防雷及过电压保护装置

1.1分类、适用范围

1）产品分类

电涌保护器（英文缩写为“SPD”）是用于限制暂态过电压和分流电涌电流的装置，它至少包含一个非线性元件。电涌保护器的分类见表1.1。表1.1电涌保护器的分类

类型电压开关型电压限压型组合型定义采用放电间隙（石墨、钛锑铜合金）、气体放电管、晶闸管、三端双向可控硅元件构成的电涌保护器采用压敏电阻和抑制二极管组成的电涌保护器电压开关型和电压限压型组件组合而成的电涌保护器。特点平时高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。该类型电涌保护器释放能量很高，电压保护水平Up高，但响应时间长平时高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗随着连续变小。该类型电涌保护器释放能量不如开关型高，电压保护水平Up较低，但响应时间短兼有开关型和限压型的特点　　按功能划分，电涌保护器可分为电源电涌保护器、天馈电涌保护器和信号电涌保护器。2）适用范围

　　电源电压：持续施加在SPD的接线端子间的电压不应超过其最大持续工作电压。 电源频率：50/60Hz±2Hz　　海拔高度：≤2000m

　　环境极限温度：-40～+70℃

　　相对湿度：30%～90% （在室温条件下）　　在异常环境下，应向厂家提出。1.2相关标准

编号GB50057-94（2000年版）GB18802.1-2002GB18802.21-2004GB11032-1998GB/T101094-1997GB50343-2004JGJ/T16-1992YD/T5098-2001YD5078-1998YD1235.1/2-2002GA173-1998DL548-1994IEC61024-1：1990IEC61312-1，2，3-94，95，96IEC61643-1，2IEC1000-1995IEC60364-5-53:2001A1名称建筑物防雷设计规范低压配电系统的浪涌保护器(SPD)第一部分:性能要求和试验方法低压电涌保护器第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD）-性能要求和实验方法交流无间隙金属氧化物压敏电阻电子设备用压敏电阻建筑物电子信息系统防雷技术规范民用建筑电气设计规范通信局站雷电过电压保护工程设计规范通信工程电源系统防雷技术规定通信信号网络SPD性能要求和试验方法信息系统防雷保安器电力系统通信站防雷运行管理规程建筑物防雷设计规范雷电电磁脉冲的防护低压电力配电系统的浪涌保护器选择和应用原则电磁兼容性·EMC建筑物电气装置第5-53部分：电气设备的选择和安装-隔离、开关和控制设备第534节：过电压保护电器1.3装设要求

　　SPD的安装部位示意及装设原则见表1.3-1及图1.3

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防雷及过电压保护装置10.04.01表1.3-1按接地型式装设电涌保护器（SPD）

电涌保护器安装点的接地型式电涌保护器装TT系统TN-S系统引出中性线的IT系统设要求装设依据TN-C系统装设依据装设依据不引出中性线的IT系统接线形式1接线形式2接线形式1接线形式2接线形式1接线形式2每一相线和中性线间+√x+√+√x每一相线和PE线间√xx√x√x√中性线和PE线间√√x√√√√x每一相线和PEN线间xx√xxxxx相线间++++++++√强制规定装设电涌保护器；x不适用；+需要时可增设电涌保护器1）装设在电源进线端的SPD

（1）电涌保护器（SPD）安装在建筑物电气装置的电源进线端附近，或安装在离建筑物电源进线端最近的主配电设备内。（2）TN-C、IT、TN-S系统SPD装设部位除按表3内容要求还应取其路径最短者。（3）TT接地形式中，接线形式1为SPD装于剩余电流保护

器负荷侧，接线型式2为SPD装于剩余电流保护器之IEC61024-1，IEC61312-1电源侧。

2）装设第二级、第三级SPD

IEC60364-4-44，clause4431－电气装置的电源进线端F11102L1F31032－配电盘L23－馈出线

L3N4－总接地端子或母线

PENPE5－Ⅰ级试验的电涌保护器（SPD）

6－电涌保护器（SPD）的接地连接线（接地线）7－被保护的固定安装的设备F2F28－Ⅱ级试验的电涌保护器（SPD）5899－Ⅱ级或Ⅲ级试验的电涌保护器（SPD）10－去耦器件或相导体长度

