第四章 电涌保护器的选择和使用原则

第四章 电涌保护器的选择和使用原则

§4.1 低压交流配电系统和设备的型式分类及冲击特性

当需要采用SPD对低压电气系统和设备进行保护时，必须充分了解被保护的低压交流配电系统型式、低压直流配电系统和被保护电气设备耐冲击过电压额定值（UW）。 1 低压配电系统

1.1低压交流配电系统

1.1.1按带电导体根数分类

带电导体是指工作时通过电流的导体，相线（L线）和中性线（N线）是带电导体，保护接地线（PE线）不是带电导体。按带电导体根数可分为：单相两线系统，两相三线系统，三相三线系统，三相四线系统等。低压配电系统按带电导体根数分类见本部分附录A（资料性附录）。

注:目前我国和国际标准中主要采用按接地系统分类的方法。按带电导体根数分类容易混淆一些概念，如将TN-C系统称为三相四线系统，却将TN-S系统误为三相五线系统。

附 录 A （资料性附录）

低压交流配电系统按带电导体根数分类

供电给单相电器的一根相线（L）和一根中性线（N）的系统，见图A.1所示。有单独引出一根保护接地线（PE）的也属单相两线系统。

L N

图 A.1 单相两线系统

单相降压变压器二次绕组电压为240V，自绕组的中点抽出一接地的中线两绕组的电流的相位是相同的（在同一瞬间绕组的电流都是流向N或L线），从而引出240V和120V两种电压，其中240V电压供电热等大负荷用电，120V电压供照明和小家用电器用电。这一系统属单相系统，但有三根带电导体，在某些发达国家（如美国）应用较多，在我国一些宾馆的卫生间中有110V/220V的电源插座，属此系统。见图A.2所示。

L1 N L2

图 A.2 单相三线系统

为减少线路电压降自三相变压器引出两根相线（L1、L2）和一根中性线（N）给厂区或庭园照明供电的配电系统。见图A.3所示。 L1 N L2

图 A.3 两相三线系统

由两个相位差90°，中点相连的单相电源绕组的引出线构成，它有四根相线（L1、L2、L3、L4）和一根中性线（N）共五根带电导体。这一系统国外曾经使用过，现在很少应用，见图A.4所示。

L1

L4 N L2

L3

图 A.4 两相五线系统

由电源只引出三根相线（L1、L2、L3），主要用于为电气设备供电的系统。例如给不带控制回路的三相电动机供电，见图A.5。

L3 L1

L2

图 A.5 三相三线系统 A.1 三相四线系统

具有三根相线（L1、L2、L3）和一根中性线（N）的带电导体系统。这一系统是目前国际上和我国广泛在配电中采用的系统。见图A.6。

L3 L1 N L2

图 A.6 三相四线系统

1.1.2按低压交流系统接地型式分类

低压交流配电系统分为TN（TN-C，TN-S，TN-C-S），TT，IT三类，这些接地型式的文字符号的含义是：

第一个字母说明电源与大地的关系：

T：电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接。 I：电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接。 第二个字母说明电气装置的外露导电部分与大地的关系： T：外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。 N：外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。 第三个字母说明N线与PE线的关系：（仅用于TN系统） C：N线和PE线共用一根导线（PEN）。 S：N线和PE线分别设置。

TT系统——电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接，设备外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。

N L1 L2 L3 N PE

图1 TT系统

TN系统——电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接，设备外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。TN系统分为 TN-C，TN-S，TN-C-S三类：

TN-C系统——在系统内N线和PE线共用一根导线。 TN-S系统——在系统内N线和PE线分别设置。

TN-C-S系统——在系统内，仅在电气装置电源进线点前N线和PE线是共用一根导线，电源进线点后即分为N线和PE线。

注：电气设备外露导电部分包括设备日常使用中可能触及的导电部分。正常情况下外露导电部分因与

带电导体之间

有绝缘隔离而不带电压，但在基本绝缘损坏发生接地故障时可能带电压，如用电器具的金属外壳、敷设线

路用的金属管 （梯架、托盘、槽盒）等。

诸导电物体包括电气设备外露导电部分，带电导体（L和N线、电信及信号线）和装置外导电部分（非电气的其他装置的可导电部分，容易引入电位，通常是地电位，如金属水管、金属燃气管道和建筑物钢结构等）。

图2 TN-C系统

N PE

外露导电部分 L1 L2 L3 N PE

图3 TN-S系统

PEN L1 L2 L3 PE N

外露导电部分

图4 TN-C-S系统

IT系统——电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接，电气设备外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。

IT系统分为两种情况：一种是不配出中性线，另一种是配出中性线，IEC标准建议三相IT系统只配出三根相线而不配出中性线。为了降低或衰减可能出现的过电压或谐振，有时需将电源端带电导体经一高阻抗接地，一般情况下该阻抗值可取为电气装置标称相电压的5倍，例如装置标称相电压为220V时，阻抗值可取为1000Ω。IT系统的两种型式见图5和图6。

L1 L2L3 外露导电部分 开路或接 PE

图5 不配出中性线的IT系统

N 外露导电部分 开路或接 PE L1 L2 L3 N

图6 配出中性线的IT系统

1.2 低压直流配电系统

低压直流配电系统可分为接地系统和不接地系统（或非有效接地系统）。 直流电压的区段见表1：

表1 直流电压区段 区 段 接 地 系 统 不接地或非有效接地系统 a极 对 地 Ⅰ Ⅱ U ≤120V 120V＜U≤900V b极 间 U≤120V 120V＜U≤1500V 极 间 U≤120V 120V＜U≤1500V 注 1：本表所列电压值为无纹波直流电压值。 注 2：本电压区段的划分，并不排除为某些专用规则规定中间值的可能 a 如果系统配有中间导体，则由相导体和中间导体供电的电气设备选择，应使其绝缘适应其极间电压。 U——装置的标称电压（V）。 b2被保护设备的耐冲击特性 2.1交流电气设备耐冲击类别 2.1.1交流电气设备耐冲击类别

220/380V三相系统电气设备耐冲击类别可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类，见表2所示。表2不能涵盖所有的220/380V三相系统的电气设备，应从实际出发对被保护设备耐冲击过电压额定值进行核实。

表2 220V/380V三相系统电气设备绝缘耐冲击过电压额定值

设备位置 耐冲击过电压类别 耐冲击电压额定值（kV） 电源处的设备 Ⅳ类 6 配电线路和最后分支线路的设备 Ⅲ类 4 用电设备 Ⅱ类 2.5 特殊需要保护的设备 Ⅰ类 1.5 注 1：Ⅰ类—需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备，如含有电子电路的设备，计算机及含有计算机程序 的用电设备； 注 2：Ⅱ类—如家用电器(不含计算机及含有计算机程序的家用电器)、手提工具、不间断电源设备（UPS）、整流器和类似负荷； 注 3：Ⅲ类—如配电盘、断路器、包括电缆、母线、分线盒、开关、插座等的布线系统，以及应用于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机等的一些其它设备； 注 4：Ⅳ类—如电气计量仪表，一次线过流保护设备、波纹控制设备。 2.1.2通信、信息网络交流电源设备耐冲击特性

表3 通信、信息网络交流电源设备耐冲击特性 设备名称 电源设备机架交流电源入口（由UPS供电） 通信、信息网络中心设备交流电源端口 非信息网络中心交流电源端口 冲击电压额定值 kV 0.5 0.5 1.0 1.0 2.0 冲击电流额定值 kA 0.25 0.25 0.5 0.5 1.0 说明 适用于相 — 相 适用于相 — 地 适用于相 — 相 适用于相 — 地 注 1：交流电源额定电压均为220V/380V。 注 2：使用混合波（1.2/50μs、8/20μs）进行试验。 2.2直流电气设备耐冲击特性

2.2.1 直流电源设备耐冲击过电压额定值

表4 直流电源设备耐冲击过电压额定值

设备名称 DC/AC逆变器 DC/DC变换器 机架直流电源入口 直流配电屏 额定电压 Vd.c -24或-48或-60 -24、-48、-60 混合冲击波 冲击电压（kV） 0.5 1.5 冲击电流（kA） 0.25 0.75 注： 混合波开路电压为1.2/50μs，短路电流为8/20μs。 2.2.2信息网络设备耐冲击过电压额定值

表5 信息网络设备耐冲击过电压额定值 设备名称 信息网络中心DC电源端口 非信息网络中心DC电源端口 冲击电压额定值 0.5 kV 1.0 kV 1.0 kV 2.0 kv 试验波形 1.2/50μs（8/20μs） 1.2/50μs（8/20μs） 说明 适用于极 一 极 适用于极 一 地 适用于极 — 极 适用于极 — 地 注： 非信息网络中心的地点指设备不在信息网络中心内运行，如无保护措施的本地远端站、商业区、办公室内，用户室内和街道等。 2.2.3测量、控制和实验室内直流电源冲击抗扰度试验的最低要求

表6 冲击抗扰度试验的最低要求 端口 直流电源 试验项目 冲击试验 试验值 0.5kV 1.0 kV 说明 适用于极 — 极 适用于极 — 地 注： 仅适用于线路长度超过3m的情况。

§4.2 低压系统电涌保护器的主要技术参数

1、SPD的分类

1.1、SPD的分类见表。本部分主要选用了Ⅰ级/Ⅱ级/Ⅲ级分类试验和开关型/限压型/混合型分类内容。

表 连接至低压配电线路的SPD分类

大类序号 1 2 分类方式 按有无串联 附加阻抗 按电路设计拓朴 小类序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 具体分类 无串阻抗（单口） 串联阻抗（双口） 电压开关型 电压限制型 混合型 Ⅰ级分类试验 Ⅱ级分类试验 Ⅲ级分类试验 户外型 户内型 易触及型 不易触及型 固定式 可移式 安在SPD内部 安在SPD外部 内外部均有 有防过热功能 有防泄漏电流功能 有防过电流功能 3 4 5 6 按冲击试验类型 按使用地点 按可触及性 按安装方式 安装位置 7 断 路 器 保护功能 8 后备过电流保护 9 外壳保护等级 10 温度范围 21 22 23 23＋1 23＋2 ?? 23＋n 24 25 有具体规定的 无具体规定的 按IP代码规定划分 工作在正常温度范围 工作在异常温度范围 1.2、连接至低压配电系统的SPD设计拓朴 1.2.1 限压元件

SPD限压元件可分为电压开关型和限压型，其名称和图形符号如图D.1所示。

抑制二极管 压敏电阻 放电间隙 可控硅元件 气体放电管

图D.1 SPD限压元件示例

D.2 一个端口SPD（无串有阻抗的SPD，又称单口SPD）

单口SPD是指SPD与被保护的低压配电线路并联连接，它们可能没有专门的输入／输出端（如图D.2中的a)、b)、c)、d)、e)），也可能设有专门的输入／输出端（如图D.2中的f)、g)、h)、i)、j)）。在有专门的输入／输出端且并联使用两个元件的SPD的元件之间没有附加的串联阻抗。

SPD

c） e） b） d） a）单口SPD总示意图

元件串联单口SPD 元件并联单口SPD

j)

元件并联、有输入／输出端的SPD

f)

g) h)

i)

