浪涌保护
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杭州家和物联产品中心2014年3月10日
目录
一、浪涌保护概述 (1)
1.1、浪涌保护 (1)
1.2、产生雷电浪涌的方式 (1)
二、浪涌保护器的基本原理 (2)
三、浪涌保护器的类型 (2)
3.1、电压限制型SPD (2)
3.2、电压开关型SPD (2)
3.3、组合型 (3)
3.4、三种SPD的优缺点比较 (3)
四、电压保护水平的定义 (3)
4.1、电压限制型SPD的U P (4)
4.2、电压开关型SPD的U P (4)
4.3、组合型SPD的U P (5)
五、浪涌保护器最大持续运行电压的意义 (6)
六、浪涌保护电路 (6)
一、浪涌保护概述
1.1、浪涌保护
浪涌保护主要是保护电子设备免受雷电电涌的危害,也兼而使电子设备免受大部分操作电涌的危害。
电涌是指瞬态电冲击,包括电涌冲击、电流冲击和功率冲击。此处所谓瞬态是指持续时间大大低于工频周期( 0. 02 s) 的瞬变过程。对地闪击的雷电流波形的特点是上升时间极短( 0. 1 ～几个μs) ,而下降时间相对较长( 几十到几百μs) 的单极性波。典型操作电涌波形是叠加在工频波形上的几百Hz 到上百kHz 的振荡波,整个持续时间不过几个工频周期。雷电和操作电涌的峰值与很多因素有关, 出现在建筑物内的电涌从近kV 到几十kV ,如不加以限制会损坏电子设备。
电子设备遭受雷害会引起电子设备的误动;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; 引起电子设备正常工作的中断,对社会造成不良影响和巨大的间接经济损失; 还可能在微电子芯片中留下潜伏性的隐患,使电子设备运行不稳定和加速老化, 给有关系统的工作造成无穷的麻烦。
1.2、产生雷电浪涌的方式
(1) 直击雷引起的反击。信息系统一般不暴露在可能直接遭受雷击的场
所,直击雷直接破坏电子设备几无可能。雷害破坏电子设备的方式可能是由直击雷电流通过接地装置时造成的高电压使电子设备的薄弱环节击穿。这种雷害方式称为反击。
(2) 侵入波。雷电击中与电子设备连接的户外架空线( 交流配电线、信
号线、电话线) , 则雷电波就会沿线传入。这种方式称为侵入波。由于户外线延伸很广,因此雷电侵入的可能性较大。
(3) 雷电感应。直击雷电流通过引下线( 如建筑物结构钢筋) 时在室内
引起电磁感应。虽然感应电压不如前述几种高, 却也足以破坏电子元件,而且它最接近电子设备,在建筑物内部各处都可能出现。设备越是接近雷电流引下线, 感应电压越高。另一种情况是雷击建筑物附近地面, 雷击通道的强电流产生的磁场也能在建筑物内部引起电磁感应。如雷电流较大, 建筑物附近1. 5 ～2 km的雷击就有可能影响室内的电子设备。
二、浪涌保护器的基本原理
浪涌保护器( Surge Protec2tion Device ,SPD ) ,按国际电工委员会的定义, 电涌保护器是: “用于限制瞬态过电压和泄放浪涌电流的装置, 它至少应包含一个非线性元件。”电涌保护器并联在被保护设备两端, 通过泄放浪涌电流、限制浪涌电压来保护电子设备。泄放雷电流、限制浪涌电压这两个作用都是由其非线性元件(一个非线性电阻, 或是一个开关元件) 完成的。
在被保护电路正常工作,瞬态电涌未到来以前,此元件呈现极高的电阻,对被保护电路没有影响; 而当瞬态电涌到来时, 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。到电涌结束, 该非线性元件又迅速、自动地恢复为极高电阻。如果这个动作与恢复的过程能迅速而顺利地完成, 被保护设备和电路就不会遭受雷电或操作电涌的危害, 其工作也不会被中断。
三、浪涌保护器的类型
浪涌保护器的类型有三种.分别是:电压限制型;电压开关型;组合型(串联型和并联型).
