說(shuō)到電涌保護(hù)器，想必大部分電氣人員都不陌生了。但是如果說(shuō)到電涌保護(hù)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(wèn)三不知的。我們都知道電涌保護(hù)器，簡(jiǎn)稱(chēng)(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(duì)間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時(shí)過(guò)壓的電涌進(jìn)行保護(hù)，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(hù)的要求，具有相對(duì)相，相對(duì)地，相對(duì)中線，中線對(duì)地及其組合等保護(hù)模式。

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

? 01 電涌保護(hù)器的功能與應(yīng)用：

① SPD的功能是通過(guò)泄放電涌電流來(lái)限制電涌電壓。

② SPD主要是用來(lái)限制雷電引起的瞬態(tài)過(guò)電壓，即雷電電涌，也可限制一部分的操作過(guò)電壓。雷電電涌可以沿電源或信號(hào)進(jìn)線侵入，可以由于雷擊時(shí)地電位升高反擊而來(lái)，可以由于雷擊建筑物本身或附近的磁場(chǎng)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?yàn)楸芾揍槦o(wú)法防止雷電感應(yīng)和電涌沿線侵入，實(shí)際的接地裝置難以防止反擊。特別是如果建筑物內(nèi)有價(jià)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(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估后，并考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，不僅考慮直接損失，而且考慮間接損失（對(duì)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(guò)電壓的類(lèi)型：

過(guò)電壓可以分為：

① 雷電引起的高頻脈沖大氣過(guò)電壓（MHz，1至100微秒）。

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

③ 電路故障引起的工頻過(guò)電壓(50Hz，持續(xù)時(shí)間約0.03至1秒)，為高能量長(zhǎng)波。

④ 電涌保護(hù)器主要保護(hù)其中的大氣過(guò)電壓，對(duì)部分操作過(guò)電壓有一定的保護(hù)作用。

⑤ 據(jù)美國(guó)和德國(guó)的研究，大部分操作過(guò)電壓(電涌)的電壓峰值不高（多數(shù)在3KV左右，很少會(huì)超過(guò)6KV），能量沒(méi)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(guò)電壓(電涌)。但是在靠近電氣設(shè)備操作十分頻繁的地點(diǎn)（如電梯控制中心和有電容補(bǔ)償?shù)哪妇€），應(yīng)該提高其最大持續(xù)運(yùn)行電壓，至少要求Uc ＞1.45Uo。

? 03 操作過(guò)電壓定義及產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因：

① 隨著電力系統(tǒng)中斷路器或隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)的兩觸頭間產(chǎn)生的過(guò)電壓，稱(chēng)為操作過(guò)電壓。

② 產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因，是由于電力系統(tǒng)的許多設(shè)備都是儲(chǔ)能元件，在斷路器或隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)斷的過(guò)程中，儲(chǔ)存在電感中的磁能和儲(chǔ)存在電容中的靜電場(chǎng)能量發(fā)生轉(zhuǎn)換、過(guò)渡的振蕩過(guò)程，由振蕩而引起過(guò)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(hù)區(qū)，該區(qū)內(nèi)各類(lèi)物體都可能遭到雷擊，電場(chǎng)、磁場(chǎng)沒(méi)有衰減，屬于完全暴露的不設(shè)防區(qū)。實(shí)際上

是建筑物屋頂避雷針保護(hù)范圍以外的空間。

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

防區(qū)。實(shí)際上是建筑物屋頂避雷針保護(hù)范圍以?xún)?nèi)的空間。

③ LPZ1為第一雷電屏蔽防護(hù)區(qū)，該區(qū)內(nèi)各類(lèi)物體不可能遭到雷擊，本區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)得到初步的衰減。實(shí)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(jìn)行保護(hù)。

④ LPZ2為第二雷電屏蔽防護(hù)區(qū)，該區(qū)內(nèi)各類(lèi)物體也不可能遭到雷擊，本區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)得到進(jìn)一步的衰減。實(shí)際上建筑

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

⑤ LPZ3為設(shè)置的更高級(jí)雷電屏蔽防護(hù)區(qū)，實(shí)際上在機(jī)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(tīng)到雷聲的就算一個(gè)雷暴日。某一地區(qū)雷電活動(dòng)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(lái)衡量。此外，也有用雷暴小時(shí)來(lái)衡量雷電活動(dòng)的頻繁程度的（我國(guó)大部分地區(qū)一個(gè)雷暴日約折合三個(gè)雷暴小時(shí)）。

② 山地雷電活動(dòng)較平原頻繁，我國(guó)南方某些地區(qū)每年最多的雷暴日高達(dá)100～130日，一般也在80日以上；華中地區(qū)約40～80日；長(zhǎng)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(guò)15日者稱(chēng)為少雷區(qū)，超過(guò)40日者稱(chēng)為多雷區(qū)。

? 06 電涌保護(hù)器中的一級(jí)測(cè)試、二級(jí)測(cè)試的界定：

按照IEC61643-11的標(biāo)準(zhǔn)：

① Class 1 test：是指用標(biāo)稱(chēng)放電電流In 1.2/50μs沖擊電壓和最大沖擊電流Iimp進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。

② Class 2 test：是指用標(biāo)稱(chēng)放電電流In 1.2/50μs沖擊電壓和最大沖擊電流Imax進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。(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(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，復(fù)合波由沖擊發(fā)生器產(chǎn)生。

④ In 標(biāo)稱(chēng)放電電流：這是未損壞時(shí)電涌保護(hù)器可以通過(guò)的8/20μs波形的電流峰值(20次)。

⑤ Imax最大沖擊電流：電涌保護(hù)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(shí)間為8微秒，從發(fā)生至下降到其峰值50%的時(shí)間為20微秒。

