浅析浪涌保护器的应用及选型

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　　摘 要 浪涌保护器是现代防雷技术的重要组成部分，本文介绍了浪涌保护器的一些基本知识，并对其选型与安装作了叙述及示例。
　　关键词 雷电;SPD;应用;选型
　　引言
　　雷电的危害性
　　雷电是一种常见的自然现象，它除了危及人身安全外，还会对电气设备，特别是电子设备产生巨大的破坏作用。从雷害发生的地区看，我国人口密集、经济发达的大中城市均处在中等以上雷电区，在这些地区计算机及其他电子信息产品得到了广泛应用，遇到雷害的概率很高。因此，我们必须不断提高对雷灾的防御能力。
　　1 浪涌保护器（SPD）应用常识
　　SPD主要用来限制在电源系统中由雷电引起的瞬态过电压 （即雷电电涌） 和大部分的操作过电压。雷电电涌可以通过电源或信号线路侵入设备，可以由于雷击时地电位升高反击设备，也可以因雷击建筑物本身 （或在附近） 产生的脉冲电磁场在电缆和环路中感应产生。因此，除了配备良好的避雷针、引下线和接地装置等外部防雷措施，还需要安装SPD。因为它们无法防止雷电感应电涌沿线的传导侵入和雷电二次回击。特别是如果建筑物内有价值较高、影响较大信息电子设备和/或电力电子设备，其耐受雷电电涌的能力大大低于常规电气设备，更加需要安装SPD。
　　1.1 SPD分类
　　（1）SPD可以按其结构原理和动作特性 （与保护元件有关） 分类为电压限制型、电压开关型、混合型：
　　有一类元件，当其两端电压差值在正常范围内时，电阻很大，几乎没有电流通过;一旦元件两端电压差增大到一定的门槛值时，电阻迅速减小，几乎为零。利用该特性，我们将含有此元件的SPD与被保护设备并联，这类SPD就称为电压限制型SPD。
　　另外有一类元件，在正常工作电压下，电阻几乎完全为零，当控制电压（信号电压或电源电压）达到一定的门槛值时，元件马上呈现出很大的电阻值。我们可以将含有此元件的SPD与被保护设备串联以达到保护目的，这类SPD称为电压开关型SPD[1]。
　　混合型SPD由电压限制型组件和电压开关型组件组合而成，可以显示为电压限制型或开关型或两者兼有的特性，这取决于所加电压的特性。
　　（2）SPD可以按其用途分类为电源SPD、信号SPD、天馈线SPD。
　　（3）SPD可以从安装方式上分为固定式、插拔式、移动式。
　　1.2 SPD保护应用的基本要求
　　在电路没有干扰时，不影响设备的正常运行;工作电路中一旦有浪涌电压侵入时，将浪涌电压抑制在设备可接受的数值范围内，保证设备在受到浪涌干扰时的正常运行，并且防止电路元器件和系统的损坏。从电路连接关系的角度来看，保护的方式有两种，一是将设备从受干扰的工作电路中断开，二是给浪涌电压提供泄放通道，最终使浪涌电压不作用到被保护的设备上。
　　①对SPD的主要要求是能否将电涌电压限制到所需数值以下。②SPD在泄放雷电流的过程必须安全，否则SPD本身就会损坏。③由于落雷的不确定性，SPD必须在被保护电路工作时长期接入且稳定工作。
　　1.3 SPD主要技术参数
　　为满足以上对SPD应用的要求，应控制以下几个技术参数，对应于上面各点分别是：
　　①电压保护水平。通常电压保护水平越低，保护效果越好。②流通容量。通常流通容量越高，雷电下安全性越好。但是流通容量越大，SPD价格也就越高。③最大持续运行电压。通常最大持续运行电压越高，长期安全性越好，但是最大持续运行电压越高，电压保护水平也水涨船高。
　　三个参数的选择不能顾此失彼，要从保护效果、可靠性、经济性等多方面进行统一考虑。
　　2 浪涌保护器（SPD）应用选型
　　浪涌保护器的配置应符合《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）以及IEC 60364-4的规定要求。
　　2.1 电压保护水平Up应满足以下要求：Us.max< Up< Uchoc
　　其中：Uchoc为被保护设备的冲击耐受电压;Us.max为接地系统类型和电网的最高运行电压。
　　根据IEC60364-4，三相电网电压为230V /440V被保护设备冲击耐受电压（8/20μs）分为四类[2]。
　　在TN-C和TN-S系统中电网最高运行电压为253/264V。
　　2.2 分级配置原则
　　当进线低压浪涌保护器SPD在雷电涌流入侵并泄流时，有以下两种可能性：
　　①Up> Uchoc;②精密设备离进线浪涌保护器SPD的距离大于10m。
　　这两种情况下，应在接近负载处安装二级浪涌保护器以降低过电压，使其与被保护设备的冲击耐受电压相匹配;第一级保护应能承受绝大部分雷电流，第二级配置泄放残余的雷电流，限制设备端的残余电压，同时与第一级保护配合。
　　2.3 50cm接线原则
　　安装接线时，要求浪涌保护器端子与带电导线和接地母排的接线应尽可能短，以避免接线上分压过大，造成母线电压升高太多。
　　2.4 后备保护断路器的选择
　　基于电气安全原因，并联安装在市电电源的SPD，为防止其失效后造成故障短路，必须在SPD前安装短路保护器件。SPD的后备保护有熔断器、断路器和漏电断路器三种，其中最常用的为断路器。
　　SPD后备断路器的选型关系到SPD的安全性、可靠性以及供电系统的连续性。选择后备断路器时，应考虑以下几个方面：
　　①断路器承载电涌电流的能力;②断路器分断短路电流的能力;③断路器对电压保护水平Up的影响;④与上级断路器的选择性。
　　后备断路器的选择比较讲究，应符合相关的规范标准并通过相应的配套试验验证，建议严格按照SPD生产厂家的样本进行配套选型[3]。
　　3 结束语
　　浪涌保护器作为现代防雷技术的重要组成部分，已经越来越广泛的应用于供配电与电子信息领域。对比后可以发现国家规范更新时在原版的基础上大幅增加了关于SPD的要求内容，说明国内防雷设计要求在提高，这就要求设计人员能够与时俱进，及时了解和应用先进技术，进一步保证各类电子信息系统的安全性与稳定性。
　　参考文献
　　[1] 张博超，王鹏，吴杨，等.电涌保护器在实际工作中的作用及应用方法[J].南方农机，2017，（24）：72.
　　[2] 谢周，李君灿，项威，等.电涌保护器（SPD）产品的选型及应用措施[J].农业科技与信息，2016，（32）：64-65.
　　[3] 葉青.电源浪涌保护器及其应用[J].电气安装技术，2006，（3）：41-43.
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