3.1、电压限制型SPD
电压限制型SPD 的核心保护元件为各种非线性电阻性元件,具有连续的伏安特性,随着电流增大,电阻连续减小。电源SPD 中最普遍的是金属氧化物非线性电阻( 简称MOV) , 有时又称压敏电阻。MOV 元件常为圆片或方片状, 由多种金属氧化物( 主要是ZnO) 组成。无电涌时MOV 处于小电流密度区, 电涌通过时处于饱和区, 有箝位作用。此外, 还有箝位二极管、瞬态电压抑制器( 一种专门用来限制大电流瞬态的二极管,简称TVS ) 和硅雪崩二极管( 简称SAD) 等。SPD 可用其中的一种,也可以是几种的混合,均称作电压限制型。
3.2、电压开关型SPD
电压开关型SPD 的核心保护元件是各种开关型器件,如开放的空气间隙、封闭的气体放电管和晶闸管等。电源SPD 中最常用的是间隙。开关型
器件也是非线性元件,但伏安特性不连续,在小电压时基本上为开路状态;
电压高到一定程度时两电极间电阻突然降低, 转为低阻状态.
3.3、组合型
在有关国际和国家标准中, 组合型SPD 只指电压开关型元件和电压限制型元件的组合, 两者串联或并联。组合型SPD 也具有非线性特性, 但是伏安特性不连续。其表现与电压、电流有关,有时呈现电压开关型特性, 有时呈现电压限制型特性。
3.4、三种SPD的优缺点比较
四、电压保护水平的定义
按GB18802.1对电压保护水平的定义是:电压保护水平(V oltage Protection Level)Up表征SPD限制接线端子见电压的性能参数,其值可从优先值的列表中选择.改制应大于限制电压的最高值.这就是说,Up是制造厂想使用者提供的表示SPD限制瞬态浪涌电压的能力.一个SPD在一定的条件下测试时,由于产品工艺分散性或保护元件动作的分散性,限制电压(值实际测试到的)有一定分散性.电压保护水平的取值应高于其任何一个数值,并且应
靠向SPD标准规定的一系列优先值之一,当然是较高而最近的一个.Up的测试条件也就是模拟最通常的应用情况,对不同结构类型是不同的.上述定义中未具体说明Up的测试条件,下文加以说明.
4.1、电压限制型SPD的Up
电压限制型SPD的Up如图1所示:
t
图1 限压型SPD上的电压波
电压限制性保护元件的限制电压与电流有很大关系.国家标准规定在SPD的标称放电电流In下测试,因为这是语气所用SPD从各种雷电浪涌侵入途径可能遇到多次的雷电流,从而也使被保护设备受到可靠保护的条件.
4.2、电压开关型SPD的Up
电压开关型SPD的Up如图2所示:
t
图2 开关型SPD上的截断波
多数电压开关型SPD的核心保护元件是间隙,是通过间隙在雷电浪涌下的击穿而限制电压的.间隙在击穿前两端所承受的最大电压就是其限制电压.由于间隙的击穿电压与电压上升陡度有很大关系,陡度越大,击穿电压越高.
瞬态浪涌的上升陡度是很高的.因此在确定间隙的Up时必须规定电压上升陡度.通常规定电压上升陡度为1kV/us.
4.3、组合型SPD的Up
组合型SPD将电压限制型保护元件和电压开关型保护元件串联或并联.串联的组合SPD的限制电压是电压限制型元件电压与电压开关型元件电压值和,但两者的最大值不是同时出现的.以间隙和金属氧化物电阻(MOV)的串联为例(见图3),首先是间隙击穿,此后才能将MOV接入.所以在限制电压波形上出现两个峰值,第一个是间隙的击穿电压,第二个是MOV的限制电压.必须注意串联组合SPD限制电压的特点,其电压保护水平取决于这两个峰值中的较大者.
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图3 串联组合型SPD电压波形
并联组合型SPD的限制电压也取决于电压限制性元件电压与电压开关型元件电压.以间隙和金属氧化物电阻(MOV)的并联为例(见图4).首先是MOV起限压作用,当MOV上的电压达到间隙的击穿电压时,间隙击穿,SPD 上的电压不再上升.因此,并联组合型SPD取决于间隙的击穿电压.至于通过MOV的最大电流是否超过其可承受的电流时MOV的通流容量问题,SPD设计时应予以考虑.
上的电压波
t
图3 并联组合型SPD电压波形
五、浪涌保护器最大持续运行电压的意义
由于不能预料什么时候会发生雷击,SPD需长期接入电源电路,承受电源上各种电压的作用.最大持续运行电压Uc主要是对MOV等电压限制型保护元件而言,指SPD能长期承受而不劣化的电压.这也规定为SPD的额定电压.