② 1.2/50微秒標(biāo)準(zhǔn)電壓波：雷電過(guò)電壓從發(fā)生到峰值的時(shí)間為1.2微秒，從發(fā)生至下降到其峰值50%的時(shí)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(shí)電涌保護(hù)器可以通過(guò)20次（8/20微秒）的電流值。

② Imax為最大放電電流，電涌保護(hù)器只能通過(guò)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(yùn)行電壓。

⑤ Up表示電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平等級(jí)（2.5-2-1.8-1.5-1.2-1KV），它與In相對(duì)應(yīng)。在標(biāo)稱(chēng)放電電流In作用期間測(cè)量電涌保護(hù)器兩端的最大電壓。

⑥ Uc為最大持續(xù)運(yùn)行電壓，能加在電涌保護(hù)器兩端不會(huì)引起電涌保護(hù)器特性變化和激活保護(hù)元件的最大電壓，等于電涌保護(hù)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(lèi)：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(hù)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(gè)重要參數(shù)，采用8/20微秒波形試驗(yàn)僅通過(guò)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(kāi)關(guān)型SPD的一個(gè)重要參數(shù)，采用10/350微秒波形試驗(yàn)僅通過(guò)1～2次（IEC是1次）值。

? 10 新增加的“電涌保護(hù)器”術(shù)語(yǔ)：

① 殘壓Ures：指雷電流通過(guò)SPD時(shí)兩端出現(xiàn)的最大電壓，和電壓保護(hù)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(jí)試驗(yàn)的SPD試驗(yàn)。

③ I級(jí)試驗(yàn)的特征能量W/R：沖擊電流Iimp流過(guò)1歐姆單位電阻時(shí)消耗的能量，它等于電流平方對(duì)時(shí)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(kāi)續(xù)流值：SPD本身能斷開(kāi)的預(yù)期短路電流。

? 11 電涌保護(hù)器的選擇配合原則及步驟：

（1）電涌保護(hù)器的選擇配合原則

① 基本原則：Us.max＜Up＜Uchoe。

② Up過(guò)高原則

如果進(jìn)線端電涌保護(hù)器P1的Up比被保護(hù)負(fù)荷的沖擊耐壓高，或者進(jìn)線保護(hù)電涌保護(hù)器的Imax為65KA或40KA，則需要在

負(fù)荷處附加Imax為8KA或10KA的二級(jí)電涌保護(hù)器P2。

③ 15米原則

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

④ 10米原則

電涌保護(hù)器P2安裝在P1的下游，通常P2的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)（Imax、In等）都比P1小。如果它與P1安裝得過(guò)近，P2有可能比P1更早動(dòng)作，從而要承受本應(yīng)由P1承受的高能量。因?yàn)楦哳l波在電纜中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓與電纜長(zhǎng)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(guò)電壓，以使盡可能多的能量被P1釋放，通過(guò)增加P1和P2之間的接線長(zhǎng)度加大P1和P2間的高頻阻抗來(lái)達(dá)到目的。上下級(jí)電涌保護(hù)器P1、P2間的線纜長(zhǎng)度要求大于10米。

⑤ 接線盡可能短原則(50cm原則)

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

（2）選擇電涌保護(hù)器需要遵循的步驟

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

② 根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的Uchoe確定電涌保護(hù)器的Up。

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

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

? 12 3P、3P+N與4P的應(yīng)用：

① 4P的SPD響應(yīng)時(shí)間快，殘壓低。

② “3P+N”實(shí)現(xiàn)了差模保護(hù)，對(duì)地絕緣電阻大，漏電流小，供電系統(tǒng)故障時(shí)，電涌保護(hù)器仍安全。

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

? 13 間隙型電涌保護(hù)器的安裝位置要求：

要注意這類(lèi)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(duì)機(jī)箱中其他元器件的影響，注意SPD外殼對(duì)機(jī)箱的絕緣，還有SPD動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)問(wèn)題等等。

? 14 電涌保護(hù)器的連接導(dǎo)線最小截面積選取：

▲ 電涌保護(hù)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(hào)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(hù)器的上口進(jìn)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(guò)電涌保護(hù)器的涌流大于其Imax，電涌保護(hù)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(huì)引起電涌保護(hù)器的老化，加上漏電流的原因，電涌保護(hù)器可能過(guò)熱老化壽命終止，斷路器的熱保護(hù)系統(tǒng)在電涌保護(hù)器達(dá)到最大可承受熱量前動(dòng)作斷開(kāi)電涌保護(hù)器。

② 對(duì)所配斷路器的要求：

在標(biāo)稱(chēng)放電電流下施加20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的8/20微秒和1.2/50微秒測(cè)試脈沖時(shí)，斷路器不脫扣。電涌保護(hù)器故障后造成接地短路時(shí)斷路器要能夠可靠動(dòng)作。

③ 斷路器的選型：

電涌保護(hù)器每極都必須設(shè)置保護(hù)，例如1P+N的電涌保護(hù)器必須用2P的斷路器保護(hù)；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(hù)選擇熔斷器和斷路器作為浪涌保護(hù)器的后備保護(hù)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(gè)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?huì)造成缺相運(yùn)行，且斷點(diǎn)可視。如果客戶(hù)選擇熔斷器作為浪涌保護(hù)器的后備保護(hù)，建議選擇有指示的熔斷器。

（3）浪涌保護(hù)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(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)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(duì)電壓保護(hù)水平Up的影響；

④ 與上級(jí)斷路器的選擇性。

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