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F1、F2、F3 过电流保护电器　　　　4（1）第二级、第三级SPD设置原则：

　图1.3 电涌保护器的安装

①在LPZ1及其之后分区交界处安装限压型电涌保护器。②一般情况下，当在线路上多处安装SPD且无准确数据

时，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m ，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。③第一级电涌保护器和第二级电涌保护器可以组合为一台电涌保护器（SPD）。3）电源线路电涌保护器标称放电电流参考值见表1.3-2

表1.3-2电源线路电涌保护器标称放电电流参考值（GB 50343-2004）

LPZ0和LPZ1交界处LPZ1和LPZ2、LPZ2和LPZ3交界处保护等第一级标称放电电流第二级标称放电电流第三级标称放电电流第四级标称放电电流直流电源标称放电电级（kA）（kA）（kA）（kA）流(kA)10/350μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μsA≥20≥80≥40≥20≥10≥10B≥15≥60≥40≥20直流配电系统中根据C≥12.5≥50≥20线路长度和工作电压D≥12.5≥50≥10选用适配的SPDSPD的外封装材料应为阻燃材料。注：目前现行规范GB 50057-94（2000版）、IEC 60364-5-53：2001对In的要求值与GB 50343-2004不一致，选用时应注意。

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防雷及10.04.01过电压保护装置4）信号线路电涌保护器的设置见表1.3-3；计算机网络系统传输线路上SPD级数的设置见表1.3-4表1.3-3信号电涌保护器的设置

信号线路名称天馈线路程控交换机线路计算机网络系统安全防范系统火灾自动报警及消防联动系统建筑设备监控系统有线电视系统通信基站SPD设置部位1，收/发通信设备的射频出入端口处；2，每副天线信号线路1，进出建筑物的传输线路见表3.4-22，设备输入/输出端口处1，摄像机信号控制线输出/输入端2，主控机、分控机的信号控制线、通信线、报警线，装于LPZ0A，LPZ0B与LPZ1交界处1，信号传输线进出建筑物，装于LPZ0A，LPZ0B与LPZ1交界处2，与119联网的进出线路系统中各种线路在LPZ0A，LPZ0B与LPZ1交界处进出建筑物的信号传输线入、出口处信号线进入机房在入户配线架处备注1，接地线：≥6mm2多股铜芯线2，架空天线必须置于LPZ0B内1，In≥500A，响应时间：ns级2，接地线：≥16mm2多股铜芯线接地线：≥1.5mm2多股铜芯线接地线：≥16mm2多股铜芯线接地线：≥16mm2多股铜芯线接地线：≥16mm2多股铜芯线接地线：≥16mm2铜芯线1，天线必须置于LPZ0B内2，站区内严禁布放架空线表1.3-4计算机网络系统传输线路上SPD级数的设置

防护等级ABCDSPD装于LPZ0A、或LPZ0B与LPZ1交界处、或LPZ1与LPZ2处信号SPD的级数2级或3级2级1级或2级1级或2级1.4设计选用要点

1）电压保护水平（UP）的选择

UP值不应超过被保护设备耐冲击电压额定值，UP要求SPD与被保护的设备的绝缘应有良好配合。

在低压供配电系统装置中，设备均应具有一定的耐受电涌能力，即耐冲击过电压能力。当无法获得220/380V三相系统各种设备的耐冲击过电压值时，可按IEC 60664-1和GB 50057-1994（2000版）的给定指标选用。见表1.4-1。表1.4-1220/380V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值

设备的位置耐冲击过电压类别耐冲击电压额定值（kV）电源处的设备Ⅳ类6配电线路和最后分支线路的设备Ⅲ类4用电设备Ⅱ类2.5特殊需要保护的设备Ⅰ类1.5注：Ⅰ类——需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；　 Ⅱ类——如家用电器、手提工具和类似负荷；

Ⅲ类——如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座），应用于工业的设备和一些其它设备（例如永久接至固定 装置的固定安装的电动机）；

　　Ⅳ类——如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。

2）最大持续运行电压（UC）的选择最大持续运行电压UC：

电涌保护器（SPD）的最大持续工作电压UC不应低于表1.4-2的值。表1.4-2

按电源系统特征确定电涌保护器（SPD）的最低UC值

最低UC值UC≥1.55UO=357VUC≥1.15UO=265VUC≥1.15U=460V系统接地型式在剩余电流保护器的负荷侧接SPD的TT系统中TN系统在剩余电流保护器的电源侧接SPD的TT系统中IT没有引出中性线系统3）标称放电电流In的（冲击通流容量）选择