对间隙这种电压开关型保护元件,最大持续运行电压的含义有所不同.SPD当然要来承受一定的工作电压Uo(稳态电压),但不能改变它.最大持续运行电压的考虑应涉及电网的正常波动、调节和谐波.至于异常情况发生的过电压,在目前技术水平下,SPD只能限制瞬态浪涌电压,但SPD不能承受、更不能限制电网的暂态过电压.暂态过电压指电网故障(短路,断线等)引起的持续几个周期或几秒(因故障未及时消除)的工频过电压.这也是SPD设计时应预计到的.
最大持续运行电压的要求设计SPD长期运行的可靠性,这是SPD雷电下工作可靠性的前提.最大持续运行电压也是影响SPD产品电压保护水平的确定.
六、浪涌保护电路
系统连续运行的情况下, 如图4所示电源电路浪涌(冲击)抗扰度测试等级可以达到3级(开路试验电压2kV).
AC-DC电源模块的输入电压范围:85~264V AC.
F1: 自恢复保险丝, 必接, 推荐规格为2A/250V. 作用:防止输入端电流过大.
NTC1: NTC热敏电阻, 25℃时零功率电阻值范围为: 5~10Ω. 推荐规格为5D-9. 如果板子空间允许最好选择5D-11或5D-15等. 作用:一方面防止AC-DC电源模块刚上电瞬间,电流过冲;另一方面防止浪涌冲击.
RV1,RV2,RV3: 压敏电阻, 推荐规格为561KD14, 通流量选的应尽可能大(8/20us).作用: 在被保护电路正常工作,瞬态电涌未到来以前,此元件呈
现极高的电阻,对被保护电路没有影响; 而当瞬态电涌到来时, 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。到电涌结束, 该非线性元件又迅速、自动地恢复为极高电阻.
如果要求有更高的浪涌保护等级:在输入端可增加共模电感,安规电容(X, Y电容), 绕线电阻等进行保护,当然也可使用专门的浪涌保护模块.
电涌保护器SPD应用常识 作者：来源：时间：2008-03-10 电涌保护器SPD应用常识 随着国民经济的不断发展，现代化水平的快速提高，在信息化带动工业化的指引下，各类信息设备、电子计算机、精密仪器、数据网络设备的应用越来越广泛，此类设备一般工作电压低、耐压水平低、敏感性高、抗干扰能力低，因而极易受到雷电电流脉冲的危害。每年都给人类造成巨大的直接经济损失。而因重要设备损坏使网络陷入瘫痪而造成的间接损失更是惊人，已引起国内相关领域对此类系统加强保护的高度重视。 近年来，“SPD”这个名词已越来越多地被专业研究、产品制造及工程设计的人们所提到。作为雷电防护装置体系中的重要组成部分，“SPD”已被广泛用于邮电通讯、广播电视、金融证券、保险、电力、铁道、交通、机场、石化、市政建设等各个行业。可以毫不夸张地说，凡是装有IT设备的场所，就有应用SPD的必须。 那么SPD究竟是一种什么产品呢？SPD有哪些功能呢？SPD是如何选择应用的呢？在这里我们着手用尽可能通俗的语言向各位介绍一些有关SPD产品的基础知识。希望对那些尚未接触过SPD或对SPD知之甚少而又想掌握SPD知识，并进而使用SPD产品的读者有所收益。 一、什么是SPD（SPD介述） SPD这一名词英语全称是surge protectiye device其译意为电涌保护器，是限制雷电反击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电压和泄放电涌电流（沿线路传送的电流、电压或功率的暂态波。其特性是先快速上升后缓慢下降）的器件。一端口SPD与被保护电路并联，能分开输入和输出端，在这些端子之间设有特殊的串联阻抗；二端口SPD有两组输入和输出端子，在这些端子之间有特
信号口浪涌防护电路设计 通讯设备的外连线和接口线都有可能遭受雷击（直接雷击或感应雷击），比如交流供电线、用户线、ISDN接口线、中继线、天馈线等，所以这些外连线和接口线均应采取雷击保护措施。 设计信号口防雷电路应注意以下几点： 1、防雷电路的输出残压值必须比被防护电路自身能够耐受的过电压峰值低，并有一定裕量。 2、防雷电路应有足够的冲击通流能力和响应速度。 3、信号防雷电路应满足相应接口信号传输速率及带宽的需求，且接口与被保护设备兼容。 4、信号防雷电路要考虑阻抗匹配的问题。 5、信号防雷电路的插损应满足通信系统的要求。 6、对于信号回路的峰值电压防护电路不应动作，通常在信号回路中，防护电路的动作电压是信号回路的峰值电压的1.3～1.6倍。 1.1网口防雷电路 网口的防雷可以采用两种思路：一种思路是要给雷电电流以泄放通路，把高压在变压器之前泄放掉，尽可能减少对变压器影响，同时注意减少共模过电压转为差模过电压的可能性。另一种思路是利用变压器的绝缘耐压，通过良好的器件选型与PCB设计将高压隔离在变压器的初级，从而实现对接口的隔离保护。下面的室外走线网口防雷电路和室内走线网口防雷电路就分别采用的是这两种思路。 1.1.1室外走线网口防雷电路 设计。