单一元件、有输入／输出端的SPD

元件串联、有输入／输出端的SPD

D.3 两个端口SPD（串有阻抗的SPD，又称双口SPD）

双口SPD是指具有两组输入和输出端子的SPD，并联接入低压配电系统电路中，在输入端和输出端之间设有串联阻抗。其设计拓朴如图D.3所示。

串联阻抗 串联阻抗 SPD 输入端 （IN） 输出端 输入端 （OUT） （IN） 输出端 （OUT）

共地端 a) 双口SPD总示意图

b) 双口并联SPD（三个端口）

图D.3 双口SPD的设计拓朴

D.4 SPD内置断路器

SPD内置断路器的设计拓朴如图D.4所示。

c) 双口并联SPD（四个端口）

D 串联阻D abD为断路器

图D.4 SPD内设断路器的设计柘朴

2、SPD选择和使用时的主要参数

—— SPD能承受预期通过的雷电流（Iimp、In、UOC） —— 最大持续运行电压（UC） —— 电压保护水平（UP） UP、UO、UC和UCS之间的关系

D 串联阻D UP、UO、UC和UCS之间的关系见图B.11。

U Up 2×Uc 2×Ucs 2×U0 t 2×U0 2×Ucs 2×Uc Up 图 B.11 UP、UO、UC和UCS之间的关系

从图B.11可以看出Up＞Uc＞Ucs＞Uo，其中Ucs为SPD安装处系统最大持续工作电压（或称实际最大系统电压）。

3 SPD选择和使用时应考虑的其他技术参数 3.1与使用条件有关的技术参数

SPD的本体上，或因受标注面积限制而标志在小包装或说明书上的以下内容，应与使用条件（环境）相一致：

—— 交流（a.c）或直流（d.c）；

—— 交流（a.c）的频率（48Hz～62Hz）；

—— 交流 （a.c）系统的标称电压（如220V/380V），直流配电系统的直流电压（如

24V、48V和60V）；

—— 使用地点（室内或室外）；

注： 室外用SPD的污染等级为4。

—— 使用高度（是否超过海拔2000m）；

—— 环境温度（是否在正常温度-5℃～+40℃之间）；

—— 环境湿度（是否在正常情况下相对湿度不大于50%或90%）；

注： 在环境温度为+40℃时为50%，环境温度为+20℃时为90%。

—— 外壳防护等级（IP代码的要求）。 3.2持续工作电流（Ic）

SPD生产厂应提供产品持续工作电流（Ic）值，持续工作电流：在最大持续运行电压（UC）下，流过SPD的电流。

注： 其中流经接地端子（如PE）的电流为残流（Ires）。

3.3暂时过电压耐受值（UT）

SPD生产厂应提供产品暂时过电压耐受值UT，暂时过电压耐受值：SPD能耐受的持续短时间的直流过电压或最大工频过电压（r.m.s）。在规定时间内，UT大于UC。

UT在理想情况下用一条曲线描述。而实际上是用几对工频电压或直流过电压对于时间（最长不超过几秒）关系的值来表征。典型持续时间为200ms和5s。选择UT应考虑UTOV的出现可能性，详见§4.3节3.3条和附录B（资料性附录）

附 录 B暂时过电压UTOV

（资料性附录）

低压电气系统中的三种电涌过电压 B.1 概述

安装在低压电气系统中的SPD在选择时为实现有效的箝压，Uc值会选择至最低值（如（Uc

≥1.15Uo），此值一般不会超过350V（r.m.s）。在低压电气系统中的SPD常常因系统中出现的暂时过电压UTOV超过Uc值而动作，并且常因不能承受较长时间的暂时过电压而损坏，因此要求SPD在各种不同的暂时过电压UTOV状态下应具有不同的暂时过电压耐受值UT，表B.1给出了最大TOV值，其中涉及到暂时过电压的持续时间和UTOV的最大值（幅值）。

通常引发最严重的暂时过电压的原因有如下四种： —— 高压（HV）系统与地之间的故障；

—— 低压（LV）TN和TT系统中的中性线（N线）断开； —— 低压（LV）IT系统的意外接地； —— 低压（LV）电气系统中发生短路。

§4.3节中3.3条和表10对SPD的UT最小值提出了总的要求，在不同的原因和配电网不同接地型式中，SPD安装不同的位置上UT值分别有不同的要求。本附录以下内容提供了相关资料。

B.1.1 UTOV标准值

GB 16895.11给出了低压电网中预期的UTOV的最大值，见表B.1。

表 B.1 GB 16895.11给出的最大UTOV值 UTOV的发生位置 相线与地之间 中性线与地之间 TT，IT TT，IT 电网接地系统 UTOV, HV的最大值 持续时间>5s时，U0 +250V 持续时间≤5s时，U0 +1200V 持续时间>5s时，250V 持续时间≤5s时，1200V 注： 以上值是与高压电网故障有关的极限值。 UTOV的发生位置 相线与中性线之间 电网接地系统 TT和TN UTOV的最大值 3×U0 注： 以上值与低压系统中中性线断线（断零）有关。 相线与地之间 IT系统（TT系统见注1） 3×U0 注： 以上值与低压系统中，相线意外的接地有关。 相线与中性线之间 TT，IT和TN 持续时间≤5s时，1.45U0 注： 以上值与相线和中性线之间的短路有关。

注 1： 已经证明了更高的TOV也可以在TT系统中出现，持续时间≤5s。 注 2： 在变压器处的最大TOV值可能与表中所列不同（或高或低）。 注 3： 选择SPD时不考虑中性线断线（断零）。 注 4： 1.45Uo见§4.3节中3.3条表10注3。 B.1.2 LV系统中UTOV标称值的说明 低压系统中的故障产生的暂时过电压可以通过以下两个因素定义：

—— K1是电力系统的最大持续工作电压UCS与系统标称电压UO的比值。K1通常在1.05

到1.1的范围内。这包括了电压的正常调节。

Ucs=K1×UO（K多取1.1） ?????????????（B.3） —— K2是系统最大过电压与Ucs之比。在三相低压系统中出现故障时，无故障的相

上的电压可从大约1.25倍升高到理论上的3倍。

注 1：在单相三线（分相）系统中K2可高达2。 总的暂时过电压被表示为：

UTOV, LV = K1×K2×U0 = K2×Ucs ????????????（B.4）

注 2：暂时过电压通常由事故造成，例如低压配电系统的故障，电容器动作和发电机停机及启动等事

件造成。这些过电压持续时间很短。那些由三相供电系统故障造成的暂时过电压存在的时间从0.05s直至5s。中性线连接不好的单相发电机启动能导致额外过电压，通常持续时间达5s。电容器开关和电压调整很少产生持续时间长于5s的过电压。因此，本部分中选取的暂时过电压持续时间为0.05s到5s。

注 3：在某些电网中，需要考虑由高压系统故障所导致的UCS+ 1200V的短时（小于5s）暂时过电压（UTOV,

HV

）（见GB 16895.11）。如此高的电压可能导致SPD故障。在这种情况下，应进行适当的试验以

确保该故障不会对人身、设备和装置造成任何灾难。UCS+ 1200V是持续时间为5s的暂时过电压的最大值。根据低压装置和高压系统的接地系统类型，该值可能存在，也可能不存在。另外，持续时间长于5s的暂时过电压在GB 16895.11中被定义，由于持续时间长也可能导致故障。

在本部分中，由低压系统中的故障产生的TOV用UTOV, LV表示，由高压系统中的故障产生的TOV用UTOV, HV表示。

在以上公式的基础上，理论上可以画出电网中电压和UTOV持续时间的曲线。实际上电网中UTOV的实际值，尤其是在安装了SPD的地方，不总是已知的。在这种情况下很难画出上述曲线，因为仅知道很少的几个典型点，如图B.2中所示。

通常仅知道标准化的最大值，曲线可降低到某些点。对SPD选型具有特定意义的时间值是200ms和5s。

UTOV的最大标准化值见图B.2。

UTOV d c UCS+1200V UC+250V 3×U0 1.45×200ms UT t 5s a b 注： a——在TT、IT和TN系统相线与中性线之间短路引起的≤5s的UTOV、LV值域（LV故障）；

b——在IT系统中相线意外接地故障时和在TT、TN系统中中性线断线故障时UTOV、LV的值域（LV故障）；

c——TT和IT系统的相线与地之间及中性线与地之间UTOV、HV的值域（LV故障）； d——未定义的区域； ■——SPD的UT值。

图 B.2 UTOV最大标准化值示例

3.4 SPD的失效模式

SPD的失效模式决定了SPD与其他设备、与其应用的系统以及与SPD连接的电气装置之间的兼容性。

SPD的失效模式取决于电涌电流和电压的幅值和波形、供电系统的短路承受能力和故障时在SPD上施加电压值。SPD失效时有两种主要模式：

—— 短路：由于SPD两端电气导通，工频电流由此产生接地故障，此时由SPD前端

的过电流保护器动作切断了工频短路电流，可能产生的后果是SPD被脱离或供电中断。

—— 开路：由于SPD开路，SPD与供电线路脱离。

SPD可能会在某一时段内处于不确定状态。该状态包括能量吸收和最终导致（自身或后备过电流保护器）开路或短路情况。由于这一状态是暂时的过程，本部分不对此进行研究。 3.5短路电流承受能力

SPD短路电流承受能力short-circult withstand SPD能承受的最大预期短路电流值。

必须确保SPD不能被用于短路电流高于其标称值的位置。同样必须确保有适当的断路器或后备保护，并能正常工作。

3.6额定负载电流（IL）

对双口SPD或是具有单独输入/输出的单端口SPD，生产厂应提供产品的额定负载电流IL

值，额定负载电流：连接至低压配电系统的双端口SPD输出端提供给负载允许的最大持续交流电流（r.m.s）或直流电流。

必须检查连接在双端口SPD输出端的负载电流或有单独输入和输出端的单端口SPD输出端负载电流与SPD上标称的额定负载电流相协调。

注： 同样必须考虑负载的类型。例如，有些负载具有涌入电流，可能是有效值（r.m.s）的3倍。这

些峰值电流能在双端口SPD的串连元件中产生额外的热量。

3.7电压降

对于双端口SPD或具有单独输入/输出的单端口SPD，生产厂应提供产品的电压降值，必须检查在安装了双端口SPD或具有单独输入和输出端的单端口SPD之后，不会导致其下游设备端子的电压降超过设备允许的限值

§4.3低压系统电涌保护器的选择

1 SPD1的选择

在低压电气系统中，SPD1应安装在图7所示的MB处，该处属LPZ0区（含LPZOA和LPZOB）与LPZ1区的交界处。关于LPZ（防雷区）的定义见GB 50057。

LPZ0 LPZ1 LPZ2 SPD2 （SB） SPD1 （MB） 设备 图7 防雷区的划分和等电位连接位置示意图

1.1 雷击类型为S1型和S2型时的选择 1.1.1 S1型和S2型的具体范围

当雷电可能直击到建筑物上，在按GB50057划分的第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物和第三类防雷建筑物（含需防雷击电磁脉冲而该建筑物不属于第一、二、三类防雷建筑物且不处于其他建筑物或物体的保护范围内而宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷措施的建筑物）安装外部防雷装置（接闪器、引下线和接地装置）时，其雷击类型为表7的S1型。 当雷电可能击到邻近建筑物时，如装有低压电气系统的建筑物本身无外部防雷装置，但与之有电气联系的邻近建筑物有外部防雷装置时，其雷击类型为表7的S2型

