浪涌保护器的安装

1、浪涌保护器的有关知识和安装电涌保护器（spd ）工作原理和结构电涌保护器（surge protection device ）是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为 “避雷器 ”或 “过电压保护器”英文简写为 spd. 电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同， 但它至少应包含一个非线性电压限制元件 。 用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。一、 spd 的分类1、按工作原理分：1

2、. 开关型： 其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。2. 限压型： 其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。3. 分流型或扼流型分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器

3、、低通滤波器、 1/4 波长短路器等。按用途分：（ 1 ）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。（ 2 ）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。二、 spd 的基本元器件及其工作原理1 . 放电间隙（又称保护间隙）：它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成， 其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线l1或零线（n）相连，另一根金属棒与接地线（pe）相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角

4、型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力 f 作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。2 .气体放电管：它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体（ar ）的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的，气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压udc ；冲击放电电压up （一般情况下up （23） udc；工频而授电流in；冲击而授电流ip；绝缘电阻r （109q）;极问电容（ 1-5pf ）气体放电管可在直流和交流条件下使用， 其所选用的直流放电电压udc 分别如下： 在直流条件下使用：udc 1.8u0

5、（ u0为线路正常工作的直流电压）在交流条件下使用：u dc 1.44un （un为线路正常工作的交流电压有效值）3 .压敏电阻：它是以 zno 为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体p-n 的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（i=cua中的非线性系数a），通流容量大（2ka/cm2 ）, 常态泄漏电流小（10-710-6a）,残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量）， 对瞬时过电压响应时间快（10-8s）,无续流。压敏电阻的技术参数主要有： 压敏电压 （即开关电压） un ， 参考电压 ulma ；

6、 残压 ures ； 残压比 k （ k=ures/un ）；最大通流容量imax ；泄漏电流；响应时间。压敏电阻的使用条件有：压敏电压：unn （ v2x 1）2/0.7u0 （u0为工频电源额定电 压）最小参考电压：ulma（1.82） uac （直流条件下使用）ulma （2.22.5） uac （在交流条件下使用，uac为交流工作电压）压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定， 应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即（ulma） mak ub/k ,上式中k为残压比， ub 为被保护设备的而损电压。4 .抑制二极管：抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在

7、反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：i=cua,上式中a为非线性系数，对于齐纳二极管a =7-9,在雪崩二极管 a =5-7.抑制二极管的技术参数主要有（ 1 ）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma ）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在 2.9v4.7v范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6v200v范围内。（ 2 ）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如 10/1000下，管子两端

8、的最大箝位电压与管子中电流等值之积。（ 4 ）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。（ 5 ）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。（6）响应时间：10-11s5 .扼流线圈：扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用， 而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中

9、能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。这种扼流线圈在制作时应满足以下要求：1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。6 . 1/4 波长短路器1/4 波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器，这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如 900mhz 或1800mhz ）

10、的 1/4 波长的大小来确定的。 此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分布在n+khz 以下，此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。由于 1/4 波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐冲击电流性能好，可达到 30ka（8/20 以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为2%20%左右，另一个缺点是不能对大馈设施加直流偏 置，使某些应用受到限制。几种常见的接地方式在接地保护形式中分三种 :tn 系统 ,tt 系统 ,it 系统 .1. tn

11、 系统 中性点直接接地,并引出有中性线,保护线或保护中性线（顾名思义 ,中性线和地线合为了一体）属于三相四线制系统,系统有个特点就是,设备不单独接地 ,只系统接地. 根据中性线n 与保护线 pe 是否合并的情况， tn 系统又分为tn-c、 tn-s 及 tn-c-s 。a） tnc 系统： l1l2l3+pen （二者合一） 整个系统的中性导体和保护导体是合一的 。 在 tn-c 系统中，保护线与中性线合并为 pen 线，具有简单、经济的优点。当发生接地故障时，故障电流大，可采用一般过电流保护电器切断电源，以保证安全。但对于单相负荷或三相不平衡负荷以及有谐波电流负荷的线路，正常pen 线有电