1当有可能室外走线时，端口的防护等级要求较高，防护电路可以按图 R1TX组合式G1PE，低节电容TVS R2 R3组合式RXG2PE，低节电容TVS R4a 变/22.23R097CXTXUNUSESLVU2.8-UNUSE10/10TXTXENTERNERX PH RXUNUSETXUNUSERX RJ47777RXVCVCCGND b 1 室外走线网口防护电路图从图中可以看出该电路的结构与室给出的是室外走线网口防护电路的基本原理图，图1aTVS口防雷电路类似。共模防护通过气体放电管实现，差模防护通过气体放电管和外走线E1它可以同时是三极气体放电管，，型号是3R097CXAG1管组成的二级防护电路实现。图中和G2使电阻，/2W起到两信号线间的差模保护和两线对地的共模保护效果。中间的退耦选用2.2Ω防雷性能电阻值在保证信号传输的前提下尽可能往大选取，前后级防护电路能够相互配合，因为网口传输速率高，在网口防雷TVS后级防护用的管，Ω。会更好，但电阻值不能小于2.21b图。SLVU2.8-4这里推荐的器件型号为管需要具有更低的结电容，TVS电路中应用的组合式 就是采用上述器件网口部分的详细原理图。 三极气体放电管的中间一极接保护地PGND，要保证设备的工作地GND和保护地PGND通过PCB走线在母板或通过电缆在结构体上汇合（不能通过0Ω电阻或电容），这样才能减小GND和PGND的电位差，使防雷电路发挥保护作用。 电路设计需要注意RJ45接头到三极气体放电管的PCB走线加粗到40mil，走线布在TOP层或BOTTOM层。若单层不能布这么粗的线，可采取两层或三层走线的方式来满足走线的宽度。退耦
浪涌保护器设计 目录 1 总则 (1) 3建筑物防雷分类 (1) 4 建筑物的防雷措施 (2) 5 防雷装置（略） (6) 6 防雷击电磁脉冲 (7) 6.1基本规定 (7) 6.2 防雷区和防雷击电磁脉冲 (7) 6.3 屏蔽、接地和等电位连接的要求 (9) 6.4 安装和选择电涌保护器的要求 (21) 电涌保护器的有效电压保护水平值的选取 (22) 选用S P D举例 (23) OBO的SPD典型配置 (24) 【SPD的安装接线】 (26) 1 总则 （1）为使建（构）筑物防雷设计因地制宜地采取防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，以及雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或错误运行，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。 （2）本规范适用于新建、扩建、改建建筑物的防雷设计。 （3）建（构）筑物防雷设计，应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律，以及被保护物的特点等的基础上，详细研究并确定防雷装置的形式及其布置。 （4）建（构）筑物防雷设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 3建筑物防雷分类 表3-1 防雷分类对比
4 建筑物的防雷措施4.1 基本规定
表中k c—分流系数，单根引下线时为1，2根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线时为0.66，接闪器成闭合环或网状的多根引下线应为0.44。 l x—引下线上需考虑隔距的计算点到最近的等电位联结点（即金属物或电气/电子线路与防雷装置之间直接或通过SPD相连接之点）的长度，m。 R i—接地装置的冲击接地电阻，Ω； h x—被保护物或计算点的高度，m。 h —接闪线或接闪网的支柱高度，m； l—接闪线的水平长度，m。 l1—从接闪网中间最低点沿导体至最近支柱的距离，m； n —从接闪网中间最低点沿导体至最近不同支柱并有同一距离l1的个数，但至少应取2。 表4-2 防闪电感应的措施
电涌保护器选型 随着国际信息潮流的冲击、微电子科技的沸腾和通讯、计算机及自动控制技术的日新月 异，建筑开始走向高品质、高功能领域，形成了一种新的建筑形式——智能建筑。由于在智能建筑中存在众多信息系统，《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2002年版）（以下简称《防雷规范》）提出了安装电涌保护器的相关要求，以保证信息系统的安全稳定运行，笔者仅对其中使用的电涌保护器的产品选型提几点自己的看法。电涌保护器从本质上看就是一种等电位连接用的材料而已，其选型就是指在不同的防雷区内，按照不同雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置，决定位于该区域内的电子设备采用何种电涌保护器，实现与共用接地体等电位联结。笔者将从电涌保护器的最大放电电流Imax、持续工作电压Uc、保护电压Up、漏电流Ip、告警方式等方面进行论述。按照《防雷规范》第6.4.4条规定“电涌保护器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位电压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。”