电涌保护器SPD选择和使用

佚名文章本站点击数：1004 更新时间：2008-1-3低压配电系统中电涌保护器的选择及安装近年来，随着现代化水平的不断提高，民用建筑物内安装的电子信息设备和计算机设备越来越多，电子信息设备一般工作电压较低，耐压水平也很低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，因此设有信息系统设备的民用建筑物，除应考虑防直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲的防护措施。

建立完善的雷电浪涌过电压保护措施是电气工程设计的重要组成部分，为此本文提出了在实际工程中，如何根据被保护建筑物的特点选择电涌保护器，如何根据低压电源系统的不同形式安装电涌保护器及有关的注意事项。

可供工程设计人员实际应用中参考。

1 .电涌保护器（英文缩写为SPD以下简称SPD）的分类（1）开关型SPD,又称雷电流避雷器，这种SPD在没有电涌时为高阻抗, 但一旦响应电压电涌时其阻抗就突变为低值，用作这种非线性装置的常见例子有放电间隙，气体放电管，闸流晶体管（可控硅）及三端双向可控硅开关。

这类SPD有时称为克罗巴型SPD（2）限压型SPD,这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但随着电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，用作这类非线性组件的例子是压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时称为箝压型SPD（3）联合型SPD这种SPD由电压开关型部件和限压型部件联合组装在一起，根据二者的联合参数和应用电压特性可组合装成具有电压开关、限压或这两种特性兼有的联合型SPD。

2. SPD的主要性能、指标（ 1 ）最大持续运行电压Uc：可以持续施加于电涌保护器的最大交流有效值电压或最大直流电压，等于电涌保护器的额定电压。

（2）冲击电流Iimp：用于电源的第一级保护SPD反映了SPD的耐直击雷能力（采用□波形）。

包括幅值电流Ipeak和电荷Q,其值可根据建筑物防雷等级和进入建筑物的各种设施（导电物、电力线、通讯线等）进行分流计算。

（3）标称放电电流In ：流过SPD的—电流波的峰值电流，用于对SPD做II级分类实验或做I级分类实验的预处理。

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。

电涌保护器SPD的主要参数及选用什么是电涌保护器SPD？电涌保护器，又称为避雷器，是用于保护电气设备不受过压的影响，确保电气设备正常运行的一种保护设备。

SPD全称为Surge Protective Device，即电涌保护器。

电涌保护器是一种电气保护装置，主要用于保护电气设备，防止因外部电压骤变或雷电等因素造成的过电压袭击。

电涌保护器SPD的主要参数电涌保护器SPD的主要参数有：额定电压顾名思义，额定电压是指电涌保护器能承受的最大额定电压。

额定电压一般分为三个级别：低压、中压和高压，分别对应着0-1000V、1000-10,000V和10,000-100,000V的范围，同时，不同的额定电压对应不同的额定放电电流。

额定放电电流额定放电电流是指在电涌保护器工作时，所放电的电流强度，同时也代表着电涌保护器的放电能力。

额定放电电流越大，则代表着电涌保护器的防雷性能越强，但是也需要考虑到保护装置和所保护的设备适配的问题。

保护模式保护模式是指电涌保护器用来保护的设备类型，常用的保护模式包括电缆入口保护、电缆出口保护、数据线输入输出保护等等。

在购买电涌保护器时，需要选择与所保护设备类型相匹配的电涌保护器。

容性容性是指电涌保护器的额定容量，常用的单位为nF或μF。

通过增加容性，可以使电涌保护器具备更强的防护能力，能抵御更强的雷电电流。

但是需要注意，过大的容性可能会影响到设备的正常运行，同时也可能降低电涌保护器的额定电流。

如何选用电涌保护器SPD？在选用电涌保护器SPD时，需要根据实际情况进行选择，一般需要考虑以下几点：设备类型不同的设备类型对应不同的保护模式，需要根据所要保护的设备类型来选择相应的电涌保护器。

需要保护的电压需要根据所要保护的电压范围来选择电涌保护器的额定电压。

需要保护的电流需要根据所要保护的电气设备的额定电流来选择电涌保护器的额定放电电流。

工作环境在选用电涌保护器时，需要考虑到设备的工作环境，如温度、湿度、海拔等因素。

低压电源电涌保护器（SPD）的选择和安装方法低压电源电涌保护器（SPD）的选择和安装方法北京市避雷装置安全检测中心王凤山宋海岩1 问题的提出近些年来，为了防御雷电对电气、电子设备的危害和保障人身安全，人们比较注意对供电系统进行雷电过电压（电流）的防护，不少防雷公司为用户低压电源系统安装了电涌保护器，与其它防雷措施结合在一起进行综合防护，避免或减少了雷电灾害造成的损失。

