1、浪涌保護器的有關知識和安裝電涌保護器（SPD）工作原理和結構電涌保護器（SurgeprotectionDevice是電子設備雷電防護中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護器”英文簡寫為SPD.電涌保護器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設備或系統所能承受的電壓范圍內，或將強大的雷電流泄流入地，保護被保護的設備或系統不受沖擊而損壞。電涌保護器的類型和結構按不同的用途有所不同，但它至少應包含一個非線性電壓限制元件。用于電涌保護器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。1、 SPD的分類1、按工作原理分：1 .開關型：其工作原理是當沒

2、有瞬時過電壓時呈現為高阻抗，但一旦響應雷電瞬時過電壓時，其阻抗就突變為低值，允許雷電流通過。用作此類裝置時器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。2 .限壓型：其工作原理是當沒有瞬時過電壓時為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強烈非線性。用作此類裝置的器件有：氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。3 .分流型或扼流型分流型：與被保護的設備并聯，對雷電脈沖呈現為低阻抗，而對正常工作頻率呈現為高阻抗。扼流型：與被保護的設備串聯，對雷電脈沖呈現為高阻抗，而對正常的工作頻率呈現為低阻抗。用作此類裝置的器件有：扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等

3、。按用途分：（1）電源保護器：交流電源保護器、直流電源保護器、開關電源保護器等。（2）信號保護器：低頻信號保護器、高頻信號保護器、天饋保護器等。2、 SPD的基本元器件及其工作原理1 .放電間隙（又稱保護間隙）：它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護設備的電源相線L1或零線（N）相連，另一根金屬棒與接地線（PE）相連接，當瞬時過電壓襲來時，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護設備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調整，結構較簡單，其缺點時滅弧性能差。改進型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動力

4、F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。2 .氣體放電管：它是由相互離開的一對冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體（Ar）的玻璃管或陶瓷管內組成的。為了提高放電管的觸發概率，在放電管內還有助觸發劑。這種充氣放電管有二極型的，也有三極型的，氣體放電管的技術參數主要有：直流放電電壓Udc；沖擊放電電壓Up（一般情況下Up-（23）Udc；工頻而授電流In；沖擊而授電流Ip；絕緣電阻R（109Q）;極問電容（1-5PF）氣體放電管可在直流和交流條件下使用，其所選用的直流放電電壓Udc分別如下：在直流條件下使用：Udc>1.8U00為線路正常工作的直流電壓）在交流條件下使用：Udc>1.44U

5、n為線路正常工作的交流電壓有效值）3 .壓敏電阻：它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻，當作用在其兩端的電壓達到一定數值后，電阻對電壓十分敏感。它的工作原理相當于多個半導體P-N的串并聯。壓敏電阻的特點是非線性特性好（I=CUa中的非線性系數a）通流容量大（2KA/cm2）,常態泄漏電流小（10-710-6A）,殘壓低（取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量），對瞬時過電壓響應時間快（10-8sS,無續流。壓敏電阻的技術參數主要有：壓敏電壓（即開關電壓）UN，參考電壓Ulma；殘壓Ures；殘壓比K（K=Ures/UN）；最大通流容量Imax；泄漏電流；響應時間。壓敏電阻的使用條件有

6、：壓敏電壓：UNJ>（V2/0；7IU0）（U0為工頻電源額定電壓）最小參考電壓：Ulma*.82）Uac（直流條件下使用）Ulma>（2.22.5）Uac（在交流條彳下使用，Uac為交流工作電壓）壓敏電阻的最大參考電壓應由被保護電子設備的耐受電壓來確定，應使壓敏電阻的殘壓低于被保護電子設備的而損電壓水平，即（Ulma）max<Ub/K,上式中K為殘壓比，Ub為被保護設備的而損電壓。4 .抑制二極管：抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區，由于它具有箝位電壓低和動作響應快的優點，特別適合用作多級保護電路中的最末幾級保護元件。抑制二極管在擊穿區內的伏安特性可用下式表示

