何佳

（機械工業(yè)第三設(shè)計研究院，重慶 400039）

1 浪涌保護器分類

1.1 電壓開關(guān)型SPD

當無浪涌時，SPD呈高阻狀態(tài)，當沖擊電壓達到一定值時，SPD突然變?yōu)榈妥杩?。這類SPD為“短路開關(guān)型”或“克羅巴型”SPD。開關(guān)型SPD具有大通流容量的特點，特別適用于LPZ0A區(qū)或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)界面處的雷電浪涌保護。

1.2 限壓型SPD

當無浪涌時，SPD呈高阻狀態(tài)，隨著沖擊電流及電壓的提高，SPD的阻抗持續(xù)下降至低阻導(dǎo)通。這類SPD又稱“箝壓型”SPD，常用于LPZ0B區(qū)、LPZ1區(qū)、LPZ2區(qū)的雷電過電壓和操作過電壓防護，安裝在各雷電防護區(qū)的交界處。

1.3 組合型SPD

是將電壓開關(guān)型SPD和限壓型SPD元件組合在一起使用的SPD，隨著施加的沖擊電壓特性不同，有時會呈現(xiàn)開關(guān)型SPD特性，有時呈現(xiàn)箝壓型SPD特性，有時同時呈現(xiàn)兩種特性。

此外由于SPD還可以按使用性質(zhì)分為電源系統(tǒng)SPD，信號系統(tǒng)SPD，反饋系統(tǒng)SPD。按安裝位置分為室內(nèi)和室外，按端口型式和連接方式可分為單端口和雙端口等等[3]。

2 建筑物雷電流的估算

雷電流的估算可按以下幾種方式進行。

2.1 低壓配電線路為非鎧裝屏蔽進入建筑物

低壓配電線路為非鎧裝屏蔽進入建筑物的雷電流估算值可分為以下三種情況:

（1）除低壓配電電纜以外沒有其他任何服務(wù)性金屬管、線纜進入建筑物的雷電流估算值詳見表1。

表1 雷電流估算詳值表

（2）除低壓配電電纜以外只有另外一類金屬管道進入建筑物，如:只有金屬上下水管道、煤氣管道等服務(wù)性導(dǎo)電管進入；或者只有通信電纜進入而沒有其他服務(wù)性導(dǎo)電管道進入建筑物的雷電流估算值詳見表2。

（3）所有種類的服務(wù)性導(dǎo)電管纜（電纜、通信電纜和其他金屬管道）進入建筑物的雷電流估算值詳見表3。

表2 雷電流估算詳值表

表3 雷電流估算詳值表

2.2 低壓配電線路帶有屏蔽層進入建筑物

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010中第4.2.4.9條規(guī)定，應(yīng)計入屏蔽層和芯線的電阻。低壓配電線路有屏蔽層時進入建筑物的雷電流估算值可按以下情況，詳見表4。

表4 雷電流估算詳值表

n-外引架空和地下金屬管道和線路總數(shù)；

m-芯線數(shù)；

RS-屏蔽層每公里電阻；

Rc-芯線每公里電阻[1]。

3 SPD級間配合

3.1 SPD級間配合原則

（1）5m原則:限壓型與限壓型SPD之間的線路長度不宜小于5m距離，不滿足要求時，需加裝電感耦合線圈。

（2）10m原則:電壓開關(guān)型與限壓型SPD之間距離不宜小于10m，不滿足要求時，應(yīng)加裝電感耦合線圈；設(shè)備級或精細級SPD與被保護設(shè)備之間的線路長度應(yīng)小于10m距離，否則應(yīng)增設(shè)一級SPD。

（3）30m原則:當樓層配電柜（箱）與入口級SPD1的線路長度大于30m時，樓層配電柜（箱）處應(yīng)加裝SPD2。當入口級SPD1的Up≤1.5 kV時，可在任何條件下不設(shè)SPD2[4]。

3.2 SPD級間配合

3.2.1 直接配合法

雖然直接配合法不外加退耦元件，但是需要有器件的V-I特性曲線來對比，而實際上各個廠家并不能提供器件的曲線，所以在設(shè)計和實施中并不實用。如果當兩SPD之間的距離足夠大時，線路的電感也有足夠的退耦作用，線路的長度按本文3.1節(jié)所提供方案選擇。

3.2.2 退耦元件法

退耦元件法就是在兩級SPD之間加裝Zs退耦元件（圖1）。

圖1 級間配合電壓電流分布圖

當Zs為純電阻Rs時，則第二級RV2先導(dǎo)通 （由于總是Uv2

當Zs為純電感Ls時，最小陡度（di/dt）取值為0.1kA/μs，微小的電感也能有明顯的電壓降（Ldi/dt）。假設(shè)線路電感按0.5～1μH/m取值，當di/dt=0.1kA/μs時，在1m的導(dǎo)線就能產(chǎn)生50～100V的電壓降。若Ls(di/dt)+Uv2>Uv1，則第一級先導(dǎo)通。當?shù)谝患墝?dǎo)通后，第一級電壓Uv1為限制電壓Uc1，隨著陡度（di/dt）的減小，Uc1≥Ls(di/dt)+Uv2時，第二級才導(dǎo)通。第二級導(dǎo)通后，將會在Y端子上輸出一個較低電壓Uv2。

由于不同類型SPD對浪涌的響應(yīng)時間不同，若Rv1響應(yīng)慢，在Rv2流過大部分電流，但Rv1還不能及時分流，則極易使Rv2損壞。

3.3.3 電子觸發(fā)法

電子觸發(fā)法省去了退耦電感L，用電子觸發(fā)裝置控制電壓開關(guān)型SPD在定值電壓下轉(zhuǎn)折，保證上下兩級SPD間得到配合，同時也不受距離限制。

以上三種方法，直接配合法由于器件資料不全不適用；退耦元件法由于各種參數(shù)比較分散、工作量大也不適用。相比之下，電子觸發(fā)法是比較理想的方法[2]，[5]。

總之，在正確選取浪涌保護器的各項參數(shù)的同時，還應(yīng)建立起聯(lián)合接地系統(tǒng)，以便將絕大部分雷電流直接引入接地裝置泄放，同時應(yīng)在各防雷區(qū)交界處進行等電位聯(lián)接，這樣才能更好防止雷害。

[1]中國機械工業(yè)聯(lián)合會.GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社，2011:18，81.

[2]蔣麥占.SPD在低壓配電系統(tǒng)中的配置設(shè)計[J].電氣工程應(yīng)用，2003(2):19-20.

[3]梅衛(wèi)群，江燕如.建筑防雷工程與設(shè)計第二版[M].北京:氣象出版社，2006:390-391.

[4]中華人民共和國建設(shè)部.JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008:161.

[5]張南法.電涌保護器應(yīng)用中的幾個問題[J].電氣工程應(yīng)用，2003(3):12-13.