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[摘 要]建筑物电子信息系统遭雷电的影响是多方面的。电涌保护器SPD应用在建设中越来越广泛。根据SPD本身性能参数、使用功能来选择SPD的型号及参数设定场合显得尤为重要。
[关键词]电涌保护器SPD 分类实验 SPD的选型安装方法 SPD的短路防护正定
中图分类号：TN919.26 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0031-01
随着经济建设的高速发展，电子信息设备的应用已深入国民经济、国防建设和人民生活的各个领域，各种电子、微电子装备已在各行业大量使用。由于这些系统和设备耐过电压能力低，特别是雷电高电压以及雷电电磁脉冲的侵入所产生的电磁效应，会对信息系统设备造成永久性损坏。目前可供选择的SPD产品越来越多，但不同的建筑类别及场合需要不同性能的SPD，只有针对不同电子信息系统，不同建筑工程特点，才能选择出最合适的SPD。
一、电涌保护器的SPD的定义及分类：
电涌保护器（Surge Protective Device）是一种用于带电系统中限制瞬态过电压和引导泄放电流的非线性保护器件。用以保护电气或电子系统免遭雷电或操作过电压及涌流的损害。
SPD电涌保护器按期使用特性分类：
a：电压开关型SPD：当无电涌时，SPD呈高阻状态；而当电涌电压达到一定值时，SPD突然变为低阻抗。它具有通流流量大的特点，特别适用于LPZOB区与LPZ1区界面外的雷电浪涌保护，且一般宜用于“3+1”保护模式中低压N线与PE 线间电涌保护。
b：限压型SPD：当无电涌时，SPD呈高阻抗，但随着电涌电压和电流的升高，其阻抗持续下降而呈低阻导通状态。称为“箝压型SPD”，因箝位电位水平比开关型SPD低，故常用于LPZOB区与LPZ1区以及以上雷电保护区域的雷电过电压或操作过电压保护。
c：混合型SPD：这是将电压开关型和限压型元件组合在一起的一种SPD，随其所承受的冲击电压特性的不同而分别呈现电压开关型SPD、限压型SPD，或同时呈现开关型及限压型两种特性。
二、SPD电涌保护器分类实验波形及设置方案
* a：Ⅰ级分类实验：这是Ⅰ类SPD惊醒的用标称放电电流Ⅰn，，1.2/50μs，冲击电压和10/350
μs，最大冲击电流做的实验。最大冲击电流在10ms内通过的电荷Q（C）等于幅值电流IPeak（KA）的1/2，这是规定用于安装在LPZOa区与LPZ1区界面处的雷电流型SPD实验程序。
* b：Ⅱ级分类实验：这是对Ⅱ类SPD进行标称放电电流Ⅰn，，1.2/50μs，冲击电压和8/20μs，波形最大放电电流（IMAX）试验。
* c： Ⅲ级分类实验：对SPD进行的复合波发生器产生的开路电压峰值UOC波形为，1.2/50μs电压波，短路电流峰值Ics，波形为8/20μs电流波且UOC与Isc之比为2欧姆，该比值定义为虚拟阻抗Zf所做实验。
三、SPD与断路器级间配合与SPD能量泄放配合
1.SPD保护器原则上既要满足工频短路对主电路过电流保护装置的级间配合及分断能力要求，又不应在规定的雷电冲击放电电流下断开。一般可参照SPD制造商的建议配置。无制造商建议时第一级不小于50kA，一般用C63A，以后各级不小于C20A，一般用C32A，
2.一个电气装置内如固装有大量对雷电涌压敏感的电气设备而设置多于一级SPD，则应注意在出现雷电冲击时，任一SPD泄放的能量不应超过其能承受值，以避免该SPD被过大的通过能量烧坏，为此应使上下级SPD在泄放雷电能量时能实现协调配合。一般前级SPD1为通过10/350μs，电流波形实验的开关型SPD，主要作用是泄放雷电能量。后级SPD2為限压型SPD，主要是限制雷电冲击过电压的幅值。如两级SPD配合不当，仅SPD2导通放电，SPD2将因通过较大的雷电能量烧坏，为此需施加在SPD1上的冲击电压幅值USG使SPD1及时导通放电，从而使SPD2安全泄放残余少量雷电能量而不烧坏。
USG=Ures+Ude
USG-SPD1上冲击电压幅值
Ures-SPD2上残余冲击电压
Ude-两SPD间回路电感上的L电压降，此电感可以导线自然电感，也可人为设置，去耦元件电感，从式中可知，在SPD间能量泄放配合中，需要视Ude作用，Ures决定于SPD2，无法更动，而Ude可加以调整。如两SPD间连接线过短，例线长小于10m，则Ude值不够大，为此《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012的5.4.6当电压开关型浪涌保护器至限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m，限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。宜在两SPD连接线上串接一电感性去耦元件以提高Ude，USG值，使SPD1及时导通。
四、SPD的安装与选择