7、：I=CU a ,上或邢線性系數，對于齊納二極管a=7勺，在雪崩二極管a=5丞抑制二極管的技術參數主要有（1）額定擊穿電壓，它是指在指定反向擊穿電流（常為lma）下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V4.7V范圍內，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V200V范圍內。（2）最大箝位電壓：它是指管子在通過規定波形的大電流時，其兩端出現的最高電壓。（3）脈沖功率：它是指在規定的電流波形（如10/1000Ns）下，管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積。（4）反向變位電壓：它是指管子在反向泄漏區，其兩端所能施加的最大電壓，在此電壓下管子不應擊穿。此反向變位電壓應明顯高于被保護電

8、子系統的最高運行電壓峰值，也即不能在系統正常運行時處于弱導通狀態。（5）最大泄漏電流：它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的最大反向電流。（6）響應時間：10-11s5 .扼流線圈：扼流線圈是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環形磁芯上，形成一個四端器件，要對于共模信號呈現出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現出很小的漏電感幾乎不起作用。扼流線圈使用在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號（如雷電干擾），而對線路正常傳輸的差模信號無影響。這種扼流線圈在制作時應滿足以下要求：1）繞制在線圈磁芯上的導線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作用下

9、線圈的匝間不發生擊穿短路。2）當線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現飽和。3）線圈中的磁芯應與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發生擊穿。4）線圈應盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。6 .1/4波長短路器1/4波長短路器是根據雷電波的頻譜分析和天饋線的駐波理論所制作的微波信號電涌保護器，這種保護器中的金屬短路棒長度是根據工作信號頻率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波長的大小來確定的。此并聯的短路棒長度對于該工作信號頻率來說，其阻抗無窮大，相當于開路，不影響該信號的傳輸，但對于雷電波來說，由于雷電能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒對于

10、雷電波阻抗很小，相當于短路，雷電能量級被泄放入地。由于1/4波長短路棒的直徑一般為幾毫米，因此耐沖擊電流性能好，可達到30KA（8/20ns）以上，而且殘壓很小，此殘壓主要是由短路棒的自身電感所引起的，其不足之處是工頻帶較窄，帶寬約為2%20%左右，另一個缺點是不能對大饋設施加直流偏置，使某些應用受到限制。幾種常見的接地方式在接地保護形式中分三種:TN系統,TT系統,IT系統.1.TN系統中性點直接接地,并引出有中性線,保護線或保護中性線（顧名思義,中性線和地線合為了一體）屬于三相四線制系統,系統有個特點就是,設備不單獨接地,只系統接地.根據中性線N與保護線PE是否合并的情況，TN系統又分為T

11、N-C、TN-S及TN-C-S。a） TNC系統：L1L2L3+PEN（二者合一）整個系統的中性導體和保護導體是合一的。在TN-C系統中，保護線與中性線合并為PEN線，具有簡單、經濟的優點。當發生接地故障時，故障電流大，可采用一般過電流保護電器切斷電源，以保證安全。但對于單相負荷或三相不平衡負荷以及有諧波電流負荷的線路，正常PEN線有電流，其所產生的壓降呈現在電氣設備的金屬外殼和線路金屬套管上，這對敏感的電子設備不利。另外，PEN線上的微弱電流在爆炸危險環境也能引起爆炸，因此，我國爆炸危險環境電力設備設計規范中明確規定：在1、10區爆炸危險環境中不能采用TN-C系統。同時由于PEN線在同一建筑

