关于电涌保护器，相关知识点都在这里了！看完立马涨知识

电气设计狄老师 2023-06-12 发布于广东

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说到电涌保护器，想必大部分电气人员都不陌生了。但是如果说到电涌保护器的功能、应用以及相关技术参数，可能很多电气人员都是一知半解，甚至还有一些电气人员是一问三不知的。我们都知道电涌保护器，简称(SPD)适用于交流50/60HZ，额定电压至380V的供电系统(或通信系统)中，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护，适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求，具有相对相，相对地，相对中线，中线对地及其组合等保护模式。

说到这里可能会有人问：电涌保护器和浪涌保护器有什么区别？工作原理又是什么？其实电涌保护器和浪涌保护器是一种产品的不同叫法而已，都是指用来限制瞬态过电压的防护装置。浪涌保护器分为开关型、限压型和混合型。不同的类型，工作原理不一样。那么今天小编就给大家分享电涌保护器的相关知识点，看完文章希望能给广大电气人员加深对电涌保护器的了解

▶ 01 电涌保护器的功能与应用：

① SPD的功能是通过泄放电涌电流来限制电涌电压。

② SPD主要是用来限制雷电引起的瞬态过电压，即雷电电涌，也可限制一部分的操作过电压。雷电电涌可以沿电源或信号进线侵入，可以由于雷击时地电位升高反击而来，可以由于雷击建筑物本身或附近的磁场感应而在电缆和环路中产生。

因此，即使有了良好的避雷针、引下线和接地装置，也并非不要SPD，因为避雷针无法防止雷电感应和电涌沿线侵入，实际的接地装置难以防止反击。特别是如果建筑物内有价值较高、影响较大的信息电子设备和/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，就有采用SPD的必要。

当然，SPD是要一定投资的，最好在进行雷击风险分析评估后，并考虑技术经济比较，不仅考虑直接损失，而且考虑间接损失（对信息系统，间接损失往往大大高于直接损失），然后决定究竟是否采用SPD，以及采用什么样的SPD。

▶ 02 过电压的类型：

过电压可以分为：

① 雷电引起的高频脉冲大气过电压（MHz，1至100微秒）。

② 投切变压器、电容器、电动机等电气设备引起的操作过电压（100KHz至1MHz，0.05至10毫秒）。

③ 电路故障引起的工频过电压(50Hz，持续时间约0.03至1秒)，为高能量长波。

④ 电涌保护器主要保护其中的大气过电压，对部分操作过电压有一定的保护作用。

⑤ 据美国和德国的研究，大部分操作过电压(电涌)的电压峰值不高（多数在3KV左右，很少会超过6KV），能量没有雷电电涌大。所以，能够限制雷电电涌的SPD，一般都能限制大部分操作过电压(电涌)。但是在靠近电气设备操作十分频繁的地点（如电梯控制中心和有电容补偿的母线），应该提高其最大持续运行电压，至少要求Uc ＞1.45Uo。

▶ 03 操作过电压定义及产生操作过电压的原因：

① 随着电力系统中断路器或隔离开关的正常操作或切换故障的操作，在系统的相与地间、相与相间以及断路器或隔离开关的两触头间产生的过电压，称为操作过电压。

② 产生操作过电压的原因，是由于电力系统的许多设备都是储能元件，在断路器或隔离开关开断的过程中，储存在电感中的磁能和储存在电容中的静电场能量发生转换、过渡的振荡过程，由振荡而引起过电压。

▶ 04 防雷区域划分：

防雷分区是建筑物内外按不同的雷电威慑程度而划分的区域。

① LPZ0A为直接雷非防护区，该区内各类物体都可能遭到雷击，电场、磁场没有衰减，属于完全暴露的不设防区。实际上

是建筑物屋顶避雷针保护范围以外的空间。

② LPZOB为直接雷防护区，该区内各类物体很少可能遭到雷击，但雷电流、电场、磁场仍没有衰减，属于暴露的直接雷设

防区。实际上是建筑物屋顶避雷针保护范围以内的空间。

③ LPZ1为第一雷电屏蔽防护区，该区内各类物体不可能遭到雷击，本区内的电场、磁场得到初步的衰减。实际上建筑物内

大部分区域属于LPZ1，经常用等电位联结或SPD等方法进行保护。

④ LPZ2为第二雷电屏蔽防护区，该区内各类物体也不可能遭到雷击，本区内的电场、磁场得到进一步的衰减。实际上建筑

物内带屏蔽的机房属于LPZ2，经常用等电位联结或SPD等方法进行保护。

⑤ LPZ3为设置的更高级雷电屏蔽防护区，实际上在机箱里。

▼ 高层住宅防雷方案

▶ 05 雷暴日基本概述：

① 凡在一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。某一地区雷电活动的频繁程度，以该地区一年内的平均雷暴日数，即年平均雷暴日来衡量。此外，也有用雷暴小时来衡量雷电活动的频繁程度的（我国大部分地区一个雷暴日约折合三个雷暴小时）。

② 山地雷电活动较平原频繁，我国南方某些地区每年最多的雷暴日高达100～130日，一般也在80日以上；华中地区约40～80日；长江以北大约为20～40日，西北地区在20日以下。年平均雷暴日不超过15日者称为少雷区，超过40日者称为多雷区。

▶ 06 电涌保护器中的一级测试、二级测试的界定：

按照IEC61643-11的标准：

① Class 1 test：是指用标称放电电流In 1.2/50μs冲击电压和最大冲击电流Iimp进行的实验。

② Class 2 test：是指用标称放电电流In 1.2/50μs冲击电压和最大冲击电流Imax进行的实验。(Imax的波形为8/20μs)