但是，目前对采用哪种类型的电源电涌保护器、安装位置及数量，防雷界持有不同的看法，在所发布的各种防雷技术规范也不统一，我国在供电系统的接地方式在新、旧建筑物中用电设备的特殊性等也不相同。

这些问题的存在，使防雷设计、施工者和检测工作者在实际工作中带来了一定的困难。

为此，本文试图根据IEC、GB等有关标准，对如何选择和安装低压电源电涌保护器，提出我们的意见和建议，以供参考。

2 Ⅰ级分类试验电源电涌保护器（SPD）的选用条件2.1 Ⅰ级分类试验的电流波形：按IEC的定义，Ⅰ级分类试验是用标称放电电流In、1.2/50μS冲击电压和最大冲击电流Iimp所做的试验。

最大冲击电流在10ms内通过的电荷Q(As)等于幅值电流Ipeak(kA)的二分之一，即Q(As)=0.5Ipeak(kA)。

按其定义，Ⅰ级分类试验的电流波形应为10/350μs。

IEC 61312-3：2000、IDT中规定：从LPZ0A穿入LPZ1的线路承载着局部雷电流，SPD(Ⅰ级分类试验)在此界面上将这些局部雷电流大部分被分流。

因此，Ⅰ级分类试验的电涌保护器(SPD)是为防御直击雷的雷电流而使用的。

2.2 Ⅰ级分类试验电源电涌保护器（SPD）的使用场所根据上述分析，明确了Ⅰ级分类试验电源电涌保护器（SPD）的波形和防御对象，确定其使用场所如下：（1）供电系统所在的建筑物有防直击雷装置的供电电源的进线处。

（2）邻近建筑物有防直击雷装置，并与本建筑物采用电力线连通时，本建筑物供电电源的进线处。

电涌保护器SPD后备保护器的选择背景随着科技的发展，人类使用电子设备的场景越来越多，但是电子设备面临着很多的风险。

其中之一就是来自电力系统的电涌，这是一种短时间内电压急剧上升并迅速降落的瞬间电压波动，它会给电子设备造成很大的损害。

为了保护电子设备，电涌保护器处于一定的重要位置不可替代。

SPD后备保护器SPD（Surge Protective Device）是电涌保护器的一种，在很多的应用场景都有使用。

虽然SPD可以为电子设备提供良好的保护，但是还存在着一些风险。

在SPD故障或是被电涌击穿后，需要及时更换，但是在SPD更换后，对于一些因为故障或者其他原因无法及时更换的设备，其电涌保护功能就无法获得保障。

为了解决这个问题，我们需要一种SPD后备保护器。

SPD后备保护器是在SPD故障后，仍然能够为设备提供一定的电涌保护，增加设备的可靠性和安全性。

选择SPD后备保护器需要考虑多种因素，下面将从以下三个方面进行分析。

电涌保护器的等级电涌保护器的等级根据其能够承受的电压等级来划分，从一级到四级，等级越高，所能承受的电压就越高。

一般情况下，我们会根据设备所需要的保护等级来选择电涌保护器的等级。

选择SPD后备保护器的时候，我们需要根据设备所需要的保护等级来选择对应的后备保护器等级。

例如，对于需要三级保护的设备，我们可以选择三级或以上的SPD后备保护器。

后备保护器的工作原理SPD后备保护器通常是由两个保护元件和一个检测电路组成。

两个保护元件一般选用小气体放电管（GDT）或者压敏电阻（MOV）。

当SPD被击穿后，待更换时，后备保护器通过检测电路会检测SPD 的状态，如果发现SPD故障，就会自动切换到后备保护器。

并且，后备保护器的保护元件会分别与电源和地相连，从而为设备提供电涌保护。

SPD后备保护器的选购建议在购买SPD后备保护器的时候，我们需要综合考虑设备所需的保护等级、后备保护器的等级和工作原理等因素。

1.首先，我们需要了解设备的保护等级，才能正确选择SPD后备保护器的等级。

防雷工程中电涌保护器（SPD）的选用分析摘要：现阶段，高集成度的电子信息系统为人类的发展带来了巨大的便利，但是由于闪电过电压与电网的瞬态过电压及操作过电压等因素，给电涌保护器的安全工作带来了很大的威胁。

