研究,，大部分操作過電壓(電涌)的電壓峰值不高（多數(shù)在3KV左右，很少會超過6KV）,，能量沒有雷電電涌大,。所以，能夠限制雷電電涌的SPD,，一般都能限制大部分操作過電壓(電涌),。但是在靠近電氣設(shè)備操作十分頻繁的地點（如電梯控制中心和有電容補償?shù)哪妇€），應(yīng)該提高其最大持續(xù)運行電壓,，至少要求Uc ＞1.45Uo,。

? 03 操作過電壓定義及產(chǎn)生操作過電壓的原因：

① 隨著電力系統(tǒng)中斷路器或隔離開關(guān)的正常操作或切換故障的操作，在系統(tǒng)的相與地間,、相與相間以及斷路器或隔離開關(guān)的兩觸頭間產(chǎn)生的過電壓,，稱為操作過電壓。

② 產(chǎn)生操作過電壓的原因,，是由于電力系統(tǒng)的許多設(shè)備都是儲能元件,，在斷路器或隔離開關(guān)開斷的過程中，儲存在電感中的磁能和儲存在電容中的靜電場能量發(fā)生轉(zhuǎn)換,、過渡的振蕩過程,，由振蕩而引起過電壓。

? 04 防雷區(qū)域劃分：

防雷分區(qū)是建筑物內(nèi)外按不同的雷電威懾程度而劃分的區(qū)域,。

① LPZ0A為直接雷非防護區(qū),，該區(qū)內(nèi)各類物體都可能遭到雷擊，電場,、磁場沒有衰減,，屬于完全暴露的不設(shè)防區(qū)。實際上

是建筑物屋頂避雷針保護范圍以外的空間,。

② LPZOB為直接雷防護區(qū),，該區(qū)內(nèi)各類物體很少可能遭到雷擊，但雷電流,、電場,、磁場仍沒有衰減，屬于暴露的直接雷設(shè)

防區(qū),。實際上是建筑物屋頂避雷針保護范圍以內(nèi)的空間,。

③ LPZ1為第一雷電屏蔽防護區(qū)，該區(qū)內(nèi)各類物體不可能遭到雷擊,，本區(qū)內(nèi)的電場,、磁場得到初步的衰減。實際上建筑物內(nèi)

大部分區(qū)域?qū)儆贚PZ1,，經(jīng)常用等電位聯(lián)結(jié)或SPD等方法進行保護,。

④ LPZ2為第二雷電屏蔽防護區(qū)，該區(qū)內(nèi)各類物體也不可能遭到雷擊,，本區(qū)內(nèi)的電場,、磁場得到進一步的衰減。實際上建筑

物內(nèi)帶屏蔽的機房屬于LPZ2,，經(jīng)常用等電位聯(lián)結(jié)或SPD等方法進行保護,。

⑤ LPZ3為設(shè)置的更高級雷電屏蔽防護區(qū)，實際上在機箱里,。

▼ 高層住宅防雷方案

? 05 雷暴日基本概述：

① 凡在一天之內(nèi)能聽到雷聲的就算一個雷暴日,。某一地區(qū)雷電活動的頻繁程度，以該地區(qū)一年內(nèi)的平均雷暴日數(shù),，即年平均雷暴日來衡量,。此外，也有用雷暴小時來衡量雷電活動的頻繁程度的（我國大部分地區(qū)一個雷暴日約折合三個雷暴小時）,。

② 山地雷電活動較平原頻繁,，我國南方某些地區(qū)每年最多的雷暴日高達100～130日，一般也在80日以上,；華中地區(qū)約40～80日,；長江以北大約為20～40日,，西北地區(qū)在20日以下。年平均雷暴日不超過15日者稱為少雷區(qū),，超過40日者稱為多雷區(qū),。

? 06 電涌保護器中的一級測試、二級測試的界定：

按照IEC61643-11的標(biāo)準(zhǔn)：

① Class 1 test：是指用標(biāo)稱放電電流In 1.2/50μs沖擊電壓和最大沖擊電流Iimp進行的實驗,。

② Class 2 test：是指用標(biāo)稱放電電流In 1.2/50μs沖擊電壓和最大沖擊電流Imax進行的實驗,。(Imax的波形為8/20μs)

