刘永兴

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

当今社会各种自然灾害频发，雷电就是其中之一;每年由于雷电产生的灾害都是相当多的，为什么雷电能有这么大的破坏力，因为雷电能够产生数十乃至一、二百千安的雷电冲击电流，这些冲击电流能够产生巨大的电磁效应、热效应和机械效应，这都对我们的生命财产造成了巨大伤害。为了减少和消除雷电对我们的伤害，需要综合防雷系统。SPD就是其中之一，下面我就简单的对SPD的选择进行阐述。

1 SPD的基本知识

电涌保护器(SPD)是一种可以限制瞬时电压涌动，释放电流入地的设备，使用电设备的电压涌动幅值降到安全水平。由GB 5005-2010建筑物防雷设计规范第6.2.1条对防雷区的划分，相应的防护由以下几种情况来确定:1)区域0A:建筑物外部，在避雷针保护半径外，会直接遭受雷击，无雷电电磁脉冲屏蔽(直击雷非保护区)。2)区域0B:建筑物外部，在避雷针保护半径内，不会直接遭受雷击，无雷电电磁脉冲屏蔽(直击雷防护区:外部防雷装置)。3)区域1:建筑物内部，能量较强的瞬态过程由开关电磁脉冲和雷击电流部分分量产生(浪涌电压保护区1)。4)区域2:建筑物内部，能量较弱的瞬态过程由开关电磁脉冲和静电放电产生(浪涌电压保护区2)。5)区域3:建筑物内部，无瞬态电流电压产生于干扰源外部，相互间可能产生影响的电流回路被屏蔽并分开布线(浪涌电压保护区3)。

2 SPD的分类和参数

2.1 SPD的基本分类

1)根据IEC 61643-1中将SPD分为三类:一类、二类、三类。2)SPD根据功能分为以下几种:电涌保护器(SPD);电压开关型SPD;电压限制型SPD;复合型SPD。3)SPD保护模式分为:差模保护方式和共模保护方式。

2.2 SPD 的参数

1)SPD的主要参数:泄放电涌电流。a.标称放电电流 In(8/20 μs):未损坏时电涌保护器可以通过的8/20 μs波形电流的峰值(20次);不同的In值对应不同的Up值;b.最大放电电流Imax(8/20 μs):电涌保护器可以导通的8/20 μs波形电流的峰值(1次);c.冲击电流Iimp(10/350):它是由电流峰值Ipeak和电荷Q确定，用于Ⅰ级试验的SPD分类试验，泄流能力越高越好。

2)SPD的主要参数:限制瞬态过电压。a.电压保护水平Up:表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，Up越低越好;b.最大持续工作电压Uc:可连续地施加在SPD保护模式上的最大交流电压有效值或直流电压，Uc越高越好;c.残压Ures:代表雷击电流流过SPD时，在其两端所产生的电压最大值。

3)SPD短路能力。a.短路电流耐受能力:代表SPD能够接受的预期最大短路电流值。在短路耐受能力试验时，电源短路，电流应由制造厂所要求的一个脱离器(内部的或外部的)断开。如果脱离器动作，应有明显的、有效的和永久断开的迹象。b.过电流保护。在SPD前端回路处加装保护开关(如:断路器或熔断器)，即后备保护器。

4)SPD的其他参数。a.插入损耗。b.残流IPE:施加最大持续工作电压(Uc)时，流过PE接线端子的电流。c.待机功耗Pc。d.续流If。这些参数在设计选型中作为参考。

3 SPD的应用

1)一类产品的使用。GB 50057-2010建筑物防雷设计规范第4.2.3条规定:一类防雷要求在总电源进线处加装防雷电电涌侵入的SPD应为Ⅰ级试验的电涌保护器。其电压保护水平值应不大于2.5 kV。

2)SPD的选择需要 Up，Uc，In值(根据GB 50343-2012选择)、常见设备的耐冲击值。这些都需要计算和查表取得，这里不再一一叙述了。

3)SPD极数选择见表1。

表1 SPD极数

4 SPD的后备保护

4.1 后备保护的作用

由于SPD老化或者使用环境恶劣，造成SPD对地短路，影响供电连续性。加装后备保护器，可保证在发生雷电时，后备保护器不动作，而发生SPD对地短路时，后备保护器动作，保证供电连续性。断路器的分断能力必须大于该线路的预期短路电流值。

4.2 后备保护器的选择

1)发生雷电时，后备保护器不动作。

I2t尽可能高。

额定电流高。

2)已知浪涌保护器的峰值Icrest及其波形，可用以下公式估算出电涌电流I2t值:

3)后备保护熔断器的最小预期燃弧值必须大于I2t［1］。

5 应用SPD的注意事项

1)注意事项——分级防护。SPD的分级保护是为了提供更好的保护，而且要求SPD能够承受最大的电流又要求能够产生较小的残余电压;各级SPD完成不同的任务:

入口处:泄放大部分为后面设备保护做准备。

设备处:限制残余保护设备。

中间级:保护该处设备或辅助作用。

2)注意事项——级间配合。

a.级间配合。SPD的第二装置安装在第一装置下面的时候，通常第二装置的各项参数指标(Imax，In，Ures)都比第一装置小。但如果第二装置与第一装置安装得比较近的时候，第二装置有可能比第一装置更早动作，从而要承受本由第一装置承受的高能量。

b.当保护第一装置和第二装置作为级联安装时，它们之间需要配合。目的:为了延迟第二装置上雷击波的到达，使尽可能多的能量被第一装置释放。具有主动能量控制技术的间隙类SPD和其后MOV型SPD无需预留距离。

3)注意事项——安装原则。距离原则:当安装被保护设备与它进线回路的SPD之间的距离大于一定距离的时候，应在离被保护设备尽可能近的地方安装另一个SPD;不应形成回环，不宜形成尖锐的转角;减小长度;采用V形接线。如果不这么处理，电涌保护器的残压可能将变成电涌保护器接入端残压的两倍，所以第二装置应当尽可能的接近被保护的负载。

6 SPD的应用案例

对于一个居住建筑一般情况在施工图设计中:在电源进线处安装Imax=40 kA(8/20 μs)的SPD和C65N C40A的断路器(以施耐德电器为例)，末端配电箱安装Imax=8 kA(8/20 μs)的SPD和C65N C20A的断路器(以施耐德电器为例)。这样基本满足设计规范要求。

通过上面的叙述，我们大概了解了电涌保护器的一些基本概念，对我们选择电涌保护器起一定的帮助促进作用，让我们学习到更多的知识。电涌保护器是现代社会中不可或缺的一个电气设备，它对我们的安全生活起到了越来越重要的作用。

［1］GB 50057-2010，建筑物防雷设计规范［S］.

［2］GB 50343，建筑物电子信息系统防雷技术规范［S］.

［3］JGJ 16-2008，民用建筑电气设计规范［S］.