因此，研究防雷工程中电涌保护器（SPD）的选用具有重要意义。

下面本文就对此展开探讨。

关键词：防雷工程；电涌保护器（SPD）；选用1 防雷工程的重要价值1.1 有助于减小雷电对电气设备产生的影响随着工业进程的加快，对电力的需求越来越多，由于外网的电能不能直接使用，需要供配电，所以电力供配电也比较多。

同时，对于电力系统的雷电防护难度也在不断增加，通过防雷接地技术的合理设计，可以在一定程度上减少雷电损害对整体电力系统的影响，并避免雷电损害对相关人员的生命安全和电力设备的运行带来的威胁。

所以，在电气设计及安装过程中，采用合适的防雷接地技术，可以更好地控制雷电损害所造成的影响，对电力系统产生更优异的保护作用，确保供配电设备能够更安全、平稳地发挥作用。

1.2 有助于保障电气系统运行的稳定性在进行电气工程的时候，会使用到了多种电气设备，随着新项目的建成，电子设备种类也变得更加繁多，这就造成了对电子信息系统的管理要求更高，也表现出了一定的复杂性。

此外，在电子信息系统中，对系统接地方式的选择，可以确保电力输送的具体效果和质量，从而推动电力系统和相关设备更加长期、稳定的发展，可以提供更加稳定的电力资源。

1.3 保护人员及财产安全在防雷工程施工过程中，如何进行防雷工作是关键问题，如果将闪电所产生的强电带到了地下，这就涉及到了接地的相关措施，需要根据具体工程中的实际情况及时处理，具体到电子设备安装、防雷接地技术的合理运用。

用正确的操作保障生命健康和财产安全。

施工人员的技术、先进的设备在电子设备安装中日益凸显其重要性，特别是在电子工程结构形式多元化的时代，对于电子工程的安装产生了更大的难度，对施工技术人员提出了更多的要求，所以电子设备要重视技术人才的培养，针对防雷技术进行专项研究，将雷击事故减小到最低。

低压配电柜上SPD的选择和安装为防止或减少雷击电涌或暂时过电压造成低压配电柜设备的损坏，一般安装电涌保护器，即SPD，本文将列述SPD的选择与配置要点及安装方式。

标签低压配电柜；SPD；参数SPD，又名电涌保护器，是目前在限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件，也被称为“避雷器”或“过电压保护器”。

一般用于防止和减少建筑物雷击或暂时过电压造成的低压电气设备的损坏，尤其是在建筑物内低压配电柜上安装SPD，以防止与减少雷击等问题。

国际标准中，对共用接地系统、信息系统的等电位连接、特殊装置或场所的等电位联结、SPD安装都有要求与规范标准。

1 SPD的选择用于低压配电器的SPD可分为电压开关型SPD、限压型SPD、组合型SPD 等三大类，这三类SPD的型式试验也对应地分为Ⅰ级Iimp、Ⅱ级In和Imax、Ⅲ级Uoc，其是Ⅰ级试验中的冲击电流使用波形为10/350µs，是首次雷击的雷电流参数，已被IEC（国际电工委员会）和GB50057所采用。

除此之外，SPD还可按使用地点、是否可接触、安装方式、脱离器的情况、有无串联阻抗等条件对其进行分类。

1.1 SPD的性能参数1.1.1 最大持续运行电压Uc：SPD的额定电压，可以持续加在SPD上，不会使SPD动作的最大交流电压有效值或直流电压值，这一数值是根据SPD所在的低压配电柜型式和供电质量来进行选择的，如果选低了会出现经常性误动作，对配电柜系统产生一定的影响，反之则可能带来残压或电压保护水平偏高，使保持功能受到影响。

1.1.2 电压保护水平Up：SPD能起到限制电压的性能参数。

电压开关型的SPD为电压保护水平，简称保护电平；限压型SPD为残压，此值的选择主要是根据被保护电气线路和设备的绝缘耐冲击过电压额定值而言。

1.1.3 冲击电流Iimp、标称放电电流In：SPD必须能够承受预期通过冲击电流Iimp、标称放电电流In的雷电流，Iimp冲击电流Iimp值适用于Ⅰ型SPD，即电压开关型SPD；In标称放电电流则适用于Ⅱ级和Ⅲ级SPD，即限制级与组合级。

SPD选择原则：（1）在电源引入的总配电箱处应装设Ⅰ级实验的电涌保护器：电压保护水平U p≤2.5KV；当无法计算确定时，冲击电流I imp≥12.5KA当采用GB50057-2010表J1.2（P89）中的接线形式2（3P+N接线）时，N线和PE线间电涌保护器的冲击电流为：I imp≥12.5KAx4=50KA（三相系统）；I imp≥12.5KAx2=25KA（单相系统）常常采用接线形式1，即N线和PE线间电涌保护器的冲击电流为：I imp≥12.5KA一类、二类、三类防雷建筑均按此规定装设，详见规范4.2.4-9一类（P18），4.3.8-4二类（P25）,4.4.7-2三类（P29）条款。