12、 流，其所产生的压降呈现在电气设备的金属外壳和线路金属套管上，这对敏感的电子设备不利。另外， pen 线上的微弱电流在爆炸危险环境也能引起爆炸，因此，我国爆炸危险环境电力设备设计规范 中明确规定： 在 1 、 10 区爆炸危险环境中不能采用 tn-c系统。 同时由于 pen 线在同一建筑物内往往相互有电气连接， 当 pen 线断线或相线直接与大地短路时，都将呈现相当高的对地故障电压，这时可能扩大事故范围。b） tn s 系统： l1l2l3+pe （保护线） +n （中性线） 整个系统的中性导体和保护导体是分开的 。 在 tn-s 系统中，保护线与中性线分开，具有tn-c 系统的优点，但价格较

13、贵。由于正常情况下 pe 线不通过负荷电流，与pe 线相连的电气设备金属外壳不带电位，所以适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电，也可用于有爆炸危险的环境中。在民用建筑中，家用电器大都有单独接地极的插头，采用 tn-s 供电，既方便又安全。但tn-s 系统仍不能解决相线对大地适中引起电压升高和对地故障电压的蔓延问题。c） tn cs系统：l1l2l3+前半部pen,后半部pe+n系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的。 在 tn-c-s 系统中， pen 线自某点起分为保护线和中性线，（一般在配电系统）分开以后， n 线应对地绝缘。为了防止分开后的 pe 线与n 线混淆，应按国标gb79

14、47-87 的规定，给pe 线和 pen 线涂以黄绿相间的色标，给n 线涂以浅蓝色色标。 pen 自分开后， pe 线与 n 线不能再合并，否则将丧失分开后形成的 tn-s 系统的特点。tn-c-s 是广泛采用的配电系统，在工矿企业中，对电位敏感的电气设备往往设置在线路末端， 而线路前端大多数为固定设备， 因此， 到了线路末端改为 tn-s 系统十分不利。在民用建筑中，电源线路采用 tn-c 系统，进入建筑物内改为 tn-s 系统。这种系统，线路结构简单又能保证一定的安全水平。在电源侧的 pen 线上难免有一定的电压降，但对工矿企业的固定设备及作为民用建筑的电源线都没有影响， pen 分开后即

15、有专用的保护线，可以确保tn-s 所具有的特点。2. tt 系统也属于三相四线制系统,但除了系统接地外 ,用电设备分别单独接地.3. it系统是中性点不接地或经1k q阻抗接地，其他用电设备单独接地.通常不引出n线.术语重复接地重复接地在采用保护接零的中性点直接接地系统中，除在中性点作工作接地外，还必须在零线上一处或多处重复接地，保护零线除必须在配电室或总 配电箱处作重复接地外，还必须在配电线路的中间和末端处重复接地。即在施工 现场内，重复接地装置不应少于三处，每一处重复接地装置的接地电阻值应不大 于 1 0 q。重复接地的作用 在有重复接地的低压供电系统中，当发生接地短路时在低压 电网已作了

16、工作接地时，应采用保护接零，不应采用保护接地。因为用电设备发 生碰壳故障时，1、采用保护接地时，故障点电流太小，对1.5kw以上的动力设备不能使熔断器快速熔断，设备外壳将长时间有110v的危险电压；而保护接零能获取大的短路电流，保证熔断器快速熔断，避免触电事故。2、每台用电设备采用保护接地，其阻值达4q,需要一定数量的钢材打入地下费工费材料，而采用保护接零敷设的零线可以多次周转使用，从经济上也是比 较合理的。但是在同一个电网内，不允许一部分用电设备采用保护接地，而另外一部分 设备采用保护接零，这样是相当危险的，如果采用保护接地的设备发生漏电碰壳 时，将会导致采用保护接零的设备外壳同时带电。浪涌

17、保护器的安装方法1 .选型指引浪涌保护器(spd的选择一般有如下几步：(1)根据不同的电源制式及现场的实际情况选择 uc值；(2)根据spd的保护距离确定其安装位置；(3)安装的spdft正常情况下不会对设备产生故障，故障情况下不会对设备产生干扰;(4)根据spd的具体安装位置和被保护设备白电压耐受水平选择合适的spd(5)考虑各级spd之间的能量配合。浪涌保护器安装规则1. 尽可能安装在建筑物入口处。2. 应尽量靠近被保护设备。3. spd 的连接线尽可能短和直。4. 在入口处安装一个spd1后，第二个spd2应靠近设备安装。5. i、h、m类试验的spd可用于入口处，h、m类试验的 spd

