4 防雷及接地装置

4.1.1 产品概述
电涌保护器(英文缩写为“SPD”)是用于限制暂态过电压和分流电涌电流的装置，它至少包含一个非线性元件。
4.1.2 产品分类及特点
电涌保护器的分类见表4.1.2。

表4.1.2  电涌保护器的分类

按功能划分，电涌保护器可分为电源电涌保护器、天线馈线电涌保护器和信号电涌保护器。
4.1.3 产品主要性能参数
环境条件参见下列各项：电源电压：持续施加在SPD的接线端子间的电压不应超过其最大持续工作电压。电源频率：50／60Hz±2Hz。使用和贮存温度：正常范围-5～+40℃。海拔高度：≤2000m。
环境极限温度：-40～+70℃。相对湿度：30％～90％(在室温条件下)。在异常环境下，应向厂家提出。
4.1.4 产品选用要点
1 电压保护水平(UP)的选择
UP值不应超过被保护设备耐冲击电压额定值，UP要求SPD与被保护的设备的绝缘应有良好配合。
在低压供配电系统装置中，设备均应具有一定的耐受电涌能力，即耐冲击过电压能力。当无法获得220／380V三相系统各种设备的耐冲击过电压值时，可按GB 50057的给定指标选用。见表4.1.4-1。
2 最大持续运行电压(UC)的选择
最大持续运行电压UC：电涌保护器(SPD)的最大持续工作电压UC不应低于表4.1.4-2的值。
3 标称放电电流I_n的(冲击通流容量)选择：流过SPD、8／20μs电流波的峰值电流。用于对SPD做Ⅱ级分类试验，也用于对SPD做Ⅰ级和Ⅱ级分类试验的预处理。事实上，I_n是SPD不发生实质性破坏而能通过规定次数(一般为20次)、规定波形(8／20μs)的最大限度的冲击电流峰值，目前，几个规范对I_n要求不一致。GB 50057—1994(2000年版)三级SPD的I_n最小值分别为15kA、5kA、 3kA，电流波形均为8／20μs。 IEC 60364—5—53：2001对I_n的要求有所不同，当中性线(N)与PE(保护线)不直接相连时，接在中性线和PE线间的电涌保护器(SPD)，对于三相系统其标称放电电流I_n≥20kA 8／20 μs，对于单相系统I_n≥10kA 8／20 μs。

表4.1.4-1  三相系统各种设备耐冲击过电压额定值

注：Ⅰ类——需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；
       Ⅱ类——如家用电器、手提工具和类似负荷；
       Ⅲ类——如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座），应用于工业的设备和一些其他设备（例如永久接至固定装置的固定安装的电动机）；
       Ⅳ类——如电气计量仪表、一次回路过流保护设备、波纹控制设备。

表4.1.4-2  按电源系统特征确定电涌保护器（SPD）的最低Uc值

4 冲击电流(I_imp)的选择：脉冲冲击电流I_imp：规定包括幅值电流I_pesk和电荷Q。标准的10／350μs雷电流波形是模拟自然界直接雷击的波形，第一级SPD必须能承受适当的雷电流的多次冲击而不发生损坏。GB 50343—2004对I_imp的要求见表，而GB 50057—1994(2000年版)对该参数没有具体数值要求，IEC 60364—5—53：2001对I_imp有如下要求：当中性线(N)与保护线(PE)不直接相连时，接在中性线和PE线间的电涌保护器(SPD)，如果电流值无法计算，则对于三相系统I_imp≥50kA，对于单相系统I_imp≥25kA。
5 最大放电电流I_max(极限冲击通流容量)的选择：流过SPD、8／20 μs电流波的峰值电流，用于Ⅱ级分类试验。I_max与I_n有许多相同点，他们都是用8／20μs电流波的峰值电流对SPD做Ⅱ级分类试验。不同之处也很明显，I_max只对SPD做一次冲击试验，试验后SPD不发生实质性破坏；而I_n可以做20次这样的试验，试验后SPD也不能有实质性破坏。因此，I_max是冲击的电流极限值，所以最大放电电流也称为极限冲击通流容量。显然，I_max＞I_n。
6 耐受的预期短路电流的选择
  1)电涌保护器(SPD)耐受的短路电流，及与之相连接的过电流保护器应等于或大于安装处预期产生的最大短路电流。
  2)制造厂所规定电涌保护器(SPD)的额定阻断续流电流值不应小于安装处的预期短路电流值。
  3)在TT或TN系统中，接于中性线和PE线之间的电涌保护器(SPD)动作(例如火花间隙放电)后流过工频续流，电涌保护器(SPD)额定阻断续流电流值应大于或等于100A。
  4)在IT系统中，接在个性线和PE线之间的电涌保护器(SPD)的额定阻断续流电流值与接在相线和中性线之间的电涌保护器(SPD)是相同的。
7 电涌保护器(SPD)之间的配合
根据IEC 61312—3和IEC 61643—12要求，应当考虑电气装置中电涌保护器(SPD)之间的配合。电涌保护器(SPD)的制造厂应在其文件中提供充分的关于电涌保护器(SPD)之间配合的资料。
8 信号线路SPD性能参数
有线的信号线路装设信号SPD应符合表4.1.4-3的要求，天馈线路装设信号SPD应符合表4.1.4-4的要求。

