电气人必看！浪涌保护器选择的几个关键参数

于浪涌保护器，相信大多数电气设计人员都不陌生。它是一种用于限制瞬态过电压并泄放浪涌电流的装置，能够在雷击或电力故障等突发情况下，有效减少对电子设备的损害。其核心功能是在系统出现浪涌时，将过电压和过电流迅速导入大地，从而保障设备和人员的安全。然而，浪涌保护器的选型是电气设计中一个相当复杂的问题，涉及多个因素，如系统的接地方式、所处环境的雷电暴露程度、防雷区域划分、电缆敷设长度、多级保护配置、保护点的短路电流能力以及分流回路的数量等。本文将对浪涌保护器的关键参数及其选型方法进行深入解析，旨在为电气设计人员提供实用的参考与指导。

▌01 浪涌保护器定义及分类

1、浪涌保护器定义

电涌保护器（ Surge Protective Device, SPD）是一种用于带电系统中限制瞬态过电压和导引泄放电涌电流的非线性防护器件，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。

2、浪涌保护器的分类

可以按照非线性元件的特性进行分类，也可以按照不同系统中的不同使用要求分类。

2.1 按照非线性元件的特性进行分类

（1）电压开关型电涌保护器：

无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管、硅可控整流器或三端双向可控硅元件做电压开关型电涌保护器的组件。也称"克罗巴型"电涌保护器。具有不连续的电压、电流特性。

（2）限压型电涌保护器

无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极管作限压型电涌保护器的组件。也称"箝压型"电涌保护器。具有连续的电压、电流特性。

（3）组合型电涌保护器

由电压开关型元件和限压型元件组合而成的电涌保护器，其特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、限压型或电压开关型和限压型皆有。

2.2 按照不同系统中的不同使用要求分类

按用途分为电源系统 SPD、信号系统 SPD 和天馈系统 SPD；

▌02 浪涌保护器选择的几个关键参数

1、SPD试验类别的选择

SPD的试验类别共计3类，即IIIIII类。一般总配电柜使用I类或II类；分配电箱可用II和III类；后端也可用II和III类；规范中如下描述：

（1）进入建筑物的交流供电线路，在线路的总配电箱等LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区交界处，应设置Ⅰ类试验的浪涌保护器或Ⅱ类试验的浪涌保护器作为第一级保护；

（2）在配电线路分配电箱、电子设备机房配电箱等后续防护区交界处，可设置Ⅱ类或Ⅲ类试验的浪涌保护器作为后级保护；

（3）特殊重要的电子信息设备电源端口可安装Ⅱ类或Ⅲ类试验的浪涌保护器作为精细保护使用直流电源的信息设备，视其工作电压要求，宜安装适配的直流电源线路浪涌保护器。

2、最大持续工作电压的选择

最大持续工作电压Uc是可以持续施加在SPD上的最大电压有效值（或直流电压）。这个数值是SPD的一个门限值，即当工作电压超过这个数值，SPD开通、漏电流指数级增大。

Uc的选择和系统接地形式、系统电压、电能质量有关。Uc值至少要大于正常工作时的电压，例如在TN系统中380/220V，电压正偏差不大于7%，但我国实际电压正偏差往往超过此值，按照10%考虑，在加上老化因素，按照5%，Uc≥1.15Uo。

在供电系统电压偏差超过 10% 以及因谐波作用使正常运行电压幅值升高的场所，还应根据具体情况适当提高上述 SPD 规定的 Uc值；但同时应兼顾过电压保护水平（Up）与被保护设备的配合。具体可参考下图，其中Uo为相电压、U为线电压。

在直流系统中， SPD 的最大持续工作电压 Uc 约为被保护系统额定电压的 1.5倍左右（经验值）。

3、冲击电流和最大放电电流的选择

冲击电流 Iimp一般用于SPD的I级分类动作负载试验参数，其波形通常为10/350µs；

最大放电电流 Imax用于SPD的II级分类试验。具体选择与暴露位置有关，可参考下表内容。

4、电压保护水平的选择

电压保护水平 Up是SPD 限制接线端子间电压的性能参数，对电压开关型SPD 为规定陡度下的最大放电电压，对电压限制型 SPD 则为规定电流波形下的最大残压。

SPD 的电压保护水平 Up加上其两端引线的感应电压之和应小于所在系统和设备的绝缘冲击耐受电压额定值 Uw（Uw值详见下图） ，并不宜大于被保护设备耐压水平的 80%。

5、浪涌保护器SPD选型设计的整体原则

（1）整体原则。将整个安防工程机电系统作为一个整体保护对象来考虑防雷保护。既要考虑各个子系统的防雷保护，又要考虑各个弱电子系统之间及其与供配电子系统之间的有效衔接，做到系统配置、经济合理、安全可靠、适当冗余。

（2）划分界面。根据GB50057-2010关于雷电保护区域LPZ的划分原则以及安防工程机电系统的分散分布的特点，确定若干个不同的“建筑单体”，再实施分级保护。

（3）综合防治。充分利用“均压、屏蔽、接闪、分流、接地、保护”等传统的防雷技术措施，选用可靠的接闪装置和电涌保护器SPD，实施可靠、全面的技术方案。

（4）合理选型。根据具体安防工程所处的地理环境特点以及机电设备所处的雷电保护区域范围，选择合理的SPD电气性能参数和产品功能。

▌03 各级浪涌保护器选择的参数

1、SPD1

第一级电涌保护器SPD1若安装在某建筑物总配电室，用三片开关型电涌保护器就能满足系统的要求，我国现行的供电方式即使整个供电系统采用TN-S方式，而在总配电室N与PE是一个接地点，如此在配电机房总配电柜安装三片开关型SPD就能起到作用。N到地之间可以不加。

SPD1选择的参数建议如下：

最大持续运行电压：Uc=440V

最大放电电流：一般按规范要求进行计算设计或参考标准中要求

保护电平：Up≤2.5KV

响应时间：tA≤100ns

2、SPD2

第二级电源电涌保护器是应用最广泛的一个产品，雷电电磁脉冲能对LPZ1区电源线入侵产生20KA以上的雷电流情况不多，因此第二级SPD作为限压型电涌保护器额定通流量In定位为20～40KA。

SPD2建议技术参数选择如下：

最大持续运行电压：Uc=260～320V

额定放电电流（8/20μs）In=20KA

最大放电电流（8/20μs）Imax=40KA

保护电平：Up≤1.5KV

响应时间：tA≤25ns

3、SPD3

第三级电源电涌保护器一般安装于重要设备的前端，所谓细保护。

SPD3建议技术参数选择如下：

最大持续运行电压：Uc=255V

标称放电电流（8/20μs）：In L→N 3KA N→PE 5KA

电压保护级别Up：L→N≤1.25KV L→PE≤1.5KV

响应时间：tA≤25ns

▌04 浪涌保护器的安装要求

使用安装SPD的三相基本要求：

（1）安装SPD之后，在无电涌发生时，SPD不应对电气（电子）系统正常运行产生影响。

（2）安装SPD之后，在有电涌发生的情况下，SPD能承受预期通过的雷电流而不损坏，并能箝制电涌电压和分走电涌电流。

（3）在电涌电流通过后，SPD应迅速恢复高阻状态，切断工频续流。

SPD安装在防雷区交界处的配置示例如图1所示。

SPD在不同接地形式系统中的安装如图2～图6所示。

来源：网络

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