浪涌保护器

浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲，。可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。

浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。 浪涌保护器（也称防雷器）的分级防护。

 

由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放，对于有可能发生直接雷击的地方，必须进行CLASS—I的防雷。第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，对于前级发生较大雷击能量吸收时，仍有一部分对设备或第三级防雷器而言是相当巨大的能量会传导过来，需要第二级防雷器进一步吸收。同时，经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP，当线路足够长感应雷的能量就变得足够大，需要第二级防雷器进一步对雷击能量实施泄放。第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。

1、第一级保护

目的是防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区，将数万至数十万伏的浪涌电压限制到2500—3000V。

入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器，其雷电通流量不应低于60KA。该级电源防雷器应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防雷器。一般要求该级电源防雷器具备每相100KA以上的最大冲击容量，要求的限制电压小于1500V，称之为CLASS I级电源防雷器。这些电磁防雷器是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸引高能量浪涌而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压（冲击电流流过电源防雷器时，线路上出现的最大电压称为限制电压）为中等级别的保护，因为CLASS I级保护器主要是对大浪涌电流进行吸收，仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备的。

第一级电源防雷器可防范10/350μs、100KA的雷电波，达到IEC规定的最高防护标准。其技术参考为：雷电通流量大于或等于100KA（10/350μs）；残压值不大于2.5KV；响应时间小于或等于100ns。

2、第二级防护

目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到1500—2000V，对LPZ1—LPZ2实施等电位连接。

分配电柜线路输出的电源防雷器作为第二级保护时应为限压型电源防雷器，其雷电流容量不应低于20KA，应安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电处。这些电源防雷器对于通过了用户供电入口处浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相45kA以上，要求的限制电压应小于1200V，称之为CLASS II级电源防雷器。一般用户供电系统做到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了。

第二级电源防雷器采用C类保护器进行相—中、相—地以及中—地的全模式保护，主要技术参数为：雷电通流容量大于或等于40KA(8/20μs)；残压峰值不大于1000V；响应时间不大于25ns。

3、第三级保护

目的是最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到1000V以内，使浪涌的能量有致损坏设备。

在电子信息设备交流电源进线端安装的电源防雷器作为第三级保护时应为串联式限压型电源防雷器，其雷电通流容量不应低于10KA。

最后的防线可在用电设备内部电源部分采用一个内置式的电源防雷器，以达到完全消除微小的瞬态过电压的目的。该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相20KA或更低一些，要求的限制电压应小于1000V。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备具备第三级保护是必要的，同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

对于微波通信设备、移动机站通信设备及雷达设备等使用的整流电源，宜视其工作电压的保护需要分别选用工作电压适配的直流电源防雷器作为末级保护。

4、根据被保护设备的耐压等级，假如两级防雷就可以做到限制电压低于设备的耐压水平，就只需要做两级保护，假如设备的耐压水平较低，可能需要四级甚至更多级的保护。第四级保护其雷电通流容量不应低于5KA。

浪涌保护器

浪涌保护器从级别上分三个等级：

第一级可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放，第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器，其雷电通流量不应低于60KA。一般用于总配电。

第二级目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到1500—2000V，对LPZ1—LPZ2实施等电位连接。分配电柜线路输出的电源防雷器作为第二级保护时应为限压型电源防雷器，其雷电流容量不应低于20KA。

第三级目的是最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到1000V以内，。作为第三级保护时应为串联式限压型电源防雷器，其雷电通流容量不应低于10KA。一般用于终端配电设备。

不同的配电系统应该选择相应浪涌保护器，可分TN（TN-S，TN-C，TN-C-S），IT，TT。

浪涌保护器前面为什么要配熔断器和断路器

当通过浪涌保护器的涌流大于其Imax，浪涌保护器将被击穿失效，从而造成回路的短路故障，为切断短路故障，需要加装断路器或熔断器。每次发生雷击都会引起浪涌保护器的老化，如漏电流长时间存在，浪涌保护器会过热加速老化，此时需要断路器或熔断器的热保护系统在浪涌保护器达到最大可承受热量前动作断开电涌器。

浪涌保护器对配熔断器和断路器要求：在额定电流下施加20个标准的8/20微秒和1.2/50微秒测试脉冲时，断路器或熔断器不脱扣。浪涌保护器被击穿短路时断路器或熔断器要动作。如果浪涌保护器是开关型模块，由于其损坏方式为开路，因此可以不用装微型断路器和熔断器作为保护。熔断器和断路器都可以作为浪涌保护器的上级保护用熔断器的特点；熔断器有反时限特性的长延时和瞬时电流两段保护功能，分别作为过载和短路防护用，就是故障熔断后必须更换熔断体。用断路器的特点：断路器有瞬时电流保护和过载热保护，故障断开后，可以手操复位，不必更换元件。