即电涌保护器的最大钳位电压加上其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。最大放电电流按照《防雷规范》第6.4.6条规定，在LPZOA、LPZOB与LPZ1区的交界处安装电涌保护器其最大放电电流计算如下：根据《防雷规范》规定的“全部雷电流的50%流入建筑物的防雷装置。另50%流入引入建筑物的各种外来导电物、电力线缆、通信线缆等设施”， 表一：首次雷击的雷电流参量 雷电流参数一类防雷建筑物二类防雷建筑物三类防雷建筑物 I幅值（KA）200 150 100 T1波头时间（ s）350 350 350 雷电波经建筑物引入的电力线缆、信息线缆、金属管道等分解，总配电间的低配供电线缆雷电流的分流值计算表如表二，线路屏蔽时，通过的雷电流降低到原来的30%，根据《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》YD/T5098-2001中规定的脉冲为10/350 s波形的电荷量 约为8/20 s模拟雷电波波形电荷量的20 ．．倍，具体计算如下： 表二：供电线缆雷电流分流值表 雷电流参数一类防雷建筑二类防雷建筑三类防雷建筑 I幅值（KA）200 150 100 供电线缆总分流值（kA）33.33 25 16.67 每根电缆分流值（kA）11.11 8.33 5.56
浪涌保护器的选型及使用 由于电气类和电子元件的高损耗，浪涌保护（浪涌保护器或SPD）在风能行业中过电压保护过程中越来越普遍。 风机停机的代价是非常高的，只有在不得不停机的情况下，才能停机。随着风机型号的增大而当其电力系统崩溃带来的损失也不断增大，因此为了免受过电压造成损失而实施保护措施的需求也随之增高。业主对浪涌保护器的需求越来越普遍。这意味着开发商和风机制造商必须确保系统符合现行法律规定及现代风力发电机组可靠性的要求。为了推动这项工作，国际电工委员会出版了低压用电分配系统浪涌保护设备选择和使用的标准。（IEC61643 低电压保护设备：第十二章是关于低压用电分配系统的浪涌保护器的选择和应用原理）该标准是一个应用及配置指南，对评估浪涌保护重要性非常有用，该标准同时也给风机浪涌保护设备的安装和尺寸测量提供指导规范。 应用指南 该标准可作为设计手册，并阐述了很多选型和设计时要考虑的相关问题。该标准也说明了选择过电压保护设备的各种问题。标准的第一部分详述了浪涌保护的基本原理和选择浪涌保护器时的各种相关参数（第3、4和5节）。简述之后就是应用指南，一步步介绍在选型前怎样评估应用程序（第6.1节）。下图是评估中最重要问题的概览：
选择安装浪涌保护器时，首先要考虑电网的设计（例如：TN-S系统，TT系统，IT 系统等）。浪涌保护器的安装位置也要考虑，它的放置位置与被保护设备间的距离要合适。如果浪涌保护器放置得离被保护设备太远了，那就不能确保被保护设备得到有效保护；如果太近了，设备和浪涌保护器之间会产生振荡波，而这样，即使设备被认为是被保护的，会在被保护设备上产生巨大的过电压。 仅因为正确安装浪涌保护器是个简单问题，导致许多浪涌保护器安装位置设计不合理。安装浪涌保护器时，首先确保它被放置在被保护设备的入口处；第二要正确安装浪涌保护器的接地线；第三连接浪涌保护器的电缆要尽可能的短。根据此标准（一般来说），连接电缆的电感一般是1μH/m左右。所以设计该系统时，记得连接电缆要包含火线和接地线。
低压电源系统浪涌保护器设计依据（节选） 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010） 第4.3.6条 4、在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于 2.5 kV。每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时应取等于或大于 12.5 kA。 5、当 Yyn0型或 Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，应在变压器高压侧装设避雷器；在低压侧的配电屏上，当有线路引出本建筑物至其他有独自敷设接地装置的配电装置时，应在母线上装设Ⅰ级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时冲击电流应取等于或大于 12.5 kA；当无线路引出本建筑物时，应在母线上装设Ⅱ级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的标称放电电流值应等于或大于 5 kA。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于 2.5 kV。 6、低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设I级实验的电涌保护器，以及配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处，并在低压侧配电屏的母线上装设I级实验的电涌保护器时，电涌保护器每一保护模式的冲击电流值，当电源线路无屏蔽层时可按本规范式（4.2.4-6）计算，当有屏蔽层时可按本规范式（4.2.4-7）计算，式中的雷电流应取等于150kA。 