表7 雷击类型和损害、损失类型 雷击点 雷击类型 损害类型 建筑物 损失类型 电力和通信线路 损害类型 损失类型 D1 L1，L4 L1，L2，L3，L4 L1，L2，L4 b D2，D3 D2，D3 L2，L4 L2，L4 S1 D2 D3 S2 D3 L1 ，L2，L4 a D1 L1,L4aa D2，D3 D2，D3 L2，L4 L2，L4 S3 D2 D3 L1，L2，L3，L4 L1 ，L2，L4 abS4 D3 L1 ，L2，L4 aD2，D3 L2 L4 为医院和有爆炸风险的建筑物的情况； 为农业财产情况（牲畜损失）。 表中： 根据雷击点位置划分的雷击类型（S）：

S1：雷击建筑物；

S2：雷击建筑物的邻近区域； S3-：雷击在电力和通信线路上；

S4：雷击在电力和通信线路附近的地面。 1.1.2选择SPD1的主要电气性能参数

雷击类型为S1或S2型时，在建筑物入口处的配电柜（箱）上应选择I级分类试验的SPD，其主要技术参数应符合以下要求：

Iimp值：

—— 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD Iimp值，应

按GB50057中第6.3.4条“进入建筑物的各种设施之间雷电流分配”的规定方法计算得出；

—— 当按上款计算有困难时，每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之

间安装的SPD Iimp值不应小于12.5kA（10/350μs）；

—— 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”

接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Iimp值应为连接在L-N之间的SPD的Iimp值的4倍；在单相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Iimp

值应为连接在L-N之间的SPD的Iimp值的2倍。如Iimp值为12.5kA，则它们分别应不小于50kA和25kA。

注： 被保护的低压配电系统没有单独的N线时，如只有PEN线时，不能采用“3+1”或“1+1”接线形

式。

当使用一个多极SPD时，如其中包括L1、L2、L3和N对PE的多个保护模式的SPD时，ITotal值应不小于50kA（3+1形式）。

UC：在低压交流配电系统中，UC的选择应符合表8的要求。

表8 按低压交流配电系统接地型式确定SPD的最低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 1.15Uo a)3 UO U0a) 不引出中性线的IT系统 不适用 每一相线和中性线间 每一相线和PE线间 中性线和PE线间 每一相线和PEN线间 1.15Uo 不适用 1.15Uo 1.15Uo Uoa) 不适用 不适用 1.15Uo 1.15Uo Uoa) 相间电压 不适用 不适用 不适用 不适用 不适用 注 1：Uo指低压系统相线对中性线的标称电压,U为线间电压，U= 3 U0。 注 2：在TT系统中，SPD在RCD的负荷侧安装时，最低UC值不应小于1.45UO，此时安装形式为L-PE和N-PE；当SPD在RCD的电源侧安装时，应采用“3+1”形式，即L-N和N-PE，UC值不应小于1.15Uo. 注 3：标有a）的值是故障下最坏的情况，所以不需计及15%的允许误差。 UP：在220V/380V电气装置内SPD1的电压保护水平UP不应超过2.5kV。当使用一组SPD1达不到UP＜2.5kV时，应采用配合协调的SPD2，以确保达到要求的电压保护水平。

注 1：上述SPD的选择适用于低压交流配电系统，对于直流电路，本部分的原则要求在其适用范围内也

可应用。

注 2：选择SPD的UP＜2.5kV时，尚应考虑SPD两端连接导线的感应电压。对开关型SPD，有效的电压保

护水平UP(f)应取SPD上标注的UP或引线感应电压△U中较高值；对限压型SPD，UP(f)=UP+△U。设定△U值取每米1千伏。

注 3：UP(f)尚与SPD与被保护设备间线缆长度有关，见本部分第2条的规定。

注 4：当采用“3+1”或“1+1”接线形式安装SPD时，必须注意此时的UP为串联拓朴SPD的UP之和。

1.2雷击类型为S3型和S4型时的选择 1.2.1 电力线路为架空线时的选择

本条款仅适用于雷击类型S3型或S4型，当雷击类型可能同时出现S1型或S2型时，应按本部分1.1执行。

1.2.1.1 电杆为木杆时的选择

当架空电力线路使用木质电杆时，建筑物入口处配电柜（箱）上SPD1选择的主要技术参数宜参照本部分1.1条的规定执行。

使用的木质电杆上铁横担及绝缘瓷瓶铁脚均接地时，宜按金属杆时选择SPD。 1.2.1.2电杆为金属杆时的选择

架空线杆塔为金属材料杆（如单柱铁塔、双柱铁塔、钢筋混凝土耐张型杆、钢筋混凝土直线杆、预应力混凝土耐张杆、预应力混凝土直线杆和空心钢管混凝土直线杆等），且按架

空电力线路设计规范采取防雷和接地措施时，建筑物入口处配电柜（箱）上SPD1的选择应根据建筑物所在地年平均雷暴日数分别采取以下措施：

—— 年平均雷暴日数小于25d/a时，可以不安装SPD；

注： 在要求可靠性较高或预期有较高危险性（如火灾）和根据电气装置用途，其承受危险能力特别

低的地方，可安装SPD，具体参数指标同年平均雷暴日数大于或等于25d/a时的规定。

—— 年平均雷暴日数大于或等于25d/a时，建筑物入口处配电柜（箱）上应选择Ⅱ

级分类试验的SPD，其主要技术参数应符合如下要求： In值：

—— 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD In值不应

小于5kA（8/20μs）；

—— 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”

接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的In值应为连接在L-N之间的SPD的In的4倍，即20kA；在单相系统中，连接在N-PE之间的In值应为连接在L-N之间的SPD的In值的2倍，即10kA。 UC：同本部分表8的规定。 Up：同本部分1.1中UP的规定。 1.2.1.3电力线路埋地敷设时的选择

电力线路埋地敷设时，如果埋地长度小于2?，宜安装SPD。选择的SPD主要技术参数同本部分1.2.1.2电杆为金属杆时的选择年平均雷暴日数大于或等25d/a时的要求。

注： 具有接地金属线屏蔽的架空绝缘电缆按架空电力线路设计规范采取防雷和接地措施时，可视为

埋地电缆。

2 SPD2的选择

2.1选择SPD2的原则和安装位置

按本部分第1条选择SPD1的UP不超过2.5kV，能对其后配电线路和电气设备进行有效箝压保护时，可仅在建筑物入口处配电柜（箱）上安装一组SPD1。如果存在如下因素之一，应考虑SPD2乃至SPD3的选择。

—— SPD1的UP（2.5kV）大于其后电气设备的UW的0.8倍，即Up＞0.8Uw； —— SPD1与受保护设备之间距离过长（一般指线缆长度大于10m）； —— 建筑物内部存在雷击放电或内部干扰源产生的电磁场干扰。 SPD2应安装在图7所示的SB处，该处属LPZ1区与LPZ2区交界处。 2.2选择SPD2的主要电气性能参数

在SB处安装的SPD2应选择Ⅱ级或Ⅲ级分类试验的产品，其主要电气性能参数应符合以下要求：

In值：

在选择Ⅱ级分类试验的SPD时，

—— 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD的In值不

应小于表9中的要求；

—— 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”

接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的In值应为连接在L-N之间的SPD的In值的4倍；在单相系统中，连接在N-PE之间的SPD的In值应为连接在L-N之间的SPD的In值的2倍。 Uoc值：

在选择Ⅲ级分类试验的SPD时，

—— 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD的Uoc值不

应小于表9中的要求；

—— 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”

接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Uoc值应为连接在L-N之间的SPD的Uoc值的4倍；在单相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Uoc值应为连接在L-N之间的SPD的Uoc的2倍。

Uc：选用Ⅱ级或Ⅲ分类试验的SPD，其最大持续运行电压值均不应低于表8中的要求。 Up：SPD的UP不应大于受保护线路和设备的UW值，并应有20%的裕度，即：

UP≤0.8UW

图8给出了需要增加SPD进行保护的示例。需要说明的是增加的SPD2的UP2也不应大于0.8UW。

S P D 1 S P D 2 Eq Uw 注 如果Up1×k ≤ 0.8×UW，仅需要SPD1（安装在建筑物入口处）。 注 2：如果Up1×k > 0.8×UW，除了SPD1还应该安装SPD2（Up2 ≤ 0.8UW）。 注 3：Eq是耐冲击过电压额定值为UW的设备。

注 4：k是考虑到可能的振荡产生的系数（1 < k < 2）。

图8 需要增加SPD进行保护的示例

表9 SPD1和SPD2选择的主要技术参数 雷击 类型 SPD1 Iimp 12.5kA (10/350μs) 12.5kA (10/350μs) - In UP 雷击 类型 S1 - S2 2.5kV - 5kA (8/20μs) S3 S4 SPD2 In 20kA (8/20μs) 15kA (8/20μs) 10kA (8/20μs) 5kA (8/20μs) Uoc — — UP2≤0.8UW 20kV 10kV UP S1和S2 S3 和 S4 木杆 金属杆 注 1：Iimp、In和Uoc值均指每一保护模式间的一个SPD参数值。 注 2：Uc值要求见表8。 注 3：在S1、S2和S3型时，Iimp的选择可按本部分1.1条的规定计算选择，在难于计算时可选12.5kA。 3 SPD的其他技术参数的选择 3.1 与使用条件有关的技术参数要求

SPD生产厂标注的使用条件应与实际使用条件（环境）相一致，使用条件（环境）见本部分3.1条的说明。

3.2持续工作电流（IC）

当SPD与过电流保护器配合使用时，为避免SPD的IC值偏大而引起间接接触电击事故或出现剩余电流保护器（如RCD）的误动作，选择SPD的IC值应低于RCD的额定动作电流值（I△n）的33%。

注 1：通常认为在SPD失效时，其对地短路电流Id（文中Ic）与保护接地的接地电阻RA的乘积Id·RA＞50V

时会有间接接触电击危险。

注 2：Ic应低于I△n的33%是最低要求，同时应考虑线路和被保护设备的正常对地泄露电流I

到Ic+I

，

△

，△

，即应做

≤0.33I△n。

注 3:SPD安装在过电流保护器及RCD的负荷侧时，SPD对这些过电流保护器在故障时断开、误动作和因

电涌冲击产生的损坏无法提供相应的保护。

3.3暂时过电压耐受值（UT）

SPD的UT值应高于可能出现的系统暂时过电压（UTOV）值，以防止SPD因暂时过电压损坏。 SPD的UT值因在不同配电系统和不同的连接位置（保护模式）而有异，UT最小值要求见表10。