③ Class 3 test：是指用复合波(In 1.2/50μs，8/20μs)进行的实验，复合波由冲击发生器产生。

④ In 标称放电电流：这是未损坏时电涌保护器可以通过的8/20μs波形的电流峰值(20次)。

⑤ Imax最大冲击电流：电涌保护器可以导通的8/20μs波形的电流峰值(2次，第一次不能损坏)。

▶ 07 雷电1.2/50μS 与8/20μS波形含义：

① 8/20微秒标准电流波：冲击雷电涌流从发生到峰值的时间为8微秒，从发生至下降到其峰值50%的时间为20微秒。

② 1.2/50微秒标准电压波：雷电过电压从发生到峰值的时间为1.2微秒，从发生至下降到其峰值50%的时间为50微秒。

▶ 08 In、Imax、Un、Us.max、Up、Uc、Uchoe含义：

① In为额定放电电流，这是未损坏时电涌保护器可以通过20次（8/20微秒）的电流值。

② Imax为最大放电电流，电涌保护器只能通过1次（8/20微秒）的电流值。Imax大于In。

③ Un为低压配电网络的额定工作电压。

④ Us.max为低压配电网络的最高运行电压。

⑤ Up表示电涌保护器的电压保护水平等级（2.5-2-1.8-1.5-1.2-1KV），它与In相对应。在标称放电电流In作用期间测量电涌保护器两端的最大电压。

⑥ Uc为最大持续运行电压，能加在电涌保护器两端不会引起电涌保护器特性变化和激活保护元件的最大电压，等于电涌保护器的额定电压。

⑦ Uchoe为电气设备的冲击耐受电压。根据IEC60364-4规定，3相电网电压为230V/440V电气设备的冲击耐受电压分为4类：1.5-2.5-4-6KV。

▶ 09 最大冲击电流和最大放电电流的区别：

Iimp和 Imax都是表示电涌保护器的通流容量（SPD最大能承受的雷电能量）的技术参数。其中最大放电电流Imax是电压限制型SPD的一个重要参数，采用8/20微秒波形试验仅通过1～2次（IEC是1次）值；最大冲击电流（冲击放电电流）Iimp是电压开关型SPD的一个重要参数，采用10/350微秒波形试验仅通过1～2次（IEC是1次）值。

▶ 10 新增加的“电涌保护器”术语：

① 残压Ures：指雷电流通过SPD时两端出现的最大电压，和电压保护水平略有区别。

② 冲击电流Iimp：是由电流峰值Ipeak和电荷Q确定，用于I级试验的SPD试验。

③ I级试验的特征能量W/R：冲击电流Iimp流过1欧姆单位电阻时消耗的能量，它等于电流平方对时间的积分。

④ 续流：冲击放电电流之后，由电源系统流入SPD的电流。

⑤ 耐受短路电流：SPD能够承受的最大预期短路电流。

⑥ 额定断开续流值：SPD本身能断开的预期短路电流。

▶ 11 电涌保护器的选择配合原则及步骤：

（1）电涌保护器的选择配合原则

① 基本原则：Us.max＜Up＜Uchoe。

② Up过高原则

如果进线端电涌保护器P1的Up比被保护负荷的冲击耐压高，或者进线保护电涌保护器的Imax为65KA或40KA，则需要在

负荷处附加Imax为8KA或10KA的二级电涌保护器P2。

③ 15米原则

当被保护的敏感电子设备与进线端的电涌保护器P1之间的距离大于15米时，应在离被保护设备尽可能近的地方安装二级电涌保护器P2。

④ 10米原则

电涌保护器P2安装在P1的下游，通常P2的各项参数指标（Imax、In等）都比P1小。如果它与P1安装得过近，P2有可能比P1更早动作，从而要承受本应由P1承受的高能量。因为高频波在电缆中产生的感应电压与电缆长度成正比，P2两端的电压等于P1两端的电压减去电缆上的感应电压，所以为了降低P2两端的过电压，以使尽可能多的能量被P1释放，通过增加P1和P2之间的接线长度加大P1和P2间的高频阻抗来达到目的。上下级电涌保护器P1、P2间的线缆长度要求大于10米。

⑤ 接线尽可能短原则(50cm原则)

因为接线越长，高频感应干扰电压越大，为了使高频雷电流在电涌保护器两端引线上引起的感应干扰电压最小，电涌保护器并接在带电相线（L1、L2、L3、N）和PE地线间的长度要尽可能短，不超过50cm。

（2）选择电涌保护器需要遵循的步骤

① 根据当地雷暴日天数、建筑物类型、建筑物有否接闪器和对供电连续性要求的高低确定电涌保护器所需达到的最大放电电流Imax。对有接闪器的建筑物，其雷电冲击电流形成的辐射电磁场可在闭合回路中产生过电压，此时应在进线处安装Imax=60KA（10/350微秒）的PRF1电涌保护器。

② 根据被保护设备的Uchoe确定电涌保护器的Up。

③ 确定被保护回路类型（1P、1P+N、3P、3P+N）及其接地系统类型（TT、TN-S、TN-C、IT）确定配电网络的Us.max和电涌保护器的Uc。

④ 根据基本原则Us.max＜Up＜Uchoe对照电涌保护器的参数表选定电涌保护器。

▶ 12 3P、3P+N与4P的应用：

① 4P的SPD响应时间快，残压低。

② “3P+N”实现了差模保护，对地绝缘电阻大，漏电流小，供电系统故障时，电涌保护器仍安全。

③ 对于TN－C系统，可采用3P；对TN-S系统，可采用4P/3P+N；对于TT系统，采用3P+N为宜。

▶ 13 间隙型电涌保护器的安装位置要求：