民用建筑中浪涌保护器SPD的选择

周扬

摘要：通过对建筑物的电子信息系统各级防雷的电源线路浪涌保护器保护水平的分析，阐述了在低压配电系统中浪涌保护器的设计与选择原理，使设备免受雷电电磁脉冲的破坏，达到保护设备的目的，同时也为电气设计人员提供了理论依据。

关键词：浪涌保护器；SPD；后备保护选用

引言：随着我国经济、社会的快速发展，随着电子产品的广泛应用，各种电子信息技术产品越来越多地渗入到社会和家庭生活的各个领域，其产生的雷电暂态过电压过电流（雷电浪涌）更易对建筑物内的电气设备尤其是电子设备造成破坏。因此在民用建筑中SPD（浪涌保护器）被大量的使用。

1.电涌保护器分类

电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。

1.1SPD的分类：

1.开关型：一旦响应雷电瞬时过电压时，允许雷电流通过。

2．限压型：随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。

1.2分流型或扼流型

扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。

分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。

按用途分：电源保护器、信号保护器。

2.SPD后备保护

2.1SPD为什么要设置后备保护

现在市场上可以购买的SPD主要可分为三种型式：电压开关型、电压限制型和复合型。复合型SPD常采用电压开关型和电压限制型SPD串联或并联以满足限制电压或通流量的要求。所有这些双端口装置在遭受瞬态电浪涌时，通过钳制跨接在浪涌保护器两端之间的瞬态电压工作。在被保护线路的工频电压的作用下原先处于导通状态下的电子固态保护器件有可能不会灭弧，出现续流。如此大的短路电流产生的热效将使SPD的电子固态保护器件发生爆裂或爆炸，影响其他设备的安全、正常运行，使系统的可靠性降低。

2.2如何设置SPD的后备保护

建筑电气低压配电系统中通常在SPD支路中接入一个限流元件作为SPD故障短路的后备保护。此限流元件可以是熔断器、延时型空气开关、剩余电流短路器。用断路器作后备保护时，线路上的限制电压要高于用熔断器作后备保护的线路上的限制电压，由于断路器电感的存在，其响应时间长，这也是系统不希望的。要求熔断器的熔断电流躲过额定波形下额定幅值的雷电流作用，同时小于上级主开关的整定电流，并保证一定的级差，以实现其选择性。

经过以上分析可以得出两个结论；浪涌保护器SPD宜采用熔断器而不宜采用断路器；电源线路浪涌保护器后备保护熔体额定电流满足级差配合的要求，以免SPD短路故障时扩大事故。

3.建筑电气设计中浪涌保护器SPD的选用

3.1电源SPD的合理选择.

电源SPD安装的保护等级一般以保护对象的重要性为依据在1～2级中选择；而在信息系统的低压输配电系统中，则需对雷击事故后果的严重程度、系统设备的重要性等进行综合的考虑。在安装位置方面，一级SPD为总进线配电箱前，二级SPD为分配电箱前，三级SPD为重要设备配电系统前，四级SPD为电子设备工作电源前。需要注意的一点是，第一级SPD应为电压开关型，并且测试波形应与首次雷击电流波形10/350μS相同，其余SPD可以是测试波形为8/20μS的混合型或限压型。首先，查看价格。装置简单、低廉的MOV，容量相当有限，在出现较大浪涌或尖峰时将不能保护您的系统。安装SPD在保护系统中的数量，按照雷电防护区概念的规定，被保护设备的抗扰能力及雷电防护分级评定。SPD连接导线要求短而直，其长度不最好小于0.5m。假如电网中有几个浪涌保护器，它们一定会相互影响，并联的保护器之间一定达到能量的配合才可以保证被保护线路的安全。为防止SPD老化造成短路，SPD安装线路上应有过电流保护装置，宜选用有劣化显示功能的SPD。