表10 在各种配电系统中各连接位置的UT最小值 系统型式 连接位置 L-PEN TN L-N L-PE L-PE TT N-PE L-N L-PE IT N-PE L-N UT最小值 持续时间5s 1.45UO 3U0 3U0 持续时间200ms 1200V 1200V+ UCS 1200V 250+UO 3U0 3U0 250V+UO 250V 1.45UO 1200V+UCS 1200V 注 1：表10包括了因高压（HV）、中压（MV）和低压（LV）网络故障造成的暂时过电压的极值。 注 2：TN系统包括TN-S或TN-C，IT系统包括配出中性线和未配出中性线的两种形式。IEC标准不提倡使用配出中性线的IT系统。 注 3：在TN系统中L-PE取1200V时，只适用于高压系统小电阻接地，并且接地电阻2Ω、接地故障电流为600A时的状况。 注 4：在TN系统中L-PE的UT最小值适用于PEN线截面SPEN线截面SPEH为相线截面SL的1/2的情况。当SPEN=SL时，UT宜取1.32UO；当SPEN=2SL时，UT宜取1.2UO。 注 5：在配出中性线的IT系统中L-N的UT最小值同样只适用于N线截面SN为相线截面SL的1/2的情况。当SN=SL时，UT宜取1.32UO；SN=2L时，UT宜取1.2UO。 SPD的生产厂应提供UT值，如果生产厂没有提供UT值，则使用者可以认为UT = Uc，这意味着选择Uc时要考虑使UC高于系统中可能出现的暂时过电压最大值。

选择一个SPD能同时具备较高的UT值和较低的UP值是很困难的。

用户可通过比较SPD的UT和系统中预期产生的暂时过电压值UTOV，同时考虑UT和UTOV随时间变化特性来选择SPD的UT。

3.4 预期寿命和失效保护模式见4.4节5条规定 3.5短路电流承受能力

失效的SPD如处在短路状态下，短路电流的导通使能量大量迅速释放可能引起火灾，为保证SPD在短路电流状况下不起火，SPD生产厂应在产品标志（或使用说明书）上提供短路电流承受能力预期值，该值应通过GB 18802.1中7.7.3条的试验。GB 16895.22规定在TT或TN

系统中连接于N与PE间的SPD额定阻断电流值不应小于100A，在配出中性线的IT系统中，N与PE间的SPD应与连在L-N间的SPD额定阻断续流电流值相同。 3.6 额定负载电流（IL）

对双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD，在某些负载类型时，可能涌入3倍的最大持续额定交流电流（r.m.s）或直流电流，致使SPD内串联的电感发热。因此生产厂应在产品标志（或使用说明书）上提供双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD的IL值，并应通过GB 18802.1中4.8.2条的试验。选择SPD时应考虑IL值大于3倍的预期最大持续交流电流（r.m.s）或直流电流。 3.7电压降

对双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD，在额定阻性负载条件下，电压降（用百分比表征）为：

△U=[（Uin-Uout）/Uin]×100%

如果电压降超过被保护设备允许的极限值将对设备造成损坏或影响设备的正常运行。因此，生产厂应在产品标志（或使用说明书）上提供双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD的电压降值，并应通过GB 18802.1中4.8.1条的试验。选择SPD时应考虑电压降对设备的影响。

4 选择SPD流程图

开始 否 评估 CRL+CPM＜CL否？ 是 是否需特殊保护？ 否 结束 是 S1～S2型 雷击类型分析 （S1～S4型） S3～S4型 按4.1.2条和4.3条选SPD1 按4. 1.1条和4.3条选SPD1 是否具备 4.2条中三条因素？ 否 结束 是 按4.2条和4.3条规定选SPD2??SPDn 图9 选择SPD的流程图

§4.4 低压系统电涌保护器的安装

1 使用安装SPD的三项基本要求

SPD的使用安装应对低压电气线路和设备起到电涌保护作用，同时不应因SPD的安装造成低压电气系统的故障和事故。因此，有如下三项基本要求：

a) 安装SPD之后，在无电涌发生的情况下，SPD不应对低压电气系统正常运行产生影

响。

b) 安装SPD之后，在有电涌发生的情况下，SPD应能承受预期通过它们的雷电流而不

损坏并能箝制电涌电压和分流电涌电流。

c) 在电涌电流通过后，SPD应迅速恢复到高阻状态，切断可能经SPD流到PE线的工

频续流。

注 1：如果SPD的UC值选低了，在某些地区因工频电压偏差较大，可能出现SPD误动作并导致主电路上

的过电流保护器断路或剩余电流动作保护器（RCD）误动作而造成断电事故。如将UC值选高，相应的UP值也会偏高，对设备保护不利。

注 2：SPD如不能承受预期通过的雷电流（即Iimp、In或UOC选择偏低），则可能发生SPD的热崩溃，不能

起保护作用，还可能引发火灾事故。

注 3：SPD两端连接导线过长时，导线感应电压将使有效的电压保护水平UP(f)提高，当Up（f）超过0.8Uw

时可能起不到对被保护设备的箝压保护作用。

注 4：使用两组（或以上）SPD时，如SPD间达不到能量配合，其中一组SPD会产生盲点，致使另一组SPD

承受大部分的雷电流而损坏，同样不能达到有效的保护目的。

注 5：当电涌电流通过后，SPD如不能迅速恢复高阻状态，热脱扣装置不能立即动作时，如SPD的前端

没有后备过电流保护，可能会造成低压电气系统运行中断及电气火灾。

注 6：在TT系统中10kV经小电阻接地供电网中，如不采用“3+1”的接线形式，SPD可能因通过长时间

的暂时过电压而烧毁，也会引起间接接触电击危险。

2 SPD的安装形式

2.1交流系统中SPD安装

2.1.1 SPD在TT、TN和IT系统中的接线形式

表11给出了SPD在低压交流配电系统中的安装（连接）形式。

表11 按系统接地型式确定的电涌保护器（SPD）的连接

电涌保护器安装点的系统接地型式 电涌保护 器接于 TT系统 装设依据 接线 形式1 每一相线和中性线间 每一相线和PE线间 中性线和PE线间 每一相线和PEN线间 相线间（L-L间） + ● ● 不适用 接线 形式2 ● 不适用 ● 不适用 + TN-C 系统 TN-S系统 装设依据 接线 形式1 + ● ● 不适用 + 接线 形式2 ● 不适用 ● 不适用 + 引出中性线的IT系统 装设依据 接线 形式1 + ● ● 不适用 + 接线 形式2 ● 不适用 ● 不适用 + 不引出中性线的IT系统 不适用 ● 不适用 不适用 + 不适用 不适用 不适用 ● + + ●：强制规定装设电涌保护器 + ：需要时可增设电涌保护器（适用于横向保护） 接线形式1：接在每一相线（和中性线）与总接地端子或总保护线之间。 接线形式2： 接在每一相线与中性线之间和接在中性线与总保护端子或保护线之间，（对三相系统可称为“3+1”形式，对单相系统可称“1+1”形式。）

注： 接线形式取决于受保护设备按防间接接触分类的类型（如Ⅰ类设备有一有PE线的带金属外壳的

设备；Ⅱ类设备一双重绝缘不带PE线的设备），如果设备不接地则L（或N）线对PE线间就不需

要安SPD，而L-N之间的SPD则是需要的。

2.1.2安装图示

SPD安装在TN、TT和IT系统中的安装示意图见图10～图14。

1——装置的电源进线箱 2——配电盘

3——总接地端或总接地连接带 4——电涌保护器(SPD)

5——电涌保护器的接地连接，5a 或5b 6——需要保护的设备 7——PE与N线的连接带

F——保护电涌保护器推荐的熔丝、热熔断器 RA——本装置的接地电阻 RB——供电系统的接地电阻

图10 TN系统中电涌保护器的安装

注： 当采用TN-C-S时，在L与PEN线连接处电涌保护器用三个，在其以后N与PE线分开安装电涌保护器

时用四个，即在N与PE线间增加一个，见图14。当采用TN-S系统时，在L及N与PE间用四个SPD。Uc≥1.15U0。

RB

1——装置的电源的进线箱 2——配电盘

3——总接地端或总接地连接带

RA

4——电涌保护器(SPD)

5——电涌保护器的接地连接，5a 或5b 6——需要保护的设备

7——剩余电流保护器，应考虑通雷电流的能力 F——保护电涌保护器推荐的熔丝、热熔断器 RA——本装置的接地电阻 RB——供电系统的接地电阻

图11 TT系统中电涌保护器的安装（SPD在RCD负荷侧）

注： 在10kV电网采用不接地系统以及采用经小电阻接地系统、当供电变压器外壳与低压系统中性点

为分开独立的接地装置时，应在三条L线和N线与PE线之间安装四个SPD， SPD的Uc≥1.45U0。

5a RB

1——装置的电源进线箱 2——配电盘

3——总接地端或总接地连接带

4——电涌保护器(SPD)； 4a 开关型电涌保护器（如放电间隙） 5——电涌保护器的接地连接，5a 或5b 6——需要保护的设备 7——剩余电流保护器

F——保护电涌保护器推荐的熔丝、热熔断器 RA——本装置的接地电阻 RB——供电系统的接地电阻

RA

图12 TT系统中电涌保护器的安装（SPD在RCD电源侧）

注： 在高（中）压系统采用小电阻接地和供电变压器外壳、低压系统中性点合用同一接地装置以及

切断短路的时间小于或等于5s时，应将三个相线SPD先接于中性线上，再经一放电间隙接于PE线上。放电间隙的作用是在1200V的高压接地故障过电压（Uf）情况下阻止SPD的导通，放电间隙的泄放电流应不小于三个相线SPD额定泄放电流之和，相线与中性线之间的SPD的Uc≥1.15U0。但是在此情况下应考虑SPD串联后残压的增大。

RB

1——装置的电源进线箱 2——配电盘

3——总接地端或总接地连接带 4——电涌保护器(SPD)

5——电涌保护器的接地连接，5a 或5b 6——需要保护的设备 7——剩余电流保护器

F——保护电涌保护器推荐的熔丝、热熔断器 RA——本装置的接地电阻 RB——供电系统的接地电阻

RA

图13 无中性线配出的IT系统中电涌保护器的安装

注： 该IT系统中Uc≥1.15U（U为线间电压其值为√3U0=380V）。关于配出中性线的IT系统中SPD的安

装可参见图11或图12的做法。

8

8

F 4

5a

1 装置的电源进线箱 2 配电盘

3 总接地端或总接地连接带 4 电涌保护器（SPD）

5 电涌保护器的接地连接，5a或5b 6 需要保护的设备 7 PE和N线的连接带

8 退耦元件或配电线路长度

F 保护电涌保护器推荐的熔丝、热熔断器

RA 本装置的接地电阻 RB 供电系统的接地电阻

注：当需要安装三级SPD时，SPD选择的主要技术参数见本部分1中的要求。

图14 在TN-C-S系统中SPD的安装示例

2.2直流系统中SPD安装形式

直流配电系统中SPD可安装在极间（在接地系统和非接地系统中）或极对地（在非接地系统中）之间。如系统配有中间导体，也可安装在极对中间导体和地对中间导体之间。关于直流系统中SPD的安装参见本部分附录D（资料性附录）。