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB050343-2012） 第5.4.3条电源线路浪涌保护器的选择规定： 3、进入建筑物的交流供电线路，在线路的总配电箱等LPZOA 或LPZOB 与LPZ1 区交界处，应设置Ⅰ类试验的浪涌保护器或Ⅱ类试验的浪涌保护器作为第一级保护;在配电线路分配电箱、电子设备机房配电箱等后续防护区交界处，可设置Ⅱ类或Ⅲ类试验的浪涌保护器作为后级保护;特殊重要的电子信息设备电源端口可安装Ⅱ类或Ⅲ类试验的浪涌保护器作为精细保护。使用直流电源的信息设备，视其工作电压要求，宜安装适配的直流电源线路浪涌保护器。 4、浪涌保护器设置级数应综合考虑保护距离、浪涌保护器连接导线长度、被保护设备耐冲击电压额定值Uw 等因素。各级浪涌保护器应能承受在安装点上预计的放电电流，其有效保护水平Up/f应小于相应类别设备的Uw 。 5、LPZO 和LPZ1 界面处每条电源线路的浪涌保护器的冲击电流Iimp，采用当采用非屏蔽线缆时按公式(5.4.3- 1)估算确定;当采用屏蔽线缆时按公式
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
以下是电源系统SPD选择的要点： 欧阳学文 1、根据被保护线路制式，例如：单相220V、三相 220/380V TNC/TNS/TT等，选择合适制式SPD 2、根据被保护设备的耐冲击电压水平，选择SPD的电压保护水平Up。一般终端设备的耐冲击电压1.5kV，具体可参照GB 503435.4。Up值小于其耐冲击电压即可。 3、根据线路引入方式，有无因直击雷击中而传到雷电流的风险，选择一级或者二级SPD。一级SPD是有雷电流泄放参数的10/350波形的。 4、根据GB 500576.3.4里的分流计算，计算线路所需的泄放电流强度，选择合适放电能力的SPD，需要SPD标称放电电流参数大于线路的分流电涌电流即可。 至于型号，不同厂家型号不一，没什么参考价值。建议选择知名品牌，现在防雷市场鱼龙混杂，不要贪图便宜而使用劣质产品。 浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴 设计原理
在最常见的浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，用来转移多余的电压。如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起。MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料，由两个半导体连接着电源和地线。 这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之，当电压超过该特定值时，电子运动会发生变化，半导体电阻会大幅降低。如果电压正常，MOV会闲在一旁。而当电压过高时，MOV可以传导大量电流，消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线，火线电压会恢复正常，从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式，MOV仅转移电涌电流，同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说，MOV的作用就类似一个压敏阀门，只有在压力过高时才会打开。 另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同——它们将多余的电流从火线转移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现
（1）考察建筑物所处地理位置及供电进线方式 首先要了解建筑物的环境及供电进线是架空或埋地，目的是选择浪涌保护器的通流容量。 推荐选择第一级浪涌保护器的最大通流量应大于以下标准值： 高山站（架空进线）：100KA（8/20μs）或12.5KA（10/350μs） 郊区（架空进线）：60KA（8/20μs）或12.5KA（10/350μs） 城市内（埋地进线）：40KA（8/20μs） 第二级浪涌保护器的最大通流量应选择大于20~40KA（8/20μs）； 第三级浪涌保护器要求的最大通流容量应大于10~20KA（8/20μs）。 （2）检查建筑物内供电系统的类别 ?单相、三相及直流供电系统 在220V单相供电系统中，只需选用两片保护模块组合。如FRD-20-2A，FRD-40-2A。在380V三相供电系统中，则需根据不同的供电接地系统选择三片或四片保护模块组合。在直流供电系统中，需要根据直流电压值来选择浪涌保护器，浪涌保护器的最大持续工作电压（Uc）值在直流电压值的1.5倍~2.2倍之间选取。一般只需选用两片保护模块组合，如FRD-20-2A-DC（48），FRD-40-2A-DC（48）。