（2）当Yyn0或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或外墙处，应在变压器高压侧装设避雷器，在低压侧的配电屏上也应装设电涌保护器。

a．当有线路引出本建筑物至其他独自敷设接地装置的配电装置时，应在母线上装设Ⅰ级实验的电涌保护器；电压保护水平U p≤2.5KV；当无法计算确定时，冲击电流I imp≥12.5KAb．当无线路引出本建筑物时应在母线上装设Ⅱ级实验的电涌保护器；电压保护水平U p≤2.5KV；当无法计算确定时，冲击电流I imp≥5KA；二类、三类防雷建筑均按此规定装设。

详见4.3.8-5二类（P25），4.4.7-2三类（P29）.（3）固定在建筑物上的节日彩灯，航空障碍标志灯等的配电箱应在开关的电源侧装设Ⅱ级实验的电涌保护器；电压保护水平U p≤2.5KV；标称放电电流In应根据具体情况计算确定，详见4.5.4-3（P32）二类防雷建筑物时，标称放电电流I n≥20KA；三类防雷建筑物时，标称放电电流I n≥15KA；屋顶风机配电箱内电涌保护器装设类同，只是电源开关一般为接通状态。

雷电流为高频电流，沿建筑物表面流走，屋顶配电线路分流电流很小，故采用Ⅱ级试验电涌保护器就可以了。

（4）靠近需要保护的设备处，即LPZ2区和更高处的界面处，当需要装设电涌保护器时，对电气系统宜选用Ⅱ级或Ⅲ级试验的电涌保护器；电涌保护器应与同一线路上游的电涌保护器在能量上配合，电涌保护器在能量上配合的资料应由制造商提供，若无此资料，Ⅱ级试验的电涌保护器应为：I n≥5KA，Ⅲ级试验的电涌保护器应为：I n≥3KA，详见6.4.5-2（P57）电涌保护器的电压保护水平的确定详见6.4.6（P57）（5）电子系统线路分金属线路和光缆两种情况按一类、二类、三类防雷建筑物分别装设不同类别的电涌保护器，详见一类4.2.4-11（P19）,二类12,4.3.8-7,8（P25），三类4.4.7-3,4（P29），即：金属线路分别选D1高能试验类型电涌保护器，短路电流分别为：2KA、1.5KA、1KA；光缆进线分别选B2类慢上升试验类型的电涌保护器，短路电流分别为：100A、75A、50A；这里的电子系统指敏感电子组合不见构成的系统。

第八章、电涌保护器(SPD)的选择和使用原则§8.1 SPD在低压配电系统的应用8.1.1 低压配电系统SPD基本功能电力系统无电涌时；SPD对其所应用的系统工作特性无明显影响；电力系统出现电涌时：SPD呈现低电阻，电涌电流通过SPD泄漏，把电压限制到其保护水平，电涌可能引起工频续流通过SPD;当电力系统出现电涌以后：SPD在电涌及任何可能出现的工频续流熄灭以后，恢复到高阻抗状态。

当电涌大于设计最大能量吸收能力和放电电流时，SPD可能失效或损坏。

SPD的失效模式分为开路模式和短路模式。

在开路模式下，被保护系统不再被保护，因为失效的SPD 对系统影响很小，所以不易被发现。

为保证下一个电涌到来之前，更换失效的SPD，就需要有一个指示。

在短路模式下，失效的SPD严重影响系统，系统中短路电流通过失效的SPD，短路电流导通时使能量过度释放可能引起火灾，如果被保护系统没有合适的装置将失效的SPD从系统中脱离，使用具有短路失效模式的SPD需配备一个合适的脱离器。

8.1.2 低压配电系统SPD正常使用条件正常使用条件包括：电力系统电压频率：频率在48Hz和62Hz之间的交流电源或直流电源；海拔高度：海拔不超过2O00m;使用和储存温度：正常范围为-5℃至＋40℃，极限范围为-40℃至＋70℃；室温下相对湿度：30％和90％之间。

8.1.3 低压配电系统SPD设计的类型SPD的主要保护元件分为两类：限压型元件：压敏电阻、雪崩二极管或抑制二极管等；开关型元件：空气间隙、气体放电管、晶闸管（可控硅整流器）、三端双向可控硅开关等。