附 录 D （资料性附录） SPD选择和安装应用示例

在太阳能电池方阵附近应架设接闪器，将太阳能电池方阵置于LPZ0B区内，接闪器的引下线和接地装置应与太阳能电池方阵的外露导电部分多处电气连接。

在直流系统中分接地系统和不接地（或非有效接地）系统，在接地系统中直流电源SPD可装在极间；在不接地（或非有效接地）系统中，直流电源SPD应装在正（负）极与地之间，见图D.6。

太阳能电池方阵

直流输入配电柜 交流配电柜 逆变器 ＋ DC AC —

图 D.6 SPD在太阳能发电系统中的安装示例

直流电源SPD可选用专门用于直流配电系统的SPD，也可选用交流配电系统的SPD，并按换算公式Vd.c=2Va.c计算，表D.1为交直流换算表。

表 D.1 交直流电压换算表

AC→DC 12Va.c→17Vd.c 24Va.c→34Vd.c 48Va.c→68Vd.c 60Va.c→85Vd.c 110Va.c→156Vd.c DC→AC 5Vd.c→3.5Va.c 12Vd.c→8.5Va.c 24Vd.c→17Va.c 48Vd.c→34Va.c 60Vd.c→42Va.c 220Va.c→311Vd.c 380Va.c→537Vd.c 110Vd.c→78Va.c 220Vd.c→156Va.c 直流SPD1的主要技术参数如下： Iimp≥5kA（10/350μs）；

UC≥1.15Ud.c（Ud.c为直流系统额定电压）； UP≤0.8UW。

3 SPD两端连接导线和连接要求 3.1导线要求

各种分类试验的SPD的连接导线最小截面积要求见表12。

2

表12 各种SPD的连接导线最小截面（mm）

SPD试验类型 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 表7。 铜导线的最小截面 6 4 1.5 注： 如无相应规格的导线，最小截面应大于表内的尺寸。铜导线系列优选值见QX/T 10.1的连接导线的绝缘护层应符合相线采用黄、绿和红色，中性线用浅蓝色，保护线用绿/黄双色线的色标要求。 3.2连接要求

SPD两端连接导线应短且直，避免因导线过长而感应出较高的感应电压。 4两组（或以上）SPD的配合

使用两组或以上的SPD对被保护设备进行保护时，必须考虑SPD间的配合问题。

对于全部电涌电流而言，某一位置安装的SPD如能承受预期通过它们的雷电流，则达到了能量配合的目的。

SPD之间的配合以及连线长度要求应由SPD生产厂提供相关资料，在无准确数据时，开关型和限压型SPD之间，其线路长度不应小于10m；在限压型与限压型SPD之间，其线路长度不应小于5m。如不能达到10m或5m的要求，应在线路之间加电感以退耦。

注： 对将放电间隙和压敏电阻并联组合在一起的自动触发型SPD，若生产厂已实现了多组SPD元件的

配合，则不必另加电感退耦。

关于SPD组之间的配合的进一步信息参见本部分附录E（资料性附录）。

附 录 E （资料性附录） 多级SPD间的配合 E.1 SPD之间的配合

E.1.1 配合的目的

图E.4所示为根据防雷区（LPZ）概念在低压电气系统中应用SPD的示例。SPD依次安装，它们根据特定安装点的要求而选定。

LPZ 0A LPZ 0B SPD SPD 电力 SPD SPD SPD

图 E.4 在电气系统中SPD的应用示例

能量配合应避免SPD过负荷。因此必须根据SPD各自的位置和性能确定每个SPD的负荷。 一旦顺序安装了两个或两个以上SPD，就需要进行SPD之间及与受保护设备的配合研究。 对于全部电涌电流而言，任何一个SPD所承受的能量低于或等于该SPD所能承受的能量，则达到了能量配合。

SPD所能承受的能量可从以下途径获得： —— 符合IEC 61643-1的电气测试 —— SPD生产厂提供的技术信息 图E.5说明了SPD能量配合的基本模型。该模型仅在当等电位连接网络的阻抗和等电位连接网络与由SPD 1和SPD 2连接形成的整套防护设备之间的互感均可忽略时有效。

注： 如果通过其他适当的措施可以确保能量配合，就不需要退耦元件（例如伏安特性的配合或使用

自动触发型SPD）。

电涌 退耦元件 被保护侧 UDE, IDE SPD1 U1, U2, I2 SPD2 图 E.5 SPD能量配合的基本模型

E.1.2 配合原则

SPD间的配合使用以下原则之一：

—— 伏安特性配合（无退耦元件）

本方法基于静态伏安特性并应用于限压型SPD（例如MOV或雪崩二极管）。本方法对电流波形不是很敏感。

注： 本方法不需要退耦，线路的自然阻抗带有某些内在的退耦特性。

—— 使用专门的退耦元件作配合 为达到配合的目的，具有足够电涌耐受能力的阻抗可以被用作退耦元件。电阻主要用在信息系统中。电感主要用在供电系统中。对于电感的配合效果，电流陡度di/dt是决定性参数。

注 1：退耦元件可通过专用的器件，或通过SPD之间电缆的自然阻抗来实现。

注 2：线路的电感产生于两根并行线：如果两根电线（相线和地线）在同一根电缆中，电感大约是0.5

到1 μH/m（取决于电线的横截面）。如果两根电线是独立的，应假定有较大的电感（取决于电线之间的间距）。

—— 使用自动触发型SPD作配合（无退耦元件） 使用自动触发型SPD同样可达到配合。这些SPD的触发电路应确保可靠，不应超过后续SPD的能量耐受能力。

注： 该方法不需要退耦，即使线路的自然阻抗带有一些的退耦特性。

5 SPD的寿命和失效保护模式 5.1 SPD的寿命

SPD的寿命是一随机值。某个SPD安装在一少雷区，可能在数年内不会受到电涌的冲击，则寿命可达数年之久。另一SPD在安装后几秒钟内便遭到大于它的最大预期通过的电涌电流冲击，其In（或Iimp、UOC）值无法承受而使SPD损坏，其寿命仅为几秒钟。

因此，选择和安装SPD时需考虑的是：

—— 在型式试验中，SPD应通过老化试验或动作负载试验；

—— 在雷击风险程度较大或受保护设备非常重要的情况下，Iimp（或In、Uoc）值应

选择的偏大一些；

—— 要充分考虑到SPD失效时的保护措施。 5.2失效保护模式

SPD的失效模式在QX10.1中第3.71条中定义，由于组成SPD的非线性元件特征和生产厂工艺不同，主要可分为开路和短路两种形式。

—— 开路：SPD与并联的被保护线路脱离。如果不能及时发现SPD已失效并及时更

换SPD，则被保护线路和设备不能由其保护，因此SPD应带状态指示器。

—— 短路：SPD由高阻状态变为低阻。如果不能及时切断工频续流，工频电流会流

入PE线，造成间接接触电击事故，同时也可能致使供电中断，因此需要有RCD或后备过电流保护器（如熔丝、热熔断器等）进行保护。

6 SPD与其他设备的配合

SPD应与其他设备（含SPD本身的辅助装置）达到配合。 6.1与RCD的配合

Ic是在SPD上加上UC电压时流过的电流，称持续工作电流。它不应导致人身安全事故（间接接触电击）以及对RCD正常工作的干扰。在安装RCD的时候，IC值应低于RCD上标注的额定动作电流值（I△n）的33%。

RCD应能承受3kA（8/20μs）的电涌而不动作。当RCD与SPD配合使用时，RCD应能承受SPD In值的电涌而不动作。GB 16916.1中不带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCCB）的S型和GB16917.1中带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBO）的S型能满足以上要求。

注： RCD可根据出现剩余电流时延时分为一般用途型（没有延时）和具有选择性的S型（有延时）。 当SPD为开关型时（如放电间隙），其前端一般不需要安装RCD，但要求开关型SPD具有自动灭弧功能，其上游应有RCD或过电流保护器配合。在TT系统中，RCD的位置与SPD的安装方法见图11和图12。

6.2与过电流保护器的配合

为防止SPD失效故障，SPD前端应安装熔丝或热熔断器等过电流保护器。其前端过电流保护器的保险电流值与主电路上过电流保护器的保险电流值不宜小于1:1.6。为实现优先保证供电连续性或优先保证保护连续性以及兼顾供电连续性和保护连续性的图例见本部分附录C（资料性附录）。

附 录 C （资料性附录） SPD的安装示例

C.1.1 后备过电流保护装置的安装

SPD失效模式为短路时，可能会影响受保护系统和设备的正常运行，图C.6提供了后备过电流保护装置的安装方法，分别为优先保证供电的连续性、优先保证保护的连续性及兼顾供电连续性和保护的连续性。

F 设备 a) 优先保证供电连续性

F

设备 b) 优先保证保护连续性

F 设备 c) 兼顾供电连续性和保护连续性

图 C.6 后备过电流保护装置在SPD前端的安装示例

此外，还应特别注意在TT系统中SPD失效模式的保护。如果4只SPD不加区别的均按本部分图11所示安装在L-PE和N-PE间，则因受TT系统两个接地电阻的限制，对地短路电流小而不足以使过电流保护器动作。此时如按本部分图12所示采“3+1”接线形式，则短路电流为L和N线的金属通路，过电流保护器因大短路电流而能有效动作，不致引起人身电击事故。 6.3脱离器

一个单独的脱离器可以具备三种基本脱离功能（过热保护、短路保护和间接接触防护），或者有必要选择1~3个脱离器。

它们可以安装于SPD内部或外部。某些功能可以通过系统的后备过电流保护来实现，那么就可以位于与SPD有一定距离的地方。脱离器是安在SPD的内部还是与干线相连，取决于与过电流保护器的配合，以及系统对保护的连续性或对供电连续性的需求，见本部分附录C（资料性附录）。

附 录 C （资料性附录） SPD的安装示例

C.1.1 双端口SPD内部脱离器

对于双端口SPD，或与干线相连的单端口SPD，内部脱离器可以提供优先保证供电的连续性（图C.7.a）），或优先保证保护的连续性（图C.7.b））。

图例 D S L

脱离器 SPD 线路

图 C.7 双端口SPD内部脱离器

可能需要另外一些脱离器功能，例如，在暂时过电压非常高的情况下。 脱离器可以是熔丝、热熔断器等。 6.4状态指示器

状态指示器与脱离器相连接，为用户提供有关SPD劣化的信息，显示其是否依照设计运行或失效。可以用它给出需要更换SPD的警报信息。有些状态指示器是固定的，有些是可临时安置的。它们可以提供遥测信号、光或声音警报。

§4.5 信号系统和设备的分类及冲击特性

由于电子系统的多样性，在使用SPD对电子系统的线路和设备进行保护时首先应了解被保护设备工作时所使用的传输介质、信号类型。以下列举部分常用的系统和设备的接口形式及被保护设备的冲击耐受性。

1被保护的电子系统 1.1模拟信号系统：

电话交换网（PSTN）：用户线上传送的电信号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，其中振铃电压为110V，接口元件为RJ11连接器，使用的频率为4kHz以下。可以通过加装数据终端控制设备调制解调器来实现在电话线上传递数字信号，最高速率为56kbps。

模拟仪表控制系统：全模拟式仪表将传感器信号进行调制放大后，经过U/I电路转换，输出4~20mA、4~20mV或0~5V的模拟信号，多采用ASP连接器。 1.2数字信号系统