18、可用于安装在靠近设 备处。6. spd安装在雷电防护区（lpz3的交界处。电源线路浪涌保护器（spd）的安装应符合下列规定：1电源线路的各级浪涌保护器（spd）应分别安装在被保护设备电源线路的前端，浪涌保护器各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相线连接。 浪涌保护器的接地端与配电箱的保护接地线（ pe） 接地端子板连接，配电箱接地端子板应与所处防雷区的等电位接地端子板连接。各级浪涌保护器（spd）连接导线应平直，其长度不宜超过 0.5m。2 带有接线端子的电源线路浪涌保护器应采用压接；带有接线柱的浪涌保护器宜采 用线鼻子与接线柱连接。3浪涌保护器（spd）的连接导线最小截面积宜符合下表的规定。

19、避雷器连接导线应平直，其长度不宜大于0.5m。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。 当浪涌保护器具有能量自动配合功能时， 浪涌 保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器（spd）连接导线最小截面积 导线截面（mm）2保护级别 *spd 的类型 *spd 连接相线铜导线*spd 接地端连接铜导线一级开关型或限压型1625第二级 限压型1016第三级 限压型610第四级限压型46注：混合型spd参照相应保护级别的截面积选择。大馈线路浪涌保护器（spd）的安装应符合下列规定：1大馈线路浪涌保护

20、器spd应用接于大馈线与被保护设备之间，宜安装在机房内设 备附近或机架上，也可以直接连接在设备馈线接口上。2大馈线路浪涌保护器spd的接地端应采用截面积不小于 6mm2的铜芯导线就近连 接到直击雷非防护区（lpz0a）或直击雷防护区（lpz0b）与第一防护区（lpz1）交界 处的等电位接地端子板上，接地线应平直。信号线路浪涌保护器（spd）的安装应符合下列规定：1信号线路浪涌保护器spd应连接在被保护设备的信号端口上。浪涌保护器 spd 输出端与被保护设备的端口相连。浪涌保护器 spd也可以安装在机柜内，固定在设备 机架上或附近支撑物上。2信号线路浪涌保护器spd接地端宜采用截面积不小于1.5

21、mm2的铜芯导线与设备 机房内局部等电位接地端子板连接，接地线应平直。33浪涌保护器spd应安装牢固，其位置及布线正确。浪涌保护器的检查要求基本要求1应使用经国家认可的检测实验室检测，符合gb18802.1和gb/t18802.21标准的产 2原则上spdw等电位连接位置应在各防雷区的交界处，但当线路能承受预 期的电涌电压时，spdm安装在被保护设备处。3必须能承受预期通过它们的雷电流，并具有通过电涌时的电压保护水平和有熄灭 工频续流的能力。当电源采用tn系统时，从总配电盘（箱）开始引出的配电线路和分支线路必须采用 tn-s系统。选择220/380v三相系统中的电涌保护器，uc值应符合本标准下

22、表的规定。在各种低压配电系统接地型式时spd的最小uc值电涌保护器连接于低压交流配电接地型式tt系统tn-c系统tn-s系统引出中性线的it系统不引出中性线的it 系统每一相线和中性线间1.15u。不适用1.15u。1.15u。不适用 一每一相线和pe线间1.15u。不适用1.15u。1.15u。1.15u。中性线和pe线间1.15u。不适用1.15u。1.15u。不适用 1每一相线和pen线间不适用1.15u。不适用不适用不适用注：1 u。指低压系统相线对中性线的标称电压，u为线间电压，u=v3uo。2在tt系统中，spd在rcd勺负荷侧安装时，最低 uo值不应小于1.55 u %此时安装形

23、式为 l-pe和n-p;当spd在rcdw电源侧安装时，应采用“ 3+1”形式，即l-n和n-pe, uc值不应小 于 1.15u。3 uc应大于ucso选择电子系统中信息技术设备信号电涌保护器，uc值一般应高于系统运行时信号线上的最高工作电压的1.2倍，下表提供了常见电子系统的参考值。常用电子系统工作电压与 spd额定工作电压的对应关系参考值序号通信线类型额定工作电压/vspd额定工作电压/v1ddn/x.25/帧中继6或406018 或 802xdsl61832m数字中继56.5表5（续）序号通信线类型额定工作电压/vspd额定工彳电压/v4isdn40805模拟电话线1101806100