首先要搞清楚防雷器用在什么地方，按照GB18802.1三级防雷保护原理，电源和设备所需要的保护措施被分为三个等级。在建筑物进线柜安装第一级防雷器，选择相对通流容量大的T1级电源防雷器，波形为10/350us，冲击放电电流Iimp为12.5kA~50kA；然后在下属的区域配电箱处安装二级电源防雷器，波形8/20us，最大放电电流为Imax为40KA，最后在设备前端安装三级电源防雷器，波形为8/20us，最大放电电流20kA。 其次是供电系统的类别，建筑物内的供电系统是单相供电还是三相供电，单相供电系统需要选择2P电源防雷器，TT系统选择3P+1的电源防雷器，TN-C三相四线系统选择3P 电源防雷器，TN-S三相五线系统选择4P电源防雷器。 下面是防雷器的几个重要参数： （1）标称电压Un：被保护系统的额定电压，在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护器的类型，它标出交流或直流电压的有效值。 （2）最大持续工作电压Uc：长久施加在保护器的指定端，而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压值。 （3）标称通流容量In：给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击10次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。 （4）最大放电电流Imax：给保护器施加波形8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。 （5）冲击放电电流Iimp：给保护器施加波形10/350μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。 （6）电压保护级别Up：保护器在下列测试中的最大值：1KV/μs斜率的跳火电压；额定放电电流的残压。
深圳市安普迅通信技术有限公司是专业的spd浪涌保护器生产厂商，主要的防雷系列有：AX电源防雷箱，AM电源防雷模块、ASspd浪涌保护器、AR天馈浪涌保护器、AJ监控系统三合一(二合一)集成浪涌保护器、防雷插座（排插），千兆网浪涌保护器，POE以太网供电浪涌保护器，并对外提供OEM等。 交流电源spd浪涌保护器 交流电源spd浪涌保护器适用范围 ·交流电源防雷模块适用于配电室、配电柜、开关柜、交直流配电屏等系统的电源保护；·建筑物内有室外输入的配电箱、建筑物层配电箱； ·用于低压( 220/380V AC)工业电网和民用电网； ·在电力系统中，主要用于自动化机房、变电站主控制室电源屏内三相电源输入或输出端。命名规则 AM系列交流电源spd浪涌保护器的型号命名规则
保护方式 保护方式 三相 L1,L2,L3,N—PE 三相 L1,L2,L3—N,N—PE (3+1电路) 单相 L,N—PE； 单相 L—N, N—PE；(1+1电路) 代号 A B C D 产品性能参数及特点 性能特点 ·通流容量大，残压低，响应时间快； ·漏电流及变化率小； ·采用最新热脱离技术，彻底避免火灾； ·采用特殊冲击熔片，具有高可靠性； ·自带远程告警干接点，便于远程监控； ·具有工作故障指示，遥信告警功能； ·采用温控保护电路，内置热保护，短路故障自动脱离装置； · 3+1保护模式(L-N， N-PE)，特别适合电网差的地区使用； ·采用标准模块化设计，安装简单，维护方便； ·核心元件采用国际知名品牌，性能优异，工作稳定可靠； ·可以实现凯文接线；结构严谨，安装方便，维护简单； ·工艺考究，能在酸、碱、尘、盐雾及潮湿等恶劣环境下长期工作。 主要技术参数 型号AM100A AM80B AM60C AM40D
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。
电涌保护器的选择过程及安装方式 摘要文章简述了为防护雷击电磁脉冲（电涌）对信息系统造成干扰破坏，在设计中如何选择电涌保护器（ＳＰＤ），及在选择使用电涌保护器时涉及的几个主要步骤。 关键词雷击电磁脉冲电涌电涌保护器（ＳＰＤ）选择过程安装全球每年因雷电灾害造成的人员伤害、财产损失不计其数，引起火灾、爆炸、信息系统瘫痪的事故频繁发生。因此对雷电的危害必须有充分认识，对雷电的危害种类加以区分，才能有效地防止灾害的发生。雷电的破坏除了直接雷的破坏外，还有感应雷的破坏、雷电波侵入引起的破坏等。 ------------------------ 对于防护直接雷的破坏我们已有比较成熟的方法。随着社会经济和科学技术的发展，电子设备及微电子设备得到广泛的应用，我们在注意预防直接雷引起破坏的同时，还必须注意预防感应雷及雷电波侵入产生电 涌引起的破坏。 电涌是微秒量级的异常大电流脉冲，它可使电子设备受到瞬态过电流 电压的破坏。每年半导体器件的集成化都在提高，元件的间距在减小，半导体的厚度在变薄，这使得电子设备受瞬态过电流 电压破坏的可能性越来越大。