ISDN：综合业务数字网（Integrated Service Digital），现有窄带ISDN和宽带ISDN。窄带ISDN基于公共电话网，使用电话线路通过RJ11连接器连接来传输数字信号，工作电压最高为40V，最高速率为2048kbps。宽带ISDN使用光纤传输，速率为150Kbps到几Gbps。现较多使用的为2B+D ISDN，其由两个B信道和一个D信道组成，B信道是用来传送数据和语音，D信道是用来传送信令，两个B信道可提供128Kbps的传输速率。

xDSL：数字用户线路（Digital Subscriber Line）的统称。DSL技术使用传统的电话交换网的用户环路来支持对称和非对称传输模式，以电话线为传输介质。“x”代表不同种类的数字用户线路技术，不同的技术主要表现在信号的传输速率和距离，还有对称和非对称。ADSL即异步数字用户环路（Asynchronous Digital Subscriber Loop），一种非对称数字用户线。ADSL最高独占带宽理论上达下行8Mbps，上行1Mbps。信号电压小于6V，频率为138 ～1 104KHz。

以太网：广泛使用的局域网系统，网络采用双绞线按D 级（5 类）布线。主要使用的有两种布线类型：10 Base T 10M 以太网和100 Base TX 100M 以太网。10 BaseT 10M 以太网的结构是电缆长度可达l00m的树状布局绞线对布线。终端设备通过IEEE 802.3 规定的传输方法通信,信号电压小于5V，接口元件为RJ45连接器。高速100 Base TX l00M 以太网是从10 Base T 10M 以太网发展而来的。这种系统有100 Mbps的更高传输速率，拓扑连接器和针脚分配仍和10 Base T 10M 以太网的相同。千兆以太网（1000 Base T）则有更快的传输速率，要求采用双绞线按D级（5e）类布线。

令牌环网：令牌环网络的布线，系统布局是环形连接的，按IEEE 802.5规定的方法通信。使用可控制的令牌分配器对不同的终端设备来进行网络控制和信号放大。这种网络允许用长电缆连接最高数据传输速率为16Mbps，信号电压小于5V,公母同体的插头当连接器用，也称为IVS 连接器。

FF：基金会现场总线（Foundation Fieldbus），主要应用于石油化工、连续工业过程控制中的仪表。该系统可使用双绞线、光纤和无线等介质连接，纠错方式CRC，通讯速率2.5Mbps。

Profibus：过程现场总线（Process Fieldbus），主要应用于PLC。产品有三类：FMS用于主站之间的通讯；DP用于制造行业从站之间的通讯；PA用于过程行业从站之间的通讯。该产品现在在原有协议框架上进行局部的修改和补充，在控制系统内增加了很多的转换单元（如各种耦合器）。该系统可使用双绞线和光纤连接，纠错方式CRC，通讯速率1.2Mbps。

HART：可寻址远程传感器数据通路（Highway Addressable Remote Tranducer），主要应用于智能变送器。HART为一过渡性标准，它通过在4~20mA电源信号线上叠加不同频率的正

弦波（2200Hz表“0”，1200Hz表“1”）来传送数字信号，从而保证了数字系统和传统模拟系统的兼容性。该系统可使用电源信号线连接，纠错方式CRC，通讯速率1.2Mbps。

CAN：控制局域网络（Controller Area Network），应用于汽车监控、开关量控制、制造业等。介质访问方式为非破坏性位仲裁方式，适用于实时性要求很高的小型网络。该系统可使用双绞线和光纤连接，纠错方式CRC，通讯速率1Mbps。

LonWorks：局部操作系统（LON Local Operating System），主要应用于楼宇自动化、工业自动化和电力行业等。LonTalk的全部7层协议，介质访问方式为P-P CSMA（预测P-坚持载波监听多路复用），采用网络逻辑地址寻址方式，优先权机制保证了通讯的实时性，安全机制采用证实方式，因此能构建大型网络控制系统。该系统可使用双绞线、光纤、电力线、电缆和无线连接，纠错方式CRC，通讯速率1.25Mbps。 1.3视频系统

有线电视系统：现代有线电视网络主要由前端、干线和分配系统三大部分组成。前端包括卫星和本地的广播电视节目及自办节目的接收、播控及用户管理系统三个部分。小型城市网或局域网，干线采用树枝型结构的同轴电缆布局；大型城市网则采用MMDS或环状、星型布局的光缆干线；分配系统采用同轴电缆分配入户方式。分配网带宽我国现在有47～500MHz和47～750MHz两种。

视频监控系统：全模拟式视频监控系统，属即将淘汰系统。现代数字式监控设备则是编解码器通过网络来实现的虚拟矩阵切换。它采用MPEG-2压缩方式，提供DVD画质（720×576像素）的实时图像，支持CVBS或网络播放，2Mbit/s带宽就可以顺利传输，网络传输实时误差小于0.2s，需大容量硬盘支持。

附录D（资料性附录）提供了以上三类系统和其传输特性的资料。在选择连接至这些系统的SPD时必须对这些传输特性进行考虑。 1.4卫星通信系统

卫星通信系统一般由室内单元和室外单元组成，通过卫星转发器传输电视、数据等信号。室外单元主要包括天线、馈源、上变频器及微波功率放大器或低噪声放大器及下变频器组合（LNB）。室内单元主要包括调制器或解调器、信号处理器。室外单元和室内单元用中频同轴电缆连接。Ku波段上行载波频率14GHz，下行载波频率12GHz，中频为0.95～2.05GHz。C波段上行载波频率6GHz，下行载波频率4GHz。中频为70MHz，一般采用F、N或BNC接口。LNB由室内单元馈电，通过同轴电缆芯线提供15～18Vd.c电源。 2被保护电子设备的耐受特征

2.1电信网络设备耐冲击过电压额定值

表13 电信网络设备耐冲击过电压额定值

设备名称 冲击电压额定值 0.5kV 信息网络中心室外信号线端口 信息网络中心室内信号线端口 非信息网络中心室外信号线端口 4.0 kV 1.0 kV 0.5 kV 试验波形 10/700μs 10/700μs 10/700μs 说明 仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的端口，ITU-T.K20建议的“一次保护”可用于此端口。 仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的端口 4.0 kV 混合波 仅适用于与大于10m的电缆相连时，冲击发生器的Uoc：1.2/50μs 总输出阻抗应为42Ω。 Isc：8/20μs 仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的10/700μs 端口，ITU-T.K20建议的“一次保护”可用于此端口。 1.0 kV 10/700μs 仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的端口 说明 表1（续） 设备名称 非信息网络中心室内信号线端口 冲击电压额定值 0.5 kV 试验波形 混合波 仅适用于与大于10m的电缆相连时，冲击发生器的Uoc：1.2/50μs 总输出阻抗应为42Ω。 Isc：8/20μs 注： 非信息网络中心指设备不在信息网络中心内运行，如无保护措施的本地远端局（站）、商业区、办公室内，用户室内和街道等。 2.2测量、控制和实验室内I/0信号/控制端口抗扰度试验的最低要求

表14 抗扰度试验的最低要求

端口 I/0信号/控制 直接与电源相连的I/0信号/控制 试验项目 冲击试验 冲击试验 试验值 1.0 kV 0.5kV 1.0 kV 适用于线 — 线。 适用于线 — 地。 说明 适用于线 — 地或长距离线的情况 2.3常用电子设备工作电压与SPD额定工作电压的对应关系

表15 常用电子设备工作电压与SPD额定工作电压的对应关系参考值 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 通信线类型 DDN/X.25/帧中继 xDSL 2M数字中继 ISDN 模拟电话线 100M以太网 同轴以太网 RS232 RS422/485 视频线 现场控制 卫星通信中频系统 额定工作电压（V） ＜6或40~60 ＜6 ＜5 40 ＜110 ＜5 ＜5 ＜12 ＜5 ＜6 ＜24 15～18 SPD额定工作电压（V） 18或80 18 6.5 80 180 6.5 6.5 18 6 6.5 29 24 §4.6 信号系统电涌保护器的主要技术参数

1 SPD的分类

连接至电信和信号网络的SPD的分类见QX10.1中5.1.2条，SPD的结构见QX10.1中图5。本部分主要选用了按有或无限流元件和按不同测试方法分类内容。 1.1按有或无限流元件分类

第一类SPD内至少有一个限压元件，但没有限流元件。 第二类SPD内装有限压元件和限流元件 1.2按不同测试方法分类

A1～A2（非常低的上升速率及AC）、B1～B3（低上升速率）、C1～C2（快上升速率）和D1～D2（高能量）型。详细内容见QX10.1中的表15。 2 SPD选择和使用时的基本参数 2.1使用条件

SPD的本体上，或因受标准面积限制而标志在小包装或说明书上的以下内容，应与使用条件（环境）相一致。 2.1.1正常使用条件

温度范围：-5℃至40℃

湿度范围：相对湿度10%至80% 气压范围：80kPa至106kPa

正常环境是位于建筑物或其他构筑物中的受控制的环境。该环境受外界（自然）影响很小。 2.1.2非正常使用条件

对置于非正常条件下的SPD，在设计和使用中应作特殊考虑。 温度范围：-40℃至70℃ 湿度范围：相对湿度5%至96% 气压范围：80kPa至106kPa 2.2 Uc、Up、冲击复位时间、Ic和IL

以上参数定义见QX10.1中3.22、3.27和QX/T10.2中3.19、3.21条。未定义的冲击复位时间，定义为：SPD中有开关型元件时，生产厂应标注其冲击复位时间值。该值指在型式试验中施加了规定的冲击电压和电流后，开关型元件从施加冲击开始至其返回高阻状态的那一段时间。一般要求在30ms之内。 3 SPD可能影响网络传输性能的参数

电子系统信号网络中的SPD可能影响网络传输性能的参数有：电容、串联电阻、插入损耗（AE）、回波损耗、纵向平衡、近端交扰（NEXT）、特性阻抗等。其中插入损耗（AE）定义（由于在传输系统中插入了一个SPD所引起的损耗。它是在SPD插入前后出现的功率之比。SPD的插入损耗的单位用dB（分贝）表示），回波损耗定义（在高频工作条件下，入射波在SPD插入点产生反射的能量与输入能量之比，它是衡量SPD与被保护系统波阻抗匹配程度的一个参数），纵向平衡定义 (a: 纵向平衡（模拟音频电路）由两条（一对）导线构成的线路对地（或ERP）的电气对称性。b: 纵向平衡（数据传输电路）由两条或两条以上导线构成的一个平衡电路对地（或ERP）的阻抗对称性的量度，用于表示对共模干扰的灵敏度。C: 纵向平衡（通信和控制电缆）SPD在试验情况下，对地共模（纵向）干扰电压Vs（r.m.s）和SPD产生的差模（双线回路）电压Vm（r.m.s）之比值。d: 纵向平衡（电信线路）SPD在试验情况下，对地共模（纵向）干扰电压Vs（r.m.s）和SPD产生的差模（双线回路）电压Vm（r.m.s）之比值，以dB表示。

近端交扰定义 (在受干扰信道中的交扰，其传播方向与在干扰信道中的电流传播方向相反。在受干扰信道中产生的近端交扰，其端口通常在干扰信道的供能端接近或重合)。 其他未定义的有：