12、物內往往相互有電氣連接，當PEN線斷線或相線直接與大地短路時，都將呈現相當高的對地故障電壓，這時可能擴大事故范圍。b） TNS系統：L1L2L3+PE（保護線）+N（中性線）整個系統的中性導體和保護導體是分開的。在TN-S系統中，保護線與中性線分開，具有TN-C系統的優點，但價格較貴。由于正常情況下PE線不通過負荷電流，與PE線相連的電氣設備金屬外殼不帶電位，所以適用于數據處理和精密電子儀器設備的供電，也可用于有爆炸危險的環境中。在民用建筑中，家用電器大都有單獨接地極的插頭，采用TN-S供電，既方便又安全。但TN-S系統仍不能解決相線對大地適中引起電壓升高和對地故障電壓的蔓延問題。c） TNC

13、S系統：L1L2L3+前半部PEN,后半部PE+N系統中一部分線路的中編輯版 word性導體和保護導體是合一的。在TN-C-S系統中，PEN線自某點起分為保護線和中性線，（一般在配電系統）分開以后，N線應對地絕緣。為了防止分開后的PE線與N線混淆，應按國標GB7947-87的規定，給PE線和PEN線涂以黃綠相間的色標，給N線涂以淺藍色色標。PEN自分開后，PE線與N線不能再合并，否則將喪失分開后形成的TN-S系統的特點。TN-C-S是廣泛采用的配電系統，在工礦企業中，對電位敏感的電氣設備往往設置在線路末端，而線路前端大多數為固定設備，因此，到了線路末端改為TN-S系統十分不利。在民用建筑中，電

14、源線路采用TN-C系統，進入建筑物內改為TN-S系統。這種系統，線路結構簡單又能保證一定的安全水平。在電源側的PEN線上難免有一定的電壓降，但對工礦企業的固定設備及作為民用建筑的電源線都沒有影響，PEN分開后即有專用的保護線，可以確保TN-S所具有的特點。2. TT系統也屬于三相四線制系統，但除了系統接地外，用電設備分別單獨接地.3. IT系統是中性點不接地或經1kQ阻抗接地，其他用電設備單獨接地.通常不引出N線.術語重復接地重復接地在采用保護接零的中性點直接接地系統中，除在中性點作工作接地外，還必須在零線上一處或多處重復接地，保護零線除必須在配電室或總配電箱處作重復接地外，還必須在配電線路的

15、中間和末端處重復接地。即在施工現場內，重復接地裝置不應少于三處，每一處重復接地裝置的接地電阻值應不大于10Q。重復接地的作用在有重復接地的低壓供電系統中，當發生接地短路時在低壓電網已作了工作接地時，應采用保護接零，不應采用保護接地。因為用電設備發生碰殼故障時，1、采用保護接地時，故障點電流太小，對1.5kW以上的動力設備不能使熔斷器快速熔斷，設備外殼將長時間有110V的危險電壓；而保護接零能獲取大的短路電流，保證熔斷器快速熔斷，避免觸電事故。2、每臺用電設備采用保護接地，其阻值達4Q,需要一定數量的鋼材打入地下費工費材料，而采用保護接零敷設的零線可以多次周轉使用，從經濟上也是比較合理的。但是在

16、同一個電網內，不允許一部分用電設備采用保護接地，而另外一部分設備采用保護接零，這樣是相當危險的，如果采用保護接地的設備發生漏電碰殼時，將會導致采用保護接零的設備外殼同時帶電。浪涌保護器的安裝方法1.選型指引浪涌保護器(SPD)的選擇一般有如下幾步：(1)根據不同的電源制式及現場的實際情況選擇UC值；(2)根據SPD的保護距離確定其安裝位置；(3)安裝的SPD在正常情況下不會對設備產生故障，故障情況下不會對設備產生干擾;編輯版word（4）根據SPD的具體安裝位置和被保護設備的電壓耐受水平選擇合適的SPD；（5）考慮各級SPD之間的能量配合。浪涌保護器安裝規則1. 盡可能安裝在建筑物入口處。2.