如果一个电涌导致的瞬态过电压超过一个电子设备的承受能力，那么这个设备或者被完全破坏，或者寿命大大缩短。 雷电是导致电涌最大的原因。 电涌保护器的防雷电是把因雷电感应而窜入电力线、信号传输线的高电压限制在一定的范围内，保证用电设备不被击穿。加装电涌保护器可把电器设备两端实际承受的电压限制在允许范围内，以起到保护设备的作用。 １．４高层建筑 取两种情况分析： （１）Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４＋Ｃ５＝１．０＋２．０＋１．０＋１．０＋１．５＝６．５Ｎｃ＝０．０００８９ （２）Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４＋Ｃ５＝１．０＋３．０＋３．０＋１．０＋１．５＝９．５Ｎｃ＝０．０００６１ １．５本次工程为高层建筑物 取Ｎｃ＝０．０００６１ 根据地区雷电日Ｔｄ按公式（２）决定地区雷击频度Ｎｇ Ｎｇ＝０．０２４Ｔｄ１．３＝０．０２４×３５．１１．３次 ｋｍ２年（２） ＝２．４５次 ｋｍ２年 式中雷电日按南京地区Ｔｄ＝３５．１ 根据地区雷击频度Ｎｇ和建筑物等效接闪面积Ａｅ按公式（３）决定建筑物年平均接闪次数Ｎ： Ｎ＝ＫＡｅＮｇ次 年（３） 其中Ｋ为地形校正系数：一般情况取１；旷野孤立的建筑取２；金属屋面的砖木结构建筑物取１．７；河边、湖边、山坡下，山地中土壤电阻率较底处，底下水露头处，土山顶部，山谷风口，特别潮湿的建筑物取１．５。 Ａｅ为建筑物等效接闪面积ｋｍ２； 当建筑物高度Ｈ＞１００ｍ时 Ａｅ＝［ＬＷ＋２（Ｌ＋Ｗ）Ｈ＋πＨ２］×１０－６（４） 当建筑物高度Ｈ＜１００ｍ时 Ａｅ＝［ＬＷ＋２（Ｌ＋Ｗ）Ｄ＋πＤ２］×１０－６（５）
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12.5kA~50kA；然后在下属的区域配电箱处安装二级电源防雷器，波形8/20us，最大放电电流为Imax为40KA，最后在设备前端安装三级电源防雷器，波形为8/20us，最大放电电流20kA。 其次是供电系统的类别，建筑物内的供电系统是单相供电还是三相供电，单相供电系统需要选择2P电源防雷器，TT系统选择3P+1的电源防雷器，TN-C三相四线系统选择3P电源防雷器，TN-S三相五线系统选择4P电源防雷器。 下面是防雷器的几个重要参数： （1）标称电压Un：被保护系统的额定电压，在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护器的类型，它标出交流或直流电压的有效值。 （2）最大持续工作电压Uc：长久施加在保护器的指定端，而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压值。 （3）标称通流容量In：给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击10次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。 （4）最大放电电流Imax：给保护器施加波形8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。 （5）冲击放电电流Iimp：给保护器施加波形10/350μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。 （6）电压保护级别Up：保护器在下列测试中的最大值：1KV/μs斜率的跳火电压；额定放电电流的残压。 加空开（或熔断器）的目的只是保护浪涌保护器不被持续由过电压导致的过电流损坏，所以你加的空开小于等于浪涌也可以，但要大幅高于浪涌保护器约几十毫安的额定放电电流（MOV 材质的浪涌保护器有弱放电现象
以下是电源系统SPD选择的要点： 1、根据被保护线路制式，例如：单相220V、三相220/380VTNC/TNS/TT等，选择合适制式SPD 2、根据被保护设备的耐冲击电压水平，选择SPD的电压保护水平Up。一般终端设备的耐冲击电压1.5kV，具体可参照GB50343-5.4。Up值小于其耐冲击电压即可。 3、根据线路引入方式，有无因直击雷击中而传到雷电流的风险，选择一级或者二级SPD。一级SPD是有雷电流泄放参数的10/350波形的。 4、根据GB50057-6.3.4里的分流计算，计算线路所需的泄放电流强度，选择合适放电能力的SPD，需要SPD标称放电电流参数大于线路的分流电涌电流即可。 至于型号，不同厂家型号不一，没什么参考价值。建议选择知名品牌，现在防雷市场鱼龙混杂，不 ? 的元件，MOV 作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7. ?抑制二极管的技术参数主要有： （1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。 （3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。