—— 电容：SPD指定端子间的电容值；

—— 串联电阻：SPD输入端与输出端之间的电阻值；

—— 特性阻抗：SPD与同轴电缆匹配的参数，指同轴电缆分布参数决定的阻抗值。 在电子系统信号网络中选用SPD时，应根据生产厂在SPD本体上，或因受标注面积限制而标志在小包装或说明书上标注的可能影响网络传输性能的技术参数值来选用。在不同系统中可能影响网络传输性能的参数见表15。

表16 SPD可能影响网络传输的技术参数

技术参数 分布电容 串联电阻 模拟信号系统（≤20kHz） √ 数字信号系统 √ √ 视频系统 √ √ 卫星通信系统 插入损耗 回波损耗 纵向平衡 近端串扰 特性阻抗 比特差 频率范围 传输速率 a√（较小影响） √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ a√ √ √ √ √ √ √ √ 传输速率（Vs）在数字信号系统中可以替代工作频率范围

§4.7信号系统电涌保护器SPD的选择

1 总则

在电子系统中选择SPD时，首先应分析在电子系统中可能产生过电压和过电流源以及能量和这些冲击源耦合进电子系统信号网络的方式。在被保护的电子系统不存在S1～S4型雷击类型的可能和交流的干扰时，如电子系统的建筑物不属一、二、三类防雷建筑物，同时信号线缆埋地引入时，可以不安装SPD。

注：信号线缆架空引入时，如当地年平均雷暴日数少于25天，也可以不安装SPD。其中对公众服务连续性要求较高或存在火灾、爆炸场所，宜选用SPD进行保护

2防雷区与SPD安装位置

在电子系统中，SPD应安装在图2所示的防雷区交界处。其中SPD1安装在LPZ0/1区交界处（j），SPD2安装在LPZ1/2区交界处（k），SPD3安装在LPZ 2/3区交界处（l），（参见图16）。关于LPZ（防雷区）的定义见GB50057。是否需要安装多级SPD，应根据SPD1的Up能否满足被保护电子设备的冲击耐受性和电子设备的通信线缆布置情况而定（见本部分4）。

通常SPD应安装在各防雷区交界处，但由于工艺要求或其他原因，被保护设备的位置不一定恰好设在交界处，在这种情况下，当线路能承受所发生的电涌电压时，SPD1可安装在被保护设备处，而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先于防雷区界面处做一次等电位连接。

说明： （d）

在防雷区（LPZ0/1）交界处的等电位连接带（EBB）

（f） （9） （h）

信息技术设备/电信端口 电源线/电源端口

信息线路/电信通信线路/网络 局部雷电流 全部雷电流

各防雷区的交界处的信号网络SPD

各防雷区的交界处的低压电气系统SPD（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级试验产品） 接地连接导体 防雷区0A~3区

IPC IB

（j,k,l） （m,n,o） （p） LPZ0A~LPZ3

图15 SPD安装在防雷区交界处的配置示例

图16 SPD在各防雷区交界处配置的示例

3 SPD1的选择

3.1雷击类型为S1型时的选择

当雷电可能直击到建筑物上，在按GB50057划分的第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物和第三类防雷建筑物（含需防雷击电磁脉冲而该建筑物不属于第一、二、三类防雷建筑物且不处于其他建筑物或物体的保护范围内而宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷措施的建筑物）安装外部防雷装置（接闪器、引下线和接地装置）时，其雷击类型为图17中所示的S1型。

说明 （d1） （d2） （e1） （e2） （e3）

总等电位连接带 局部等电位连接带 设备接地 防雷接地 屏蔽电缆接地

（f） （9） （h） （p） （S1） （S2） （S3） （S4） （1）~（5）

信息技术设备/电信端口 电源线/电源端口

信息线路/电信通信线路或网络 接地连接导体 建筑物上的直接雷击 建筑物附近的雷击

信息线路/电信线路上的直接雷击 信息线路/电信线路附近的雷击 耦合方式，见表5

注： e1、e2和e3应采用共用接地系统。

图17 建筑内电气和电子系统的干扰源和耦合方式示例

3.1.1雷击类型为S1型时对SPD1保护特性参数的选择

雷击类型为S1时，应在电子设备信号线的建筑物入口处选择表5中D1类的SPD，其主要技术参数应符合以下要求：

Iimp：电子系统信号线与地或信号线与屏蔽层间所连接的SPD的冲击电流值（Iimp）应选择在0.5～2.5kA（10/350μs）之间。具体值可按GB50057中第6.3.4条“进入建筑物的各种设施之间雷电流分配”方法，再根据信号线缆中芯线的数量n根平均分配计算。

UC：SPD的最大持续运行电压应高于系统运行时信号线缆上的最高工作电压，一般可取UC≥1.2Un，或参见表14中的具体规定。

UP：在用于保护电子系统时SPD1的电压保护水平UP不应大于电子设备耐冲击过电压额定值（参见表1～表3）的0.8倍，当使用一组SPD1达不到要求时，应采用协调配合的SPD2，以确保侵入的电涌降至被保护设备能耐受的电压保护水平Uw的0.8倍。 4.3.1.2雷击类型为S1型时对SPD1传输特性参数的选择

应能满足本部分表15中的要求。 3.2雷击类型为S2型时的选择

当雷电可能击到邻近建筑物或建筑物附近地面时时，如装有电子系统的建筑物本身无外部防雷装置，但与之有电气联系的邻近建筑物有外部防雷装置时，其雷击类型为图1中的S2型。

3.2.1雷击类型为S2型时对SPD1保护特性参数的选择

雷击类型为S2时，应在电子设备信号线的建筑物入口处选择表5中C2类的SPD，其主要技术参数应符合以下要求：

Uoc/Isc：电子系统信号线与地或者信号线与屏蔽层间所连接的SPD的开路电压（Uoc）值应选择在2～10kV（1.2/50μs）之间，相应的短路电流（ISC）值应在1～5kA（8/20μs）之间。具体值应根据信号线缆中芯线的数量计算确定。

UC：同本部分中3.1.1条的要求。 UP：同本部分中3.1.1条的要求。

3.2.2雷击类型为S2型时对SPD1传输特性参数的选择

同本部分中4.3.1.2条的要求。 3.3雷击类型为S3型时的选择

当雷电直接击到电子设备的架空信号线缆时，其雷击类型为图1中的S3型。 3.3.1电杆为木杆时的选择

当架空信号线路使用木质电杆时，建筑物入口SPD1选择的主要技术参数宜参照本部分4.3.1条的规定执行。

注：木质电杆的铁横担如已采取了符合规定的接地措施，可视为金属杆。

3.3.2电杆为金属杆时的选择

架空线杆塔为金属材料杆（如单柱铁塔、双柱铁塔、钢筋混凝土耐张型杆、钢筋混凝土直线杆、预应力混凝土耐张杆、预应力混凝土直线杆和空心钢管混凝土直线杆等），且按架空线路设计规范采取防雷和接地措施时，建筑物入口处应选择表16中D1或D2类的SPD，其主要参数应符合以下要求：

表17 耦合方式和SPD按不同测试方法分类选用示例

对建筑物的直接雷瞬态源 击 （S1） 在建筑物附近的雷击 （S2） 感应a 对连接线路的直接雷击 （S3） 在连接线路附近的雷击 （S4） b交流电的影响 耦合 电压波形 （μs） 电流波形 （μs） 优选的测试类别C 电阻性 （1） — 感应 （2） 1.2/50 电阻性 （1，5） — d感应 （3） 10/700 电阻性 （4） 50/60Hz （2） 1.2/50 10/350 8/20 8/20 10/350 ，10/250 5/300 — D1 C2 C2 D1，D2 B2 A2 注： （1）～（5）见图1，耦合方式 Iimp：电子系统信号线与地或者信号线与屏蔽层间所连接的SPD的冲击电流值（Iimp）应选择在1～2.5kA（10/250μs）或0.5～2.5kA（10/350μs）之间。具体值应根据信号线缆中芯线的数量决定。其他参数同本部分中3.1.1条和3.1.2条的规定。 3.4雷击类型为S4型时的选择

当雷电可能击到电子系统架空线缆附近时，其雷击类型为图1中的S4型。 3.4.1雷击类型为S4型时对SPD1保护特性参数的选择

雷击类型为S4时，应在电子设备信号线的建筑物入口处选择选择表16中B2类的SPD，其主要技术参数应符合以下要求：

电子系统信号线与地或者信号线与屏蔽层间所连接的SPD的开路电压值应选择在1～4kV（10/700μs）之间，相应的短路电流值应在25～100A（5/300μs）之间。具体值应根据信号线缆中芯线的数量计算确定。

UC：同本部分中3.1.1的要求。 UP：同本部分中3.1.1的要求。

3.4.2雷击类型为S4型时对SPD1传输特性参数的选择

同本部分中3.1.2条的要求。 3.5瞬态源为工频过电压时的选择

当通信线缆暴露在由电力线路故障导致的过电压区域中时，通信线上产生工频瞬态过电压 3.5.1瞬态源为工频过电压时对SPD1保护特性参数的选择

瞬态源为工频过电压时，应在电子设备信号线的建筑物入口处选择表16中A2类的SPD，其主要技术参数应符合以下要求：

电子系统信号线与地或者信号线与屏蔽层间所连接的SPD工频短路电流值应在0.1～20A之间。具体值应根据可能发生故障的电力线路容量来决定。相应标准见ITU-T K.20、K.21和K.45[2,3,4]。

UC：同本部分中3.1.1的要求。 UP：同本部分中3.1.1的要求。SPD的Up必须考虑终端被保护设备的Uw值和SPD的连接方法。

3.5.2瞬态源为工频过电压时对SPD1传输特性参数的选择 同本部分3.1.2条的要求。 4选择SPD2（3、4…）

按本部分4.3条选择SPD1的UP在不大于电子设备耐冲击过电压额定值（Uw）的0.8倍，能对信号线路下游和末端电子设备进行有效限压保护时，可仅在LPZ0/1或设备端口处安装一组SPD1。如果存在如下因素之一，应考虑SPD2乃至SPD3的选择。

—— SPD1的UP大于电子设备耐冲击过电压额定值的0.8倍，即Up＞0.8Uw； —— SPD1与受保护设备之间距离过长；

—— 建筑物内部存在雷击感应或内部干扰源产生的电磁场干扰。

在这种情况下宜按4.2中所述的防雷区与SPD安装位置和在表17（同时宜参考第8章中关于配合的要求）中防护等级的要求来选择安装SPD2、SPD3。

表18 在防雷区交界处使用的SPD时额定值选型指南 防雷区 10/350μs 10/250μs 电涌值范围 1.2/50μs 8/20μs 10/700μs 5/300μs SPD（j）SPDs的要求 （引自QX10.1表15） SPD（k）a a a LPZ 0/1 0.5～2.5kA 1.0～2.5kA —— 4kV 100A D1，D2 B2 —— LPZ 1/2 —— 0.5～10kV 0.25～5kA 0.5～4kV 25～100A —— LPZ 2/3 —— 0.5～1kV 0.25～0.5kA —— 与建筑物外部无电阻性连接 —— C2/B2 SPD（l）—— —— C1 注： LPZ2/3栏下电涌值范围包括了典型的最低耐受能力要求并可安装于信息技术设备内部。 5 SPD的限制电压与被保护系统的兼容性