17、 應盡量靠近被保護設備。3. SPD的連接線盡可能短和直。4. 在入口處安裝一個SPD1后，第二個SPD2應靠近設備安裝。5. I、H、m類試驗的SPD可用于入口處，H、m類試驗的SPD可用于安裝在靠近設備處。6. SPD安裝在雷電防護區（LPZ）的交界處。電源線路浪涌保護器（SPD）的安裝應符合下列規定：1電源線路的各級浪涌保護器（SPD）應分別安裝在被保護設備電源線路的前端，浪涌保護器各接線端應分別與配電箱內線路的同名端相線連接。浪涌保護器的接地端與配電箱的保護接地線（PE）接地端子板連接，配電箱接地端子板應與所處防雷區的等電位接地端子板連接。各級浪涌保護器（SPD）連接導線應平直，其長度

18、不宜超過0.5m,2帶有接線端子的電源線路浪涌保護器應采用壓接；帶有接線柱的浪涌保護器宜采用線鼻子與接線柱連接。3浪涌保護器（SPD）的連接導線最小截面積宜符合下表的規定。避雷器連接導線應平直，其長度不宜大于0.5m。當電壓開關型浪涌保護器至限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于10m、限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于5m時,在兩級浪涌保護器之間應加裝退耦裝置。當浪涌保護器具有能量自動配合功能時，浪涌保護器之間的線路長度不受限制。浪涌保護器（SPD）連接導線最小截面積導線截面（mm2）保護級別*SPD的類型*SPD連接相線銅導線*SPD接地端連接銅導線一級開關型或限壓型1625第二級限壓型101

19、6第三級限壓型610第四級限壓型46注：混合型SPD參照相應保護級別的截面積選擇。天饋線路浪涌保護器（SPD）的安裝應符合下列規定：1 天饋線路浪涌保護器SPD應串接于天饋線與被保護設備之間，宜安裝在機房內設備附近或機架上，也可以直接連接在設備饋線接口上。2 天饋線路浪涌保護器SPD的接地端應采用截面積不小于6mm2的銅芯導線就近連接到直擊雷非防護區（LPZ0A）或直擊雷防護區（LPZ0B）與第一防護區（LPZ1）交界處的等電位接地端子板上，接地線應平直。編輯版 word信號線路浪涌保護器（SPD）的安裝應符合下列規定：1信號線路浪涌保護器SPD應連接在被保護設備的信號端口上。浪涌保護器SPD

20、輸出端與被保護設備的端口相連。浪涌保護器SPD也可以安裝在機柜內，固定在設備機架上或附近支撐物上。2信號線路浪涌保護器SPD接地端宜采用截面積不小于1.5mm2的銅芯導線與設備機房內局部等電位接地端子板連接，接地線應平直。33浪涌保護器SPD應安裝牢固，其位置及布線正確。浪涌保護器的檢查要求基本要求1應使用經國家認可的檢測實驗室檢測，符合GB18802.1和GB/T18802.21標準的產品。2原則上SPD和等電位連接位置應在各防雷區的交界處，但當線路能承受預期的電涌電壓時，SPD可安裝在被保護設備處。3必須能承受預期通過它們的雷電流，并具有通過電涌時的電壓保護水平和有熄滅工頻續流的能力。當電

21、源采用TN系統時，從總配電盤（箱）開始引出的配電線路和分支線路必須采用TN-S系統。選擇220/380V三相系統中的電涌保護器，Uc值應符合本標準下表的規定。在各種低壓配電系統接地型式時SPD的最小Uc值電涌保護器連接于低壓交流配電接地型式TT系統TN-C系統TN-S系統引出中性線的IT系統不引出中性線的IT系統每一相線和中性線間11.15U。不適用1.15U。1.15U。不適用每一相線和PE線間1.15U。不適用1.15U。1.15U。1.15U。中性線和PE線間1.15U。不適用1.15U。1.15U。不適用每一相線和PEN線間不適用1.15U。不適用不適用不適用注：1U。指低壓系統相線對