看进线区别：三相280V五线制或者三相380V四线制的选用440V浪涌保护器。单相220V两线制或者单相220V三线制的选用220V浪涌保护器。另外注意：选用的浪涌保护器的防护级别，住宅楼进线处三相280V用2级；单相220V用3级。

TN－C－S系统线路在进入建筑物总配电箱后，PEN线分为N线和PE线独立布线，只需在相线――PEN线之间加装电涌保护器。

浪涌保护器前面的开关可选用熔断器和断路器。一般Imax》40KA的宜选40~63A的，Imax《40KA的宜选20~32A的。

浪涌保护器和避雷器不是一回事。 虽然二者都有防止过电压，特别是防止雷电过电压的功能，但在应用上还是有许多区别。

1、避雷器有多个电压等级，从0.38KV低压到500KV特高压均有，而浪涌保护器一般只有低压产品；

2、避雷器多安装在一次系统上，防止雷电波的直接侵入，而浪涌保护器大多安装在二次系统上，是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后，或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施；

3、避雷器是保护电气设备的，而浪涌保护器大多是为保护电子仪器或仪表的；

4、避雷器由于接于电气一次系统上，要有足够的外绝缘性能，外观尺寸比较大，而浪涌保护器由于接于低压，尺寸制作的可以很小。

安装方法

1 、 SPD 常规安装要求

浪涌保护器采用35MM标准导轨安装

对于固定式SPD，常规安装应遵循下述步骤：

1）确定放电电流路径

2）标记在设备终端引起的额外电压降的导线，。

3）为避免不必要的感应回路，应标记每一设备的 PE导体，

4）设备与SPD之间建立等电位连接。

5）要进行多级SPD的能量协调

为了限制安装后的保护部分和不受保护的设备部分之间感应耦合，需进行一定测量。通过感应源与牺牲电路的分离、回路角度的选择和闭合回路区域的限制能降低互感，

当载流分量导线是闭合回路的一部分时，由于此导线接近电路而使回路和感应电压而减少。

一般来说，将被保护导线和没被保护的导线分开比较好，而且，应该与接地线分开。同时，为了避免动力电缆和通信电缆之间的瞬态正交耦合，应该进行必要的测量。

 

2 、 SPD 接地线径选择

数据线：要求大于2.5mm2 ；当长度超过0.5米时要求大于4mm2。YD/T5098-1998。

电源线：相线截面积S≤16mm2 时，地线用S ；相线截面积16mm2≤S≤35mm2 时，地线用16mm2 ；相线截面积S≥35mm2时，地线要求S/2 ；GB 50054第2.2.9条

浪涌保护器的主要参数

1、标称电压Un：被保护系统的额定电压相符，在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护器的类型，它标出交流或直流电压的有效值。

2、额定电压Uc：能长久施加在保护器的指定端，而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压有效值。

3、额定放电电流Isn：给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击10次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。

4、最大放电电流Imax：给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。

5、电压保护级别Up：保护器在下列测试中的最大值：1KV/μs斜率的跳火电压；额定放电电流的残压。

6、响应时间tA：主要反应在保护器里的特殊保护元件的动作灵敏度、击穿时间，在一定时间内变化取决于du/dt或di/dt的斜率。

7、数据传输速率Vs：表示在一秒内传输多少比特值，单位：bps；是数据传输系统中正确选用防雷器的参考值，防雷保护器的数据传输速率取决于系统的传输方式。

8、插入损耗Ae：在给定频率下保护器插入前和插入后的电压比率。

9、回波损耗Ar：表示前沿波在保护设备（反射点）被反射的比例，是直接衡量保护设备同系统阻抗是否兼容的参数。

10、最大纵向放电电流：指每线对地施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。

11、最大横向放电电流：指线与线之间施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。

12、在线阻抗：指在标称电压Un下流经保护器的回路阻抗和感抗的和。通常称为“系统阻抗”。

13、峰值放电电流：分两种：额定放电电流Isn和最大放电电流Imax。

14、漏电流：指在75或80标称电压Un下流经保护器的直流电流。

作用

雷电放电可能发生在云层之间或云层内部，或云层对地之间；另外许多大容量电气设备的使用带来的内部浪涌，对供电系统（中国低压供电系统标准：AC 50Hz 220/380V）和用电设备的影响以及防雷和防浪涌的保护，已成为人们关注的焦点。

云层与地之间的雷击放电，由一次或若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流。一个典型的雷电放电将包括二次或三次的闪电，每次闪电之间大约相隔二十分之一秒的时间。大多数闪电电流在10，000至100，000安培的范围之间降落，其持续时间一般小于100微秒。

供电系统内部由于大容量设备和变频设备等的使用，带来日益严重的内部浪涌问题。我们将其归结为瞬态过电压（TVS）的影响。任何用电设备都存在供电电源电压的允许范围。有时即便是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源或全部损坏。瞬态过电压（TVS）破坏作用就是这样。特别是对一些敏感的微电子设备，有时很小的浪涌冲击就可能造成致命的损坏。