一回路中电涌保护.pdf

一回路中电涌保护器（SPD）的配合 1 SPD 配合的目的 一个系统中所有SPD 及所需保护的设备的能量配合，对保护的效率具有决定 性意义。[1] 配合的目的：（1）将最终的雷电威胁值减到需要保护设备的耐受程度。（2） 各个SPD 的额定荷载电涌能力不被超过，否则会造成SPD 的损坏。（3）当SPD 之间的限制距离不足时，过电压波可能会在线路上形成反射，产生振荡电压叠加 到线路上，使线路上的电压升高，反而会对被保护设备造成威胁。实施能量配合 电压配合，可以使各级SPD 之间的限制电压相互协调，减少反射现象。（4） 保证SPD 逐级先后动作。（5）避免SPD 的动作出现盲点。 2 SPD 数量的确定 设备的保护需要进行防雷区的划分 雷击风险评估，根据防雷区的划分和风 险评估的结果确定SPD 的安装数量（具体做法可以参见文献[2]）。 3 SPD 的安装 3.1 SPD 的选用 处于LPZ0A LPZ1 的SPD 用来承受 泄放直接雷击的能量，雷击波形为 10/350 μs， 般选用电压开关型SPD，称为第 级防护。第 级防护的主要作 用是泄放大能量的雷电流。在LPZ0B LPZ1 这两个区域内，由雷击引发的电磁 场起支配作用， 般不会发生直接雷击。在这两个区域内往往选用8/20 μs 波形 电压开关型或限压型的较大通流量的SPD，也称为第 级防护。 在LPZ1 LPZ2 内的SPD 主要考虑上 级的剩余威胁值 LPZ1 区内的电磁 场的感应效应。 般选用8/20 μs 波形限压型的SPD，称为第二级防护。第二级 的主要作用是泄放雷电流 限压。以后各级SPD 泄放雷电流的作用逐级减弱，限 压作用逐级增强。依此类推，直到将威胁值减到需要保护设备的耐受能力以下。 3.2 安装原则 根据划分的防雷区，确定各个部分空间不同的雷击电磁脉冲 （LEMP）的严重 程度，依 选用与各防雷区相匹配的SPD，确保雷电引起的过电压 过电流在经 过各级SPD 后，能够逐渐减弱，并保证SPD 的自身安全。 （1）从预计雷击电磁脉冲的入侵部位到需要保护的设备，循着雷击电磁脉 冲的入侵途径，SPD 的残压逐级降低。 （2）所选用的各级SPD 及它们与需要保护的全部电气系统组成一个完整的 防御体系。 （3）之后的各级SPD 只需应付LPZ0A LPZ1 交界处剩余雷电流的威胁值加 上LPZ1 区内电磁场产生的感应效应。 4 SPD 之间的配合 4.1 电压开关型和电压开关型SPD 的配合 电压开关型SPD 的主要元件 般为放电间隙，退耦元件或导线的作用就是使 前 级的SPD 比后 级先动作，即前 级的放电间隙先放电，不出现 “盲点”。 为使前 级的放电间隙先放电，退耦元件的动态电压降必须高于这 级放电间隙 的启动电压。 4.2 电压开关型和限压型SPD 的配合 这种情况 般是电压开关型SPD 为前 级，限压型为后 级。电压开关型 SPD 的放电取决于退耦元件两端的电压降(UDE) 限压型SPD 两端的残压（Ures） 之 。在电压开关型SPD 放电之前，其电压（USG）为： USG= UDE + Ures 其中影响UDE 的因素有两个：一个是进入电涌的大小；一个是退耦元件的性 质。 影响Ures 的因素也有两个：一个限压型SPD 的金属氧化物压敏电阻 （MOV） 的特性；一个是进入的电涌的上升速率和大小。 另外一个重要的影响因素是响应时间。MOV 般比放电间隙的响应时间短（见 表1），因 在电压开关型SPD 与限压型SPD 之间导线应该有一定的间隔长度， 般不宜小于10m [3]。利用导线自身的电阻、电感等特性来延缓下 级SPD 的 动作。如果它们之间的线路 短，则应串接退耦装置。 根据行波理论，雷电侵入波在电缆中的传播速度为V=1.5×108m/s，放电间 隙的动作响应时间T 为100ns，限压元件的响应时间为25ns，那么，波在这个时 间差 （100－25）ns 内向前行进的距离S 为： S=V * T= （1.5×108m/s）× （75×10-9s）=11.25m 即电