电源浪涌保护器的参数选择及线路保护

浪涌保护器(Su rge p ro tect ive device, SPD) , 也称电涌保护器、避雷器等， 它的作用是保证电子设备免受浪涌过电压(雷电过电压、操作过电压等) 的破坏， 既不影响设备的正常工作， 又将浪涌过电压限制在相应设备的耐压等级范围内， 目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流， 也是等电位连接的一种方法。

在实验中， 以电压波形保持不变， 升高电压， 每个电压可以获得一个击穿时间， 以电压为纵轴， 时间为横轴， 可以画出伏秒特性， 由此得知， 为了保证SPD 能够在全时域范围内保护设备不受浪涌过电压的破坏， 它的冲击伏秒特性必须在用电器冲击伏秒特性的下方， 这是选择SPD 的原则， 也是SPD生产厂家必须提供的保证。

1 SPD 的分类， 按使用非线性元件的特性来分

1.1 电压开关型SPD

常用的非线性元件有放电间隙、气体放电管等，它具有大通流容量(标称通流电流和最大通流电流) 的特点， 特别适用于易遭受直接雷击部位的雷电过电压保护(即L PZ0A 区)。

1.2 电压限制型SPD

常用的非线性元件有氧化锌压敏电阻、瞬态抑制二极管等， 是大量常用的过电压保护器， 一般适用于室内(即L PZ0B、L PZ1、L PZ2 区)。

1.3 组合型SPD

由电压开关型元件和限压型元件混合使用， 随着施加的冲击电压特性不同， SPD 有时会呈现开关型SPD 特性， 有时呈现限压型SPD 特性， 有时同时呈现两种特性。

2 表征SPD 的主要技术参数选择

2.1 保护模式

SPD 可连接在L (相线)、N (中性线)、PE (保护线) 间， 如L 2L、L 2N、L 2PE、N 2PE, 这些连接方式与供电系统的接地型式有关。

2.2 最大持续工作电压Uc

可能持续加于SPD 两端的最大方均根电压或直流电压， 其值等于SPD 本身的额定电压。

IEC6036452534 中提出， 在TT 系统中， 当SPD 设在漏电流保护器(RCD) 的电源侧时， U c≥1.1U o; 当SPD 设在漏电流保护器的负荷侧时， U c≥1.5U o.

在TN 系统和IT 系统中， U c≥1.1U o.U c 的选择要考虑到当地电网的水平波动及用户用电的具体情况， 不是一味取大值为好， 因为U c 取大， 整个压敏器件启动电压也高， 浪涌电压将对设备产生危害。国际标准有一系列的优选值， 与当地电网水平有关。

2.3 雷电通流量Imax

一般在L PZ0 与L PZ1 区交界处选用10/350u s波形、每相通流量≥10KA 的SPD 安装， 在L PZ1 与L PZ2 区交界处选用8/2 0u s 波形， 每相通流量≥5KA 的SPD 安装。由于10/350u s 波形的能量比8/20u s 的大20 倍， 其电流相应大5 倍， 如果要用8/20u s 波形的SPD 代替， 其雷电通流量相应要大5倍。

2.4 保护水平Up

该值应比在SPD 端子测得的最大限制电压大，与设备的耐压Uw 一致(1.2U p ≤Uw ) , 可以从一系列的参考值中选取(如0108、0109、……1、1.2、1.5、1.8、2、……8、10KV 等)。目前国标当中较好的U p有800V、900V.

2.5 漏电流

并联型SPD 要求漏电流≤30uA (公安部要求≤20uA ) , 串联型SPD 要求漏电流≤01.mA.

2.6 启动电压Uas

过去认为启动电压即标称压敏电压， 实际上通过SPD 的电流可能远大于测试电流1mA , 这时不能不考虑已经抬高的残压对设备保护的影响。从压敏电压到启动电压的时间(即SPD 的响应时间) 比较长， 约为100n s.启动电压越高则残压也越高， 越低则压敏电阻易老化。其值不应大于被保护设备的绝缘水平。

2.7 残压Ures

是真正加在被保护设备端口的电压。残压越低越好， 应小于被保护设备耐冲击过电压额定值。见表1:

表1 220/380V 三相系统各种设备耐冲击过电压额定值Uw

2.8 标称放电电流In

用来划分SPD 等级， 具有8/20u s 或10/350u s 模拟雷电流冲击波的放电电流。Imax= 2~ 3 In。

2.9 持续工作电流Ic

在最大持续工作电压U c 下保护模式上流过的电流， 实际上是各保护元件及与其并联的内部辅助电路流过的电流之和。为避免过电流保护设备或其它保护设备(如RCD) 不必要动作， Ic 值的选择非常有用。在正常状态下， Ic 应不会造成任何人身安全危害(非直接接触) 或设备故障(如RCD)。一般情况下对RCD, Ic 应小于额定残压电流值( I△n) 的1/3.