（1） SPD的安装位置原则上应安装在各防雷区界面处，并宜靠近建筑入口及被保护设备安装。当SPD安装于界面附近的被保护设备处时，至该设备的线路应能承受所发生的电涌电压及电流，且线路的金属保护层或屏蔽层宜先在界面处做一次等电位联结。
（2） 在LPZOA区或LPZOB区与LPZ1区交界处，从室外引来的线路上安装的SPD应选用符合Ⅰ级分类实验（10/350μs波形）的产品，安装于LPZ1区与LPZ2区及后续防雷区界面处的SPD应选用符合Ⅱ级分类实验（8/20μs波形）或Ⅲ级分类实验的产品。
（3） 从室外引来的线路，SPD宜靠近屏蔽线路末端安装，通过每个SPD的雷电流应评估其预期通过的雷电泄流，其标称电流不宜小于15kA。
（4） 在LPZ0区与LPZ1区界面处安装的第一级SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了室内配电盘内设备时，应在该配电盘内安装第三级SPD，其标称放电电流不宜小于8/20μs，5KA.。
（5） 当按上述要求安装的SPD离保护设备较远，SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，并涉及反射波效应不足以保护较远的设备时，尚应在被保护设备处装设SPD，其标称电流Ⅰn，不宜小于8/20μs，3KA.，当上述被保护设备沿线路距SPD的距离不大于10米时，若该SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，小于被保护设备的耐压水平的80%，则一般情况下在被保护设备处可不装SPD。
五、SPD与RCD间安装位置协调
TN系统中发生接地故障时，接地故障电流大，可用过电流保护电器来自动切断电源。
TT系统内的接地故障电流小，需装用RCD来自动切断电源，特别在电源进户处，应装用RCD对全电气装置的接地故障做出反应，而电源进线处也是SPD安装的首要位置。SPD的失效短路将引起RCD动作，SPD通过的大幅值电涌电流影响RCD磁回路，两者安装位置上的协调配合可获取最好电气安全效果。
在TN系统中，为防接地电弧火灾而电源进线处装设防火RCD时，也需SPD是否采用3+1连接方式将装设在SPD的负荷侧或电源侧。
随着现代建设工程中众多复杂的电气与电子信息系统的广泛应用，合理选择配置SPD（电涌保护器）以保证建筑物的不受雷击感应过电压和操作过电压更显得尤为重要，因而电气设计人员应根据建筑物不同实际情况科学、灵活合理运用SPD电涌保护器。
参考文献
[1] 全国民用建筑工程设计技术措施（2009版）.
[2] 工业与民用配电设计手册.
[3] 民用建筑电气设计规范-JGJ16-2008.
[关键词]电涌保护器SPD 分类实验 SPD的选型安装方法 SPD的短路防护正定
中图分类号：TN919.26 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0031-01
随着经济建设的高速发展，电子信息设备的应用已深入国民经济、国防建设和人民生活的各个领域，各种电子、微电子装备已在各行业大量使用。由于这些系统和设备耐过电压能力低，特别是雷电高电压以及雷电电磁脉冲的侵入所产生的电磁效应，会对信息系统设备造成永久性损坏。目前可供选择的SPD产品越来越多，但不同的建筑类别及场合需要不同性能的SPD，只有针对不同电子信息系统，不同建筑工程特点，才能选择出最合适的SPD。
一、电涌保护器的SPD的定义及分类：
电涌保护器（Surge Protective Device）是一种用于带电系统中限制瞬态过电压和引导泄放电流的非线性保护器件。用以保护电气或电子系统免遭雷电或操作过电压及涌流的损害。
SPD电涌保护器按期使用特性分类：
a：电压开关型SPD：当无电涌时，SPD呈高阻状态；而当电涌电压达到一定值时，SPD突然变为低阻抗。它具有通流流量大的特点，特别适用于LPZOB区与LPZ1区界面外的雷电浪涌保护，且一般宜用于“3+1”保护模式中低压N线与PE 线间电涌保护。
b：限压型SPD：当无电涌时，SPD呈高阻抗，但随着电涌电压和电流的升高，其阻抗持续下降而呈低阻导通状态。称为“箝压型SPD”，因箝位电位水平比开关型SPD低，故常用于LPZOB区与LPZ1区以及以上雷电保护区域的雷电过电压或操作过电压保护。
c：混合型SPD：这是将电压开关型和限压型元件组合在一起的一种SPD，随其所承受的冲击电压特性的不同而分别呈现电压开关型SPD、限压型SPD，或同时呈现开关型及限压型两种特性。
二、SPD电涌保护器分类实验波形及设置方案
* a：Ⅰ级分类实验：这是Ⅰ类SPD惊醒的用标称放电电流Ⅰn，，1.2/50μs，冲击电压和10/350
μs，最大冲击电流做的实验。最大冲击电流在10ms内通过的电荷Q（C）等于幅值电流IPeak（KA）的1/2，这是规定用于安装在LPZOa区与LPZ1区界面处的雷电流型SPD实验程序。
* b：Ⅱ级分类实验：这是对Ⅱ类SPD进行标称放电电流Ⅰn，，1.2/50μs，冲击电压和8/20μs，波形最大放电电流（IMAX）试验。