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防雷及过电压保护装置10.04.01流过SPD、8/20μs电流波的峰值电流。用于对SPD做II级分类试验，也用于对SPD做I级和II级分类试验的预处理。事实上，In是SPD不发生实质性破坏而能通过规定次数(一般为20次)、规定波形（8/20μs）的最大限度的冲击电流峰值，目前，几个规范对In要求不一致。表3.3-1取自GB 50343-2004。GB 50057-1994（2000年版）三级SPD的In最小值分别为15kA、5kA、3kA，电流波形均为8/20μs，其要求低于表3.3-1。IEC 60364-5-53：2001对In的要求有所不同，当中性线（N）与PE（保护线）不直接相连时，接在中性线和PE线间的电涌保护器（SPD），对于三相系统其标称放电电流In≥20kA 8/20μs，对于单相系统In≥10kA 8/20μs。4）冲击电流（Iimp）的选择

脉冲冲击电流Iimp：规定包括幅值电流Ipeak和电荷Q。标准的10/350μs雷电流波形是模拟自然界直接雷击的波形，第一级SPD必须能承受适当的雷电流的多次冲击而不发生损坏。

GB 50343-2004对Iimp的要求见表3.3-1，而GB 50057-1994（2000年版）对该参数没有具体数值要求，IEC 60364-5-53：2001对Iimp有如下要求：当中性线（N）与保护线（PE）不直接相连时，接在中性线和PE线间的电涌保护器（SPD），如果电流值无法计算，则对于三相系统Iimp≥50kA，对于单相系统Iimp≥25kA。5）最大放电电流Imax（极限冲击通流容量）的选择流过SPD、8/20μs电流波的峰值电流，用于II级分类试验。Imax与In有许多相同点，他们都是用8/20μs电流波的峰值电流对SPD做II级分类试验。不同之处也很明显，Imax只对SPD做一次冲击试验，试验后SPD不发生实质性破坏；而In可以做20次这样的试验，试验后SPD也不能有实质性破坏。因此，Imax是冲击的电流极限值，所以最大放电电流也称为极限冲击通流容量。显然，Imax>In。

6）耐受的预期短路电流的选择

（1）电涌保护器（SPD）耐受的短路电流，及与之相连接的过电流保护器应等于或大于安装处预期产生的最大短路电流。（2）制造厂所规定电涌保护器（SPD）的额定阻断续流电流值不应小于安装处的预期短路电流值。

（3）在TT或TN系统中，接于中性线和PE线之间的电涌保护器（SPD）动作（例如火花间隙放电）后流过工频续流，电涌保护

器（SPD）额定阻断续流电流值应大于或等于100A。

（4）在IT系统中，接在中性线和PE线之间的电涌保护器（SPD）的额定阻断续流电流值与接在相线和中性线之间的电涌保护器（SPD）是相同的。7） 电涌保护器（SPD）之间的配合

根据IEC 61312-3和IEC 61643-12要求，应当考虑电气装置中电涌保护器（SPD）之间的配合。电涌保护器（SPD）的制造厂应在其文件中提供充分的关于电涌保护器（SPD）之间配合的资料。8）信号线路SPD性能参数

　　有线的信号线路装设信号SPD应符合表1.4-3的要求，天馈线路装设信号SPD应符合表1.4-4的要求。表1.4-3信号线路（有线）SPD性能参数

线缆类型非屏蔽双绞线屏蔽双绞线同轴电缆标称导通电压≥1.2Un≥1.2Un≥1.2Un测试波形1.2/50μs、8/20μs混合波1.2/50μs、8/20μs混合波1.2/50μs、8/20μs混合波标称放电电流（kA）≥1≥0.5≥3注：Un为最大工作电压。表1.4-4天馈线路SPD性能参数　　

名称插入损耗平均功率特性阻抗传输速率工作频率（dB）电压驻波比响应时间（ns）（W）（Ω）（bps）（MHz）接口形式数值≤0.50≤1.3≤10≥1.5系统应满足系统应满足系统应满足系统应满足系统平均功率要求要求要求要求D162

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