雷电防护中浪涌保护器的应用

中心议题：

• SPD的功用、选择和安装
• SPD的协调配合
• SPD的自保护和后保护
• SPD的引线

瞬态过电压（电流）的来源是：雷击事件、静电放电、操作过电压等产生的电磁脉冲引起的；其中雷电电磁脉冲的能量最大，危害性最为严重。在雷电防护中通常用浪涌保护器（SPD）来抑制瞬态过电压（电流）。本文讨论浪涌保护器（SPD）应用中的SPD有关参数的选择、SPD的安装、SPD的协调配合、SPD的自保护和后保护、SPD的安装时的引线问题。

1 SPD的功用

在雷电防护中浪涌保护器（SPD）广泛应用于保护电气电子设备。通常这些设备都置于雷电防护区（LPZ）之内(高于LPZ1)，少数设备在LPZ0B区。SPD的功用是限制线路中的浪涌和与屏蔽体配合构筑低电磁场的防护空间。

1.1 SPD分流浪涌电流抑制浪涌电压
SPD的作用是将电气、电子系统中的不能直接用导体进行等电位连接的带电导体通过SPD进行瞬态等电位连接，利用SPD的非线性特性限制瞬态浪涌过电压并分流浪涌电流，达到保护电气、电子系统的目的。

1.2 SPD与屏蔽体构筑雷电防护区（LPZ）
把进出屏蔽体的带电导体（电源线、信号线）用SPD进行瞬态等电位连接。SPD与三维屏蔽体共同构筑了LPZ，SPD是LPZ划界的重要部件。LPZ的导体中的浪涌在边界得到分流，LPZ空间中的电磁场得到衰减。

2 SPD的选择

2.1 SPD的电压保护水平Up
SPD的保护水平Up是规定标称放电电流（In）时的SPD两端的残压。要求SPD的Up必须小于或等于被保护设备的定额冲击耐受电压Uw.通常为1.2Up≤Uw.实际上SPD的有效保护电压Upf＝Up+ΔU，ΔU为线路压降。

UW适用于低压供电系统，表征了设备耐受冲击过电压的绝缘性能。但不适合于通信线路及其他微电子器件。对通信线路和微电子器件，冲击耐受电压与低压线路的Uw不同，而是与电子电路的抗扰度和工作电压相关联，实验证明冲击耐受电压通常为工作电压Uo的3倍左右。一般对通信线路和微电子电路Up为工作电压Uo的2.5～3倍。表1所示为某些集成电路的冲击耐受电压值。

表1 集成电路的冲击耐受电压

2.2 SPD的放电电流（Iimp、In）
当直击雷击中实体和线路（低压系统、通信线路）都应选用Iimp(10/350μS)测试的SPD，例如LPS中的雷电等电位连接的SPD和在LPZ0A区的架空线路使用的SPD。

在LPZ0B（LPZ1或更高的防护区）之内的各种线路浪涌主要来自LEMP感应产生的，就应选用In（8/20μS）测试的SPD或用组合波（1.2/50μS, 8/20μS）测试的SPD。

不同条件下低压系统和通信线缆雷电流浪涌预计值如表2、表3所示（来源于IEC62305-1.表E.2）。LPL为雷电防护等级。

表2 低压系统雷电流浪涌的预计值