22、中性線的標稱電壓，U為線間電壓，U=V3UO。2在TT系統中，SPD在RCD勺負荷側安裝時，最低”值不應小于1.55U。，此時安裝形式為L-PE和N-P;當SPD在RCD勺電源側安裝時，應采用“3+1”形式，即L-N和N-PE,Uc值不應小于1.15Uo。3Uc應大于Ucso選擇電子系統中信息技術設備信號電涌保護器，Uc值一般應高于系統運行時信號線上的最高工作電壓的1.2倍，下表提供了常見電子系統的參考值。常用電子系統工作電壓與SPD額定工作電壓的對應關系參考值序號通信線類型額定工作電壓/VSPD額定工作電壓/V1DDN/X.25/幀中繼<6或406018或802xDSL<6183

23、2M數字中繼<56.5表5(續)序號通信線類型額定工作電壓/VSPD額定工彳電壓/V4ISDN40805模擬電話線<1101806100M以太網<56.57同軸以太網一<56.58Rs232<12189Rs422/485<5610視頻線<66.511現場控制<2429SPD兩端的連線應符合本標準連接導線的最小截面要求，SPD兩端的引線長度不宜超過0.5m。SPD應安裝牢固。低壓配電系統對SPD的要求1電源SPD的Up應低于被保護設各的耐沖擊過電壓額定值Uw,一般應加上20.%的安全裕量，即有效的電壓保護水平Upcd低于0.8倍的UwoUw值可參見

24、下表。U為SPD兩端引線上產生的電壓，一般取1kV/m(8/20us20kA時)。220/380V三相系統各種設備耐沖擊過電壓額定值(Uw)設備位置電源處的設備配電線路和最后分支線路的設備用電設備特殊需要保護設備耐沖擊過電壓類別IV類出類n類I類耐沖擊過電壓額定值(kV)642.51.5注：I類一一需要將瞬態過電壓限制到特定水平的設備，如含有電子電路的設備，計算機及含有計算機程序的用電設備。類類一一如家用電器(不含計算機及含有計算機程序的家用電器)、手提工具、不間斷電源設各(UPs)、整流器和類似負荷。類類一一如配電盤、斷路器、包括電纜、母線、分線盒、開關、插座等的布線系統，以及應用于工業的設

25、備和永久接至固定裝置的固定安裝的電動機等的一些其他設備。類一一如電氣計量儀表、一次線過流保護設各、波紋控制設備。2當被保護設備的Uw與Uo(AU)的關系滿足5.8.1.2.1時，被保護設各前端可只加一級SPD,否則應增加SPD2乃至SPD3,直至滿足5.8.1.2.1規定為止。電源SPD的布置1在LPZOa或LPZOb區與LPZl區交界處，在從室外引來的線路上安裝的SPD應選用符合I級分類試驗的浪涌保護器，其limp值可按GB50057規定的方法選取。當難于計算時，可按GB16895.22的規定，當建筑物已安裝了防直擊雷裝置，或與其有電氣連接的相鄰建筑物安裝了防直擊雷裝置時，每一相線和中性線對

26、PE之間SPD的沖擊電流Iimp值不應小于12.5Ka；采用3+1形式時，中性線與PE線間不宜小于50kA(10/35Ous)。對多極SPD,總放電電流It。.不宜小于50kA(10/35Ous)。當進線完全在LPZOb或雷擊建筑物和雷擊與建筑物連接的電力線或通信線上的失效風險可以忽略時，采用In測試的SPD(II類試驗的SPD)。注:當雷擊類型為S3型時，架空線使用金屬材料桿(含鋼筋混凝土桿)并采取接地措施時和雷擊類型為S4型時，SPD1可選用II級和m級分類試驗的產品，In值不應小于5kA0編輯版word2在LPZl區與LPZ2區交界處，分配電盤處或UPS前端宜安裝第二級SPD。具標稱放電