24、m以太网56.57同轴以太网一56.58rs23212189rs422/4855610视频线66.511现场控制注：当雷击类型为s3型时，架空线使用金属材料杆(含钢筋混凝土杆)并采取接地措 施时和雷击类型为s4型时，spd何选用ii级和m级分类试验的产品，in值不应小于5ka02在lpzl区与lpz2区交界处，分配电盘处或ups前端宜安装第二级spd。其标 称放电电流i n不宜小于5ka(8/20us)。3在重要的终端设备或精密敏感设备处，宜安装第三级 spd其标称放电电流i n 值不宜小于3ka(8/20us)。4当在线路上多处安装spd寸，spd间的线路长度应按试验数据采用；若无此试 验数

25、据时，电压开关型 spdf限压型spd间的线路长度不宜小于10ml若小于10m应 加装退耦元件。限压型spd之间的线路长度不宜小于5m,若小于5m应加装退耦元件。5安装在电路上的spd其前端应有后备保护装置过电流保护器。如使用熔断器， 其值应与主电路上的熔断电流值相配合。即应当根据电涌保护器(spd)产品手册中推荐的过电流保护器的最大额定值选择。如果额定值大于或等于主电路中的过电流保护器 时，则可省去。6 spd如有通过声、光报警或遥信功能的状态指示器，应检查spd的运行状态和指示器的功能。7连接导体应符合相线采用黄、绿、红色，中性线用浅蓝色，保护线用绿/黄双色线的要求。电信和信号网络spd的

26、布置1连接于电信和信号网络的spdm电压保护水平up和通过的电流ip应低于被保护 的信息技术设备(ite)的耐受水平。92在lpzq区或lpzo区与lpz1区交界处应选用i imp值为0.5 ka2.5ka（1o/350us 或10/250us）的spd或4kv（10/700us）的spd在lpz1区与lpz2区交界处应选用 uoc 值为 0.5kv 10kv（1.2/50us）的 spdle 0.25ka 5ka（8/2o us）的 spd 在 lpz2 区与 lpz3 区交界处应选用 0.5kv 1kv（1.2/50us）的 spd或 0.25ka 0.5ka（8/20us）的 spd3网

27、络入口处通信系统的spd尚应满足系统传输特性，如比特差错率（ber）、带宽、 频率、允许的最大衰减和阻抗等。对用户的it系统,应满足ber近端交扰（next）、允 许的最大衰减和阻抗等。对有线电视系统，应满足带宽、回波损耗、450hz时允许最大衰减和阻抗等特性参数。4信号电涌保护器（spd）原则上应设置在金属线缆进出建筑物（机房）的防雷区界面 处，但由于工艺要求或其他原因，受保护设各的安装位置不会正好设在防雷区界面处， 在这种情况下，当线路能承受所发生的电涌电压时，也可将信号电涌保护器（spd）安装在保护设备端口处。信号电涌保护器（spd）与被保护设备的等电位连接导体的长度应尽 可能短，以减少

28、电感电压降对电压保护水平的影响。导线连接过渡电阻应不大于0.03q 。spd的检查1用n-pe环路电阻测试仪。测试从总配电盘（箱）引出的分支线路上的中性线（n）与 保护线（pe）之间的阻值，确认线路为 tn-c或tn-c-s或tn-s或tt或it系统。2检查并记录各级spd勺安装位置，安装数量、型号、主要性能参数 （如uc、in、i max limp、up等）和安装工艺（连接导体的材质和导线截面，连接导线的色标，连接 牢固程度）。3对spd8行外观检查：spd的表面应平整，光洁，无划伤，无裂痕和烧灼痕或变 形。spd勺标志应完整和清晰。4检查spc否具有状态指示器。如有，则需确认状态指示应与生产厂说明相一致。5检查安装在电路上的spd限压元件前端是否有脱离器。如 spd无内置脱离器，则 检查是否有过电流保护器6检查安装在配电系统中的spd的uc值应符合上表的规定要求。7检查sp汝装工艺和接地线与等电位连接带之间的过渡电阻。电源spd的测试1sp世行期间，会因长时间工作或因处在恶劣环境中而老化，也可能因受雷击电涌而 引起性能下降、失效等故障。因此需定期进行检查。如测试结果表明 spd&化，或状态指 示指出spdfe效，应及时更换。2泄漏电流iie的测试除电压开关型外，spd&并联接人电网后都会有微安级的