表4.1.4-3  信号线路（有线）SPD性能参数

注：Un为最大工作电压。

表4.1.4-4  天馈线路SPD性能参数

9 工程设计相关规范、规程及国家建筑标准设计图集
《建筑物防雷设计规范》GB 50057。
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343。
《民用建筑电气设计规范》JGJ16—2008。
《防雷与接地安装》D501—1～4(2003年合订本)。
《建筑物防雷设施安装(含2003、2007年局部修改版)》99D501—1；99(03)D501—1；99(07)D501—1(第4部分修改版)。
《建筑物防雷设施安装(2007年局部修改版)》99(07)D501—1(第4部分修改版)。
4.1.5 施工安装要点
1 施工安装要点
SPD的安装部位示意及装设原则见表4.1.5-1及图4.1.5。

表4.1.5-1  按接地型式装设电涌保护器（SPD）

1 装设在电源进线端的SPD
  1)电涌保护器(SPD)安装在建筑物电气装置的电源进线端附近，或安装在离建筑物电源进线端最近的主配电设备内。

图4.1.5  电源保护器的安装
1-电气装置的电源进线端；2-配电盘；3-馈出线；4-总接地端子或母线；5-Ⅰ级试验的电涌保护器（SPD）；
6-电涌保护器（SPD）的接地连接线（接地线）；7-被保护的固定安装的设备；8-Ⅱ级试验的电涌保护器（SPD）；
9-Ⅱ级或Ⅲ级试验的电涌保护器（SPD）；10-去耦器件或相导体长度；F1、F2、F3过电流保护器

  2)TN—C、IT、TN—S系统SPD装设部位除按表4.1.5—1内容要求还应取其路径最短者：
  3)TT接地形式中，接线形式1为SPD装于剩余电流保护器负荷侧，接线型式2为SPD装于剩余电流保护器之电源侧。
2 装设第二级、第三级SPD
第二级、第三级SPD设置原则：
  1)在LPZ1及其之后分区交界处安装限压型电涌保护器。
  2)一般情况下，当在线路上多处安装SPD且无准确数据时，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。
  3)第一级电涌保护器和第二级电涌保护器可以组合为一台电涌保护器(SPD)。
3 电源线路电涌保护器标称放电电流参考值(见表4.1.5-2)

表4.1.5-2  电源线路电涌保护器标称放电电流参考值（GB50343-2004）

4 信号线路电涌保护器的设置见表4.1.5-3；计算机网络系统传输线路上SPD级数的设置见表4.1.5-4。

表4.1.5-3  信号电涌保护器的设置

表4.1.5-4  计算机网络系统传输线路上SPD级数的设置

5 施工安装验收规范
《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303。
《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》GB 50254—1996。
4.1.6 相关标准
《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB 11032—2000。
《电子设备用压敏电阻器第2部分：分规范浪涌抑制型压敏电阻器》GB／T10194—1997。
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343。
《电视和声音信号的电缆分配系统设备与部件第14部分：避雷器通用规范》GB／T 11318．14—1996。
《雷电电磁脉冲的防护第1部分：通则》GB／T19271．1—2003。
《雷电电磁脉冲的防护第2部分：建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地》GB／T19271．2—2005。
《雷电电磁脉冲的防护第3部分：对浪涌保护器的要求》GB／T19271．3—2005。
《雷电电磁脉冲的防护第4部分：现有建筑物内设备的防护》GB／T19271．4—2005。
《信息系统雷电防护术语》GB／T 19663—2005。
《雷电防护通信线路第1部分：光缆》GB／T19856．1—2005。
《雷电防护通信线路第2部分：金属导线》GB／T19856．2—2005。
《电工名词术语避雷器》GB／T2900．12—1989。
《电子设备雷击试验方法》GB／T 3482—2008。
《电子设备雷击试验导则》GB／T 3483—1983。
《电子设备雷击保护导则》GB／T 7450—1987。
《电子设备用压敏电阻器第2部分：分规范浪涌抑制型压敏电阻器》GB／T 10194—1997。
《直热式阶跃型正温度系数热敏电阻器第1—3部分：浪涌电流用空白详细规范评定水平EZ》GB／T 7154．3—2003。
《低压配