③ Class 3 test：是指用復(fù)合波(In 1.2/50μs，8/20μs)進行的實驗,，復(fù)合波由沖擊發(fā)生器產(chǎn)生,。

④ In 標(biāo)稱放電電流：這是未損壞時電涌保護器可以通過的8/20μs波形的電流峰值(20次)。

⑤ Imax最大沖擊電流：電涌保護器可以導(dǎo)通的8/20μs波形的電流峰值(2次,，第一次不能損壞),。

? 07 雷電1.2/50μS 與8/20μS波形含義：

① 8/20微秒標(biāo)準(zhǔn)電流波：沖擊雷電涌流從發(fā)生到峰值的時間為8微秒，從發(fā)生至下降到其峰值50%的時間為20微秒,。

② 1.2/50微秒標(biāo)準(zhǔn)電壓波：雷電過電壓從發(fā)生到峰值的時間為1.2微秒,，從發(fā)生至下降到其峰值50%的時間為50微秒。

? 08 In,、Imax,、Un、Us.max,、Up,、Uc、Uchoe含義：

① In為額定放電電流,，這是未損壞時電涌保護器可以通過20次（8/20微秒）的電流值,。

② Imax為最大放電電流，電涌保護器只能通過1次（8/20微秒）的電流值,。Imax大于In,。

③ Un為低壓配電網(wǎng)絡(luò)的額定工作電壓。

④ Us.max為低壓配電網(wǎng)絡(luò)的最高運行電壓,。

⑤ Up表示電涌保護器的電壓保護水平等級（2.5-2-1.8-1.5-1.2-1KV）,，它與In相對應(yīng)。在標(biāo)稱放電電流In作用期間測量電涌保護器兩端的最大電壓,。

⑥ Uc為最大持續(xù)運行電壓,，能加在電涌保護器兩端不會引起電涌保護器特性變化和激活保護元件的最大電壓，等于電涌保護器的額定電壓,。

⑦ Uchoe為電氣設(shè)備的沖擊耐受電壓,。根據(jù)IEC60364-4規(guī)定，3相電網(wǎng)電壓為230V/440V電氣設(shè)備的沖擊耐受電壓分為4類：1.5-2.5-4-6KV。

? 09 最大沖擊電流和最大放電電流的區(qū)別：

Iimp和 Imax都是表示電涌保護器的通流容量（SPD最大能承受的雷電能量）的技術(shù)參數(shù),。其中最大放電電流Imax是電壓限制型SPD的一個重要參數(shù),，采用8/20微秒波形試驗僅通過1～2次（IEC是1次）值；最大沖擊電流（沖擊放電電流）Iimp是電壓開關(guān)型SPD的一個重要參數(shù),，采用10/350微秒波形試驗僅通過1～2次（IEC是1次）值,。

? 10 新增加的“電涌保護器”術(shù)語：

① 殘壓Ures：指雷電流通過SPD時兩端出現(xiàn)的最大電壓，和電壓保護水平略有區(qū)別,。

② 沖擊電流Iimp：是由電流峰值Ipeak和電荷Q確定，用于I級試驗的SPD試驗,。

③ I級試驗的特征能量W/R：沖擊電流Iimp流過1歐姆單位電阻時消耗的能量,，它等于電流平方對時間的積分。

④ 續(xù)流：沖擊放電電流之后,，由電源系統(tǒng)流入SPD的電流,。

⑤ 耐受短路電流：SPD能夠承受的最大預(yù)期短路電流。

⑥ 額定斷開續(xù)流值：SPD本身能斷開的預(yù)期短路電流,。

? 11 電涌保護器的選擇配合原則及步驟：

（1）電涌保護器的選擇配合原則

① 基本原則：Us.max＜Up＜Uchoe,。

② Up過高原則

如果進線端電涌保護器P1的Up比被保護負荷的沖擊耐壓高，或者進線保護電涌保護器的Imax為65KA或40KA,，則需要在

負荷處附加Imax為8KA或10KA的二級電涌保護器P2,。

③ 15米原則

當(dāng)被保護的敏感電子設(shè)備與進線端的電涌保護器P1之間的距離大于15米時，應(yīng)在離被保護設(shè)備盡可能近的地方安裝二級電涌保護器P2,。

④ 10米原則

電涌保護器P2安裝在P1的下游,，通常P2的各項參數(shù)指標(biāo)（Imax、In等）都比P1小,。如果它與P1安裝得過近,，P2有可能比P1更早動作，從而要承受本應(yīng)由P1承受的高能量,。因為高頻波在電纜中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓與電纜長度成正比,，P2兩端的電壓等于P1兩端的電壓減去電纜上的感應(yīng)電壓，所以為了降低P2兩端的過電壓,，以使盡可能多的能量被P1釋放,，通過增加P1和P2之間的接線長度加大P1和P2間的高頻阻抗來達到目的。上下級電涌保護器P1,、P2間的線纜長度要求大于10米,。

⑤ 接線盡可能短原則(50cm原則)

因為接線越長，高頻感應(yīng)干擾電壓越大,，為了使高頻雷電流在電涌保護器兩端引線上引起的感應(yīng)干擾電壓最小,，電涌保護器并接在帶電相線（L1、L2、L3,、N）和PE地線間的長度要盡可能短,，不超過50cm。

