电涌保护器知识

   摘要：随着信息技术的快速发展，信息设备防雷电电磁脉冲越来越重要。本文就信息设备防雷电电磁脉冲进行分析。
    关键词：电磁脉冲    等电位    电涌保护器（SPD）    级间配合

    近年来随着国民经济的不断提高。建筑物内安装各类信息设备和电子计算机设备的越来越多。此类设备一般工作电压低，耐压水平低，抗干扰能力低，敏感性高的特点。极易受到雷电电磁脉冲的危害。因此除考虑防护直击雷外，还要考虑雷电电磁脉冲的防护。
    雷电电磁脉冲的防护应考虑如下：屏蔽，接地，等电位联结。其中等电位联结最为重要，在等电位联结中那些不能直接接地的带电体如：电源进户线的相线，电话线，网络线等，必须使用电涌保护器（SPD）。电涌保护器有限制雷电反击侵入波，雷电感应和操作过电压以及泄放电涌电压，从而保护信息设备。

    一：SPD的分类
    《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000版第6.4.11条提到电压开关型SPD、电压限制型SPD
    1）  电压开关型SPD：在电压小时为开路状态，电压高到一定程度时电阻变小，转为导通状态。电压开关型SPD常用元件的有放电间隙，气体放电管等。
    2）  电压限制型SPD：在随着电流的不断提高电阻连续变小。电压限制型SPD常用的元件是金属氧化物的压敏电阻、抑制二极管等。
    除此之外还有一种广为推行，那就是复合型SPD是电压开关型元件和电压限制型元件组成的，其特征随所加电压的特性可以表现为电压开关型与电压限制型两者皆有。

    二：SPD的参数
    1）  标称放电电流In：流过SPD8/20μs电流波的峰值。用于Ⅱ级分类试验与I级分类试验的预处理。
    2）  最大放电电流Imax：流过SPD8/20μs电流波的峰值。用于Ⅱ级分类试验。Imax大于In。
    3）  冲击电流Iimp：规定包括幅值Ipeck和电荷Q。
    4）  最大持续工作电压Uc：可持续加于电涌保护器的最大方均根电压或直流电压。
    5）  电压保护水平Up：在电压限制SPD。Up是标称放电电流In下的残压，又称SPD的最大钳压。在电压开关型SPD，Up是指在规定雷电波形下的最大放电电压。
    6）  残压Ur：是指通过SPD时两端出现的最大电压。
    7）  续流If：当SPD放电动作刚结束瞬间，流过SPD的由供电电源提供的工频电流。
    8）  8/20    9）  10/350

    三：SPD的选择
    1）  SPD的保护模式    共模保护：指SPD接在相线，中性线对地线之间，线路与设备内电路和器件对地绝缘。
    差模保护：指SPD接在相线对中性线之间与相线与相线之间。保护设备两个输入端之间的电路与器件。
    全保护：指既有共模保护又有差模保护。全保护既可以防止相对地、中对地的过电压，又可避免相对中的过电压。
    2）  主要接线方式（三线为例）
    3P接线：当N线与PE线直接相连时。SPD接在L线与PE线之间。具体位置在TN-S，TN-C系统中变压器低压侧，以及TN-C-S系统进户处。
    4P接线：当N线与PE线直接相连时，SPD接在L线与PE线之间。N线与PE线之间，TN-S，TN-C，TN-C-S系统之外。TT系统剩余电流保护器（RCD）的负荷侧。
    3+1接线：二个MOV或三个间隙SPD接于L与N之间，一个间隙型SPD接于N与PE之间，主要安装于TT系统剩余电流保护器（RCD）的电源侧。
    3）  SPD持续工作电压的选择    TT系统中Uc不应小于1.55Uo
    TN系统与TT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的电源侧。Uc不应小于1.15Uo
    IT系统中Uc不应小于1.15U(U为线间电压)
    注：Uo是低压系统相线对中性线的标称电压。在220/380V二相系统中Uo=220V
    4）  SPD容量选择    建筑物入户处第一级SPD的保护水平Up不应大于2.5KV。雷击冲击电流Iimp（10/350μs）无法确定时，不应小于12.5KA，若采用3+1的方式则N与PE之间的Iimp应乘以4倍（即12.5×4=60KA）。日前国内南通信达电器有限公司棰产AG40（TDX）产品做到100KA（10/350μs）Up达到1.8KV。得到防雷专家的一致好评。

    四：级间配合    在电涌作用时，要求在不同位置上安装的各SPD，能承担应该从其位置通过的电流和相应消耗的能量而不损坏或劣化。而同时还能满足各位置上的电压保护水平要求（第一级应释入绝大部分电流和能量，第二级次之，第三级更少）但由于一条线路上装的几个SPD动作是互相影响的，几个SPD都连上以后，各个SPD的通流并不一定设想的那样依次降低，如果配合得不好，可能并非第一级通过大部分电流和能量。右第二级能过了大部分能量和电流，第三级通流容量相对较小。这就可能使其损坏或爆炸。
    解决SPD级间配合的问题常用方法：
    1）  级间距离：当SPD间有足够的线路距离时，利用线路自然电感的阻滞作用达到要求，当建筑物的规模小，SPD间没有足够的距离。加长电源线的长度，如为电缆可以盘绕成圈以减少空间，散线则不行。
    2）  解耦器：当SPD间没有足够的距离时，中间加解耦器达到级间配合。
    3）  SPD参数配合：在工程上可以近似地以主要的参数进行分析，但是主要还是要由专业防雷专家，专业防雷厂家提供技术参数和产品。

    五：结束语    在信息技术迅速发展的时代，防雷是一不容忽视的学问。市场对防雷产品也越来越重视，笔者希望国内各专家携起手来一起共创防雷行业美好的明天。
 
    参考文献：
    《建筑物防雷设计规范》GB50057-94.2000版。
    《多级电涌保护器的级间配合》陶雪梅、叶蜚誉。    《电涌保护器知识讲座》王智明、赵汉祥、吴正华。