3.2通流容量的合理选择

SPD通流容量的选择一般以其在系统中所承担的任务为依据。一般来说，安装在供配电系统中并且相对靠近电源侧SPD的通流容量应高于相对靠近负荷侧的SPD；安装在LPZ1、LPZ2区交界处的SPD应选择I级分类试验产品。在民用建筑的电气设计中，可以对最大电涌电流幅值进行粗略的估算。SPD的作用是将雷电冲击电压幅值降低到所要求的水平，满足配电线路中各种电气设备耐冲击过电压的额定值。对电压开关型SPD指规定陡度下的最大放电电压，对电压限制型SPD指规定电流波形下的最大残压。这里有一个概念需要弄清楚，SPD的Up≠电气设备所能耐受的冲击过电压额定值，而是SPD在雷电冲击电压或冲击电流作用下导通时在SPD两端的最大钳压（也称残压）加上其两端引线的感应电压之和应小于被保护设备的耐冲击过电压值，且不宜大于80%。

进行雷电流分流计算与雷击风险评估分级，并据此进行浪涌保护器的选择。

浪涌保护器从工作原理和性能上分为电压开关型、限压型和组合型。

3.3电压开关型SPD在无浪涌出现时为高阻抗，当浪涌电压达到一定值时突变为低阻抗，此类SPD通常采用充气放电管、闸流管、放电间隙和三端双向可控硅元件作为组件。电压开关型SPD完全可以保护电气线路免遭雷电造成的涌流损害，特别适用于I级雷电过电压保护，所以，一般安装在建筑物LP20与LPZl区的交界处，可最大限度地消除电网后续电流，疏导10／350us的雷电冲击电流。

它的特点是放电能力强，但残压较高，通常为2—4kV，测试该器件一般采用10／350ps的模拟雷电：中击电流波形。对于电压开关型SPD，最大钳压等于雷电冲击电压波下最大放电电压。根据IEC61643-1规定，电压开关型SPD在1.2/50µs冲击电压波下的最大放电电压即为该SPD的电压保护水平UP。《雷规》要求此处的SPD应是符合Ⅰ级分类试验的产品，Ⅰ级分类试验的冲击电压是1.2/50µs波形，若以1.2/50µs波形作为雷电冲击电压的典型波形，则可以认为SPD最大钳压即为SPD电压保护水平UP。

雷电流流过SPD时会在两端引线上产生的感应电压UL，此感应电压与SPD残压叠加在被保护设备上，为使被保护设备承受的冲击电压足够低，SPD两端引线应做到最短。总配电箱和其中的低压电器应属Ⅲ类设备，耐冲击过电压额定值为4kV。

3.4组合型SPD是由电压开关型组件和限压型组件组合而成，利用限压型组件对浪涌电压的能迅速反应的特点，在普通雷电过电压的保护时，由其接收浪涌电流，它标称放电电流可达10—20kA；若遇到较大量级的雷电过电压，第一级由限压型组件组成的电路保险管自动断开，由第二级电压开关型组件展开雷电过电压保护。这种组合型SPD的电压型组件能根据冲击电流容量一般>lOOkA。

因其同时兼有电压开关型和限压型两种特性，这种元件价格较贵，但没有电压开关型元件和限压型元件的单独特性好，在通常情况下或有几级SPD情况下尽可能不利用混合型SPD，只有在特别环境下或用一级SPD隋况下才能够考虑用混合型SPD.为确保浪涌保护器的使用功能能够得到有效发挥，必须对浪涌保护器的运行状况进行实时检测，对报警装置进行针对性选择。

结语自然界雷电磁场所产生的感应也可随电源线或信号线等途径侵入建筑物，雷电过电压产生的危害和损失也越来越大，因此，防雷与安全防护中的浪涌保护技术已成为当前的一个热点，并引起了大家的高度重视。利用电涌保护器对其进行保护可在极短的时间内将窜入电力线、信号线的瞬时电压限制在设备或系统能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄入大地，从而避免浪涌对回路中其他设备造成损坏。

参考文献：

[1]孟德发.低压供电线路浪涌保护器的选择和安装[J]2012.

[2]张婷立.配电系统中浪涌保护器选择和安装[J]2014.

[3]刘能，戴火云，鹿麟.探讨电涌保护器选择和使用中的几个问题[J]2014.