SPD的差模和共模限制电压是不同的，应根据系统的保护要求（见图18）来确定是否需要限制差模电压，进行横向保护。

为了满足系统和设备的防护要求，信息技术设备生产厂应提供设备在差模和共模两方面耐受电压的数值。

说明： （c） （d） （f） （9） （h） （1） （o） （p） （q）

SPD的连接点，通常在SPD中所有的共模电压限压元件都以此为接地参考点。 总等电位连接带（EBB） 信息技术设备/电信端口 电源线接口

信息技术线路/电信通信线/网络

依据表5选择的SPD （电信和信息网络用SPD分类方法可见QX10.1的表15） 依据QX/T10.2选择的电源用SPD 接地连接导体

必要的连接（应尽可能短） 共模状况下电压保护水平 差模状况下电压保护水平

SPD的接线端子，在这些端子间分别接有限压元件（1，2），连接在SPD的非保护侧 SPD保护侧的接线端子

依据IEC61643-300系列的限制共模电压的电涌防护元件 依据IEC61643-300系列的限制差模电压的电涌防护元件

UP（C） UP（D）

X1,X2 Y1,Y2 （1） （2）

图18 电子设备的信号（f）和低压配电输入（9）的共模电压和差模电压的防护措施示例

§4.8 信号系统电涌保护器SPD的使用安装 1单端口SPD连接导线和连接要求

1.1导线要求

SPD的连接导体不宜小于表18中规定的最小截面积。

表19 SPD连接导体铜材最小截面积 SPD按不同实验方法分类 D B/C A 2

最小截面积（mm） 3 2 1.2 22注： 在IEC62305-5（TC81/261/CD）中规定，连接导线最小截面铜材最小可选1.2mm。在实际连接中

可按每1mm耐受8kA电流冲击的值计算。对单个SPD而言，SPD至等电位连接带的连线不应小于被保护线路的线径；在n个SPD使用一根接至等电位连接带的连线时，连线的线径可考虑n倍于被保护线径。

1.2连接要求

—— 安装时宜使SPD两端连接导线最短，使其电压降最小。不正确的接线方式将导

致感应电压升高。

—— 为了实现有效的限压效果应尽可能将SPD安装在靠近设备处。避免使用长的连

接导线并尽量减少在SPD 的连接端子X1、X2间不必要的弯曲（见图19）。采用图20的凯文连接方法是最佳的。

UL2

图中：

L1，L2 连接导体的电感

UL1，UL2 由电涌电流的dipc/dt感应出的电压降。

X1,X2 SPD的接线端子 IPC 部分雷电流

UP(f) 在电子设备输入处（f）的电压（有效电压保护水平）。 UP SPD输出端的电压（电压保护水平）

图19 由SPD两端连线上电感导致的电压降UL1和UL2对电压保护水平Up影响的示例

注： 对限压型SPD，Up(f)=Up+△U，△U=UL1+UL2；

对开关型SPD，Up(f)取Up或△U中较大值。

图例： X1,X2

SPD的接线端子 部分雷电流

在ITE输入处（f）的电压（有效电压保护水平）。其大小由SPD的电压保护水平UP和连接电涌保护器和受保护设备之间导线上的电压降决定。 SPD输出端的电压（电压保护水平）

IPC UP(f) UP

图20 SPD导线连接方法（凯文方式）的示例

2多接线端子SPD的连接

多接线端子SPD的连接导线和连接要求除应符合本部分4.1条的要求外，尚应注意如下事项。

对被保护设备的有效电压保护水平取决于SPD的Up，同时受到SPD与被保护设备的连接导线布设的影响，参见图21。

在电子系统信号线缆内芯线相应端口安装SPD的同时，应将电缆内芯的空线对接地连接。

说明：

（c） （d） （f） （p） （p1,p2） （q） X，Y

SPD的共用连接终端，通常SPD中所有的共模限压元件都以此作为接地参考点 等电位连接带（EBB） 信息技术设备/电信端口 接地连接导体

接地导体（应尽可能短）。对于远程供电的电子设备，（p2）可能不存在 必要的连接（应尽可能短）

SPD的接线端子，其中X为输入端、Y为输出端

图21 为减小对SPD电压保护水平影响的连接示例（连接至电子设备的三、五个或多个连接

端口）

为减少干扰附加的措施有：

—— 不要使连接至被保护端和未被保护端的线缆平行靠近布线； —— 不要使连接至被保护端的线缆和接地连接导体（p）靠近布设；

SPD的保护端至被保护的电子设备的连接应当尽可能短或者采用屏蔽措施。

3由振荡和行波提出的保护距离lpo

如果SPD和设备之间的线路太长，电涌的传播可能导致振荡现象。在设备终端开路的情况下，将使设备终端处的过电压升高到2Up。因此，即使选择了UP小于被保护设备耐冲击过电压额定值的0.8倍，也可能出现设备故障。

当SPD与被保护设备之间的保护距离lpo小于10m或Up 小于0.5Uw时，可以不考虑保护距离lPO的问题。

4雷电感应过电压对建筑内部系统的影响

在建筑物内可能存在雷电感应过电压，其可通过多种耦合方式进入内部网络。这些过电压通常是共模形式，也可能以差模形式出现。这些过电压能造成绝缘击穿或电子设备元件故障。

可以采取的措施如下：

—— 在SPD接地连线和被保护设备之间使用等电位连接带（q），以降低共模电压； —— 使用双绞线来减小差模电压； —— 利用线缆屏蔽来减小共模电压；

—— 不同环路和结构中磁场强度的计算方法见IEC 62305-4中的附录A。 5 SPD之间及SPD和被保护设备之间的配合

为了实现在过电压情况下的多个SPD及SPD和被保护设备之间的良好配合，SPD1 的输出电压保护水平不应超过SPD2和设备的耐冲击过电压额定值。

满足下列条件即可实现两级SPD的配合：U P＜UIN 及IP＜IIN（图22）。如果不能达到这些条件，可以通过退耦元件来实现配合。退耦元件的参数可以通过测量来确定。关于配合问题详细的资料参见本部分附录E（资料性附录）。

IIN 电子

图例：

UIN2/UIN设备 IIN2/IIN设备： UP： IP：

流入SPD2/被保护设备用于验证配合的开路电压 流入SPD2/被保护设备用于验证配合的短路电流 电压保护水平

流向SPD1后端的电流 （IP1或IP2）

图22 SPD之间及SPD和被保护设备之间的配合试验示例

由于SPD含有一个（或以上）非线性元件，所以其保护端输出的电压（UP1/UP2）是测试用的混合波发生器（CWG）施加的开路电压（UN1）的畸变。因此无法简单利用“黑盒子”SPD特性来判断其配合。最安全的方法是使用被保护设备制造厂推荐的SPD。他们可以通过计算或测试来判断SPD是否能很好的配合。在考虑SPD和被保护的电子设备时，应参考该电子设备生产厂所提供的技术资料或检测报告。

附 录 E （资料性附录）

SPD之间及SPD与电子设备之间的配合

对于用户，最简便的方法就是使用生产厂推荐的协调配合的SPD。由于生产厂了解SPD的电路，所以可以估计怎样才能实现配合或者是否必须依靠测试。如果用户了解SPD电路也能估计怎样才能实现配合。由于在通常分析中包括多项配置，所以在此不进行具体估算。

下列各项对“黑盒子”SPD的分析是基于保守和非理想状态设计的线性假设。在此假设SPD的电气参数无论是来自生产厂还是来自测试都是真实有效的。有些型号的SPD要求对共模和差模过电压电压环境进行测试。在此有三个步骤：

—— 确定SPD2的输入接线端子耐受电压和电流波形。 —— 确定SPD1的输出保护电压和电流波形。 —— 比较SPD1和SPD2的值。

保护的输出开路电压UP的测试流程见在GB/T18802.21的5.2.1.3。IEC61643-21的修订版将描述保护的短路输出电流IP的测试流程。

E.1 确定UIN和IIN

如果UIN ITE和IIN ITE能从ITE生产厂或现行的ITE产品标准中得到，在SPD2和ITE之间就可能实现配合。假设ITE可接受SPD2的保护水平UP2和其在额定条件下产生的电流IP2。ITE的阻抗在保护条件下可能有很大差异，所以应当考虑SPD2在开路和短路条件下的输出端负载的极端值。

在额定冲击值条件下对SPD2进行测试，在其输入端会产生电压和电流耐受性波形。对于每种测试条件有两组波形；一组用于开路输出，另一组用于短路输出。配合的验证程序见图E.1。

E.2 确定SPD1的输出保护电压和电流波形

SPD1的用途是保护系统不致受电涌破坏，并且SPD1和SPD2要进行相同的试验，但试验电压更高。当SPD1在额定冲击值下试验时，在SPD1 的输出端会产生电压和电流保护波形。对于每个测试条件有两组波形：一个对应于开路输出，另一个对应于短路输出。在较低电压试验等级下检查SPD1可能是合理的，以确保在额定条件下产生的保护水平是否能够达到的最大值。

为了确保两个配合的SPD在过电压条件下能良好配合，SPD输出保护水平在任何已知的和额定的条件下均不应超过SPD2的输入耐受水平（见图E.1）。

E.3 比较SPD1和SPD2的值

下列条件都满足便可实现配合： —— Up

—— Up波形被UIn波形包围； —— Ip 波形被IIn波形包围。

如果保护波形被包围于相应的耐受波形，则实现在时间上的配合。在此峰值和时间条件下便可实现配合。但是，有些元件对变化率很敏感（例如，TSS有di/dt等级）并且有可能导致配合失效。

E.4 通过测试来验证配合的必要性

有下列任意一种情况都要求通过测试来验证SPD1和SPD2 的配合。 —— Up >UIn ; —— Ip >IIn;

—— Up 波形长于UIn波形； —— Ip 波形长于IIn波形。

如果SPD生产厂已给定配合条件，通过测试来验证配合就不是必须的（见图E.1）。

能从生产厂否获

知配合条件？ 否 生产厂给出U1N

是 和Iin？ 否 确定UIN和IIN 是

由GB/T18802.21确定SPD1的U和 I 否 是否U＜U和/

或I＜I？ 是 是 实现配合

图 E.1 配合验证过程

习题

4-1 低压交流配电系统按带电导体根数分哪几类?

4-2 220V/380V三相系统电气设备绝缘耐冲击过电压额定值. 4-3 信息网络设备耐冲击过电压额定值.

4-4 通信、信息网络交流电源设备耐冲击特性. 4-5 电源SPD的主要电气性能参数. 4-6 信号SPD1的主要电气性能参数. 4-7 低压系统电涌保护器如何的选择? 4-8 信号系统电涌保护器如何选择? 4-9 SPD与电子设备之间如何的配合? 4-10 多级SPD间如何配合?

PP PINPIN 选择UP＜UIN和/或IP＜IIN的SPD或增加一个串联的退耦元件以降低IP和/或UP至低于IIN和/或U N值。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i3xr.html