* c： Ⅲ级分类实验：对SPD进行的复合波发生器产生的开路电压峰值UOC波形为，1.2/50μs电压波，短路电流峰值Ics，波形为8/20μs电流波且UOC与Isc之比为2欧姆，该比值定义为虚拟阻抗Zf所做实验。
三、SPD与断路器级间配合与SPD能量泄放配合
1.SPD保护器原则上既要满足工频短路对主电路过电流保护装置的级间配合及分断能力要求，又不应在规定的雷电冲击放电电流下断开。一般可参照SPD制造商的建议配置。无制造商建议时第一级不小于50kA，一般用C63A，以后各级不小于C20A，一般用C32A，
2.一个电气装置内如固装有大量对雷电涌压敏感的电气设备而设置多于一级SPD，则应注意在出现雷电冲击时，任一SPD泄放的能量不应超过其能承受值，以避免该SPD被过大的通过能量烧坏，为此应使上下级SPD在泄放雷电能量时能实现协调配合。一般前级SPD1为通过10/350μs，电流波形实验的开关型SPD，主要作用是泄放雷电能量。后级SPD2為限压型SPD，主要是限制雷电冲击过电压的幅值。如两级SPD配合不当，仅SPD2导通放电，SPD2将因通过较大的雷电能量烧坏，为此需施加在SPD1上的冲击电压幅值USG使SPD1及时导通放电，从而使SPD2安全泄放残余少量雷电能量而不烧坏。
USG=Ures+Ude
USG-SPD1上冲击电压幅值
Ures-SPD2上残余冲击电压
Ude-两SPD间回路电感上的L电压降，此电感可以导线自然电感，也可人为设置，去耦元件电感，从式中可知，在SPD间能量泄放配合中，需要视Ude作用，Ures决定于SPD2，无法更动，而Ude可加以调整。如两SPD间连接线过短，例线长小于10m，则Ude值不够大，为此《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012的5.4.6当电压开关型浪涌保护器至限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m，限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。宜在两SPD连接线上串接一电感性去耦元件以提高Ude，USG值，使SPD1及时导通。
四、SPD的安装与选择
（1） SPD的安装位置原则上应安装在各防雷区界面处，并宜靠近建筑入口及被保护设备安装。当SPD安装于界面附近的被保护设备处时，至该设备的线路应能承受所发生的电涌电压及电流，且线路的金属保护层或屏蔽层宜先在界面处做一次等电位联结。
（2） 在LPZOA区或LPZOB区与LPZ1区交界处，从室外引来的线路上安装的SPD应选用符合Ⅰ级分类实验（10/350μs波形）的产品，安装于LPZ1区与LPZ2区及后续防雷区界面处的SPD应选用符合Ⅱ级分类实验（8/20μs波形）或Ⅲ级分类实验的产品。
（3） 从室外引来的线路，SPD宜靠近屏蔽线路末端安装，通过每个SPD的雷电流应评估其预期通过的雷电泄流，其标称电流不宜小于15kA。
（4） 在LPZ0区与LPZ1区界面处安装的第一级SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了室内配电盘内设备时，应在该配电盘内安装第三级SPD，其标称放电电流不宜小于8/20μs，5KA.。
（5） 当按上述要求安装的SPD离保护设备较远，SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，并涉及反射波效应不足以保护较远的设备时，尚应在被保护设备处装设SPD，其标称电流Ⅰn，不宜小于8/20μs，3KA.，当上述被保护设备沿线路距SPD的距离不大于10米时，若该SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，小于被保护设备的耐压水平的80%，则一般情况下在被保护设备处可不装SPD。
五、SPD与RCD间安装位置协调
TN系统中发生接地故障时，接地故障电流大，可用过电流保护电器来自动切断电源。
TT系统内的接地故障电流小，需装用RCD来自动切断电源，特别在电源进户处，应装用RCD对全电气装置的接地故障做出反应，而电源进线处也是SPD安装的首要位置。SPD的失效短路将引起RCD动作，SPD通过的大幅值电涌电流影响RCD磁回路，两者安装位置上的协调配合可获取最好电气安全效果。
在TN系统中，为防接地电弧火灾而电源进线处装设防火RCD时，也需SPD是否采用3+1连接方式将装设在SPD的负荷侧或电源侧。
随着现代建设工程中众多复杂的电气与电子信息系统的广泛应用，合理选择配置SPD（电涌保护器）以保证建筑物的不受雷击感应过电压和操作过电压更显得尤为重要，因而电气设计人员应根据建筑物不同实际情况科学、灵活合理运用SPD电涌保护器。
参考文献
[1] 全国民用建筑工程设计技术措施（2009版）.
[2] 工业与民用配电设计手册.
[3] 民用建筑电气设计规范-JGJ16-2008.