（2）選擇電涌保護器需要遵循的步驟

① 根據(jù)當(dāng)?shù)乩妆┤仗鞌?shù),、建筑物類型,、建筑物有否接閃器和對供電連續(xù)性要求的高低確定電涌保護器所需達到的最大放電電流Imax。對有接閃器的建筑物,，其雷電沖擊電流形成的輻射電磁場可在閉合回路中產(chǎn)生過電壓,，此時應(yīng)在進線處安裝Imax=60KA（10/350微秒）的PRF1電涌保護器。

② 根據(jù)被保護設(shè)備的Uchoe確定電涌保護器的Up,。

③ 確定被保護回路類型（1P,、1P+N、3P,、3P+N）及其接地系統(tǒng)類型（TT,、TN-S、TN-C,、IT）確定配電網(wǎng)絡(luò)的Us.max和電涌保護器的Uc,。

④ 根據(jù)基本原則Us.max＜Up＜Uchoe對照電涌保護器的參數(shù)表選定電涌保護器。

? 12 3P,、3P+N與4P的應(yīng)用：

① 4P的SPD響應(yīng)時間快,，殘壓低。

② “3P+N”實現(xiàn)了差模保護,，對地絕緣電阻大,，漏電流小，供電系統(tǒng)故障時,，電涌保護器仍安全,。

③ 對于TN－C系統(tǒng)，可采用3P,； 對TN-S系統(tǒng),，可采用4P/3P+N；對于TT系統(tǒng),，采用3P+N為宜,。

? 13 間隙型電涌保護器的安裝位置要求：

要注意這類SPD是否可能排出高溫帶電氣體，比如：注意防火,，注意高溫氣體對機箱中其他元器件的影響,，注意SPD外殼對機箱的絕緣，還有SPD動作時產(chǎn)生的振動問題等等,。

? 14 電涌保護器的連接導(dǎo)線最小截面積選?。?/span>

▲ 電涌保護器的連接導(dǎo)線最小截面積圖表

電源線路SPD接線橫截面：信號線路SPD接線橫截面： 1.5mm2

天饋線路SPD接線橫截面： 6.0mm2

? 15 后備斷路器的選型：

（1）電涌保護器的上口進線端為什么要配一斷路器？該斷路器應(yīng)如何選型？

① 配置斷路器的原因

當(dāng)通過電涌保護器的涌流大于其Imax,，電涌保護器將被擊穿而造成回路的短路故障,，為切斷短路故障并且不影響回路供電，需要加裝此斷路器,；每次發(fā)生雷擊都會引起電涌保護器的老化,，加上漏電流的原因，電涌保護器可能過熱老化壽命終止,，斷路器的熱保護系統(tǒng)在電涌保護器達到最大可承受熱量前動作斷開電涌保護器,。

② 對所配斷路器的要求：

在標(biāo)稱放電電流下施加20個標(biāo)準(zhǔn)的8/20微秒和1.2/50微秒測試脈沖時，斷路器不脫扣,。電涌保護器故障后造成接地短路時斷路器要能夠可靠動作,。

③ 斷路器的選型：

電涌保護器每極都必須設(shè)置保護，例如1P+N的電涌保護器必須用2P的斷路器保護,；斷路器的分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥谠撎幍淖畲蠖搪冯娏鳌,？蓞⒄障卤磉x型,。

▲ 后備斷路器選擇表

（2）客戶選擇熔斷器和斷路器作為浪涌保護器的后備保護有哪些區(qū)別？

斷路器的磁脫扣線圈為電抗,，所以殘壓比熔斷器的高,，但是這個殘壓不足以造成設(shè)備的損壞，在設(shè)備的承受電壓范圍之內(nèi),。而且,，斷路器操作靈活，可以保證4P一起分?jǐn)?，不會造成缺相運行,，且斷點可視。如果客戶選擇熔斷器作為浪涌保護器的后備保護,，建議選擇有指示的熔斷器,。

（3）浪涌保護器的后備斷路器應(yīng)該怎樣選型？

SPD后備斷路器的選型關(guān)系到SPD的安全性,、可靠性以及供電系統(tǒng)的連續(xù)性,。選擇后備斷路器時，應(yīng)考慮以下幾個方面：

① 斷路器承載電涌電流的能力,；

② 斷路器分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Γ?/p>

③ 斷路器對電壓保護水平Up的影響,；

④ 與上級斷路器的選擇性。

后備斷路器的選擇比較講究,，應(yīng)通過相應(yīng)配套試驗,。一般來說SPD的最大放電電流越大，選擇額定電流越大的后備斷路器。