基于这些元件，典型SPD设计分类如下：（见图5)纯电压限制型元件（图5a)：限制型SPD;纯电压开关型元件（图5b)：开关型SPD;说明：a限压型元件；b开关型元件；c限压型和开关型元件串联；d限压型和开关型元件并联。

图5 元件及组件示例——限压型和开关型元件组合（图5c和d)：复合型SPD。

电涌保护器的性能要求和使用原则引言SPD （Surge Protective Device ）是国际电工委员会（IEC ）标准中对电涌保护器的英文缩写。

过去国内大多数生产厂商使用避雷器、低压避雷器、电子防雷器等名称均不够准确，使用避雷器一词易与使用于高压供电系统的避雷器相混淆，特别是国家标准已颁布了避雷器的内容和设有专门的检测单位，它们主要应用于高压系统。

行业标准GA173把SPD 定名为防雷保安器是与国家制定电器安全标准的规定相矛盾的，该标准对使用“安全”一词有特定规定，不允许把“安全”及类似含意的词与某元件联用，而且SPD 除具备有防雷的功能外，还有抑制投切过电压的作用。

在IEC61312、IEC61643和IEC60364等相关标准中对SPD 性能和安装使用提出了一系列要求，简要归纳出要点，以供讨论。

一、SPD 的定义：在GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中，SPD 定名是过电压保护器：“用以限制存在于某两物体之间的冲击过电压的一种设备，如放电间隙，避雷器或半导体器具”。

近日标准起草人林维勇先生在为中国气象局组织起草的某标准草案讨论稿上郑重的将“过电压保护器”易名为“电涌保护器”，并以近期颁布的国际标准和美国标准做了更名的文字说明。

SPD 的定义应是，电涌保护器（SPD ）：用以限制瞬态过电压和引导电涌电流的一种器具，它至少应包括一种非线性元件。

这一观点将在林维勇先生执笔对GB50057-94局部修订条文征求意见稿中做为强制性国家标准出现。

二、SPD 的分类：SPD 可按几种不同方法进行分类：1．按使用非线性元件的特性分类：（设计电路拓朴）电压开关型SPD ：当没有浪涌出现时，SPD 呈高阻状态；当冲击电压达到一定值时（即达到火花放电电压），SPD 的电阻突然下降变为低值。

常用的非线性元件有放电间隙，气体放电管等。

开关型SPD 具有大通流容量（标称通流电流和最大通流电流）的特点，特别适用于易遭受直接雷击部位的雷电过电压保护。

国内S P D近十年来的市场规模⏹中国S P D行业2001-2004年市场整体年平均增长速度达不到25%；⏹2005-2006两年市场整体增长速度均超过40%的水平；可见在近两年的整体市场增长速度相比前几年显著加快，并且增长速度也较为稳定，2006年，中国电涌保护器市场规模在14亿元左右；⏹2007-2010年国内S P D产品市场年均增长速度已达到45%左右；⏹预计到2011年，中国S P D市场规模将可能达到六十多亿元。

S P D市场地理分布差异较大主要集中于东部经济发达雷击较频繁的南方地区，尤其是广东省、广西省、福建省、贵州省等省份，南方S P D厂商众多，竞争较为激烈，现在一些南方发达地区的二三级城市S P D的应用都已经比较普及；北方很多城市尚未开发，众多厂商在北方市场只重点开发了北京、天津、河北等北京周边地区，而东北、山西、内蒙，以及西部的大部分地区的S P D市场基本没有被开发出来。

S P D主要应用领域⏹电信、石油石化、铁路、建筑、自动化、交通、环境工程（如水处理）等领域；不同应用领域市场特点迥异，矿山、铁路、军队等应用领域对产品安全性要求高，而价格敏感度相对较弱，尽管单是铁路领域占S P D应用市场份额就接近10%，但目前没有那家厂商在中国铁路应用领域占据明显优势；⏹国外S P D品牌厂商近几年也试图对这几大领域将会持续关注，都在寻求市场介入。

⏹目前国产S P D主要应用于电信和建筑电气两大领域，也是国内大部分S P D厂商参与瓜分的领域；⏹在建筑电气领域，由于地方关系的影响因素较大，相对国外品牌企业来说客户开发会有一定难度；⏹在自动化领域由于市场门槛要求较高，目前只有少数国外主流品牌。

未来几年国内S P D市场发展前景分析国内市场将进一步被瓜分，各企业的市场份额会更加分散，几大品牌所占份额也将降低。

目前国内S P D市场主要由中光、思博、D E H N、雷安等十多家企业占领。