27、電流In不宜小于5kA(8/20us)。3在重要的終端設備或精密敏感設備處，宜安裝第三級SPD,其標稱放電電流In值不宜小于3kA(8/20us)。4當在線路上多處安裝SPD時，SPD之間的線路長度應按試驗數據采用；若無此試驗數據時，電壓開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不宜小于10m,若小于10m應加裝退耦元件。限壓型SPD之間的線路長度不宜小于5m,若小于5m應加裝退耦元件。5安裝在電路上的SPD,其前端應有后備保護裝置過電流保護器。如使用熔斷器，其值應與主電路上的熔斷電流值相配合。即應當根據電涌保護器(SPD)產品手冊中推薦的過電流保護器的最大額定值選擇。如果額定值大于或等于主電路

28、中的過電流保護器時，則可省去。6 SPD如有通過聲、光報警或遙信功能的狀態指示器，應檢查SPD的運行狀態和指示器的功能。7 連接導體應符合相線采用黃、綠、紅色，中性線用淺藍色，保護線用綠/黃雙色線的要求。電信和信號網絡SPD的布置1 連接于電信和信號網絡的SPD其電壓保護水平Up和通過的電流Ip應低于被保護的信息技術設備(ITE)的耐受水平。2在LPZ0a區或LPZOb區與LPZ1區交界處應選用Iimp值為0.5kA2.5kA(1o/350us或10/250us)白SPD或4kV(10/700us珀SPD;在LPZ1區與LPZ2區交界處應選用Uoc值為0.5kV10kV(1.2/50us珀SP

29、D或0.25kA5kA(8/2ous)的SPD;在LPZ2區與LPZ3區交界處應選用0.5kV1kV（1.2/50us）白SPD或0.25kA0.5kA（8/20us）白SPD。3網絡入口處通信系統的SPD,尚應滿足系統傳輸特性，如比特差錯率（BER）、帶寬、頻率、允許的最大衰減和阻抗等。對用戶的IT系統，應滿足BER、近端交擾（NEXT）、允許的最大衰減和阻抗等。對有線電視系統，應滿足帶寬、回波損耗、450Hz時允許最大衰減和阻抗等特性參數。4信號電涌保護器（SPD）原則上應設置在金屬線纜進出建筑物（機房）的防雷區界面處，但由于工藝要求或其他原因，受保護設各的安裝位置不會正好設在防雷區界面處

30、，在這種情況下，當線路能承受所發生的電涌電壓時，也可將信號電涌保護器（SPD汝裝在保護設備端口處。信號電涌保護器（SPD門被保護設備的等電位連接導體的長度應盡可能短，以減少電感電壓降對電壓保護水平的影響。導線連接過渡電阻應不大于0.03Q（SPD的檢查1用N-PE環路電阻測試儀。測試從總配電盤（箱）引出的分支線路上的中性線（N）與保護線（PE）之間的阻值，確認線路為TN-C或TN-C-S或TN-S或TT或IT系統。2 檢查并記錄各級SPD的安裝位置，安裝數量、型號、主要性能參數（如Uc、In、Imax、Iimp、Up等）和安裝工藝（連接導體的材質和導線截面，連接導線的色標，連接牢固程度）。3

31、對SPD進行外觀檢查：SPD的表面應平整，光潔，無劃傷，無裂痕和燒灼痕或變形。SPD的標志應完整和清晰。4 檢查SPD是否具有狀態指示器。如有，則需確認狀態指示應與生產廠說明相一致。5 檢查安裝在電路上的SPD限壓元件前端是否有脫離器。如SPD無內置脫離器，則編輯版 word檢查是否有過電流保護器6檢查安裝在配電系統中的SPD的Uc值應符合上表的規定要求。7檢查SPD安裝工藝和接地線與等電位連接帶之間的過渡電阻。電源SPD的測試1SPD運行期間，會因長時間工作或因處在惡劣環境中而老化，也可能因受雷擊電涌而引起性能下降、失效等故障。因此需定期進行檢查。如測試結果表明SPD劣化，或狀態指示指出SPD失效，應及時更換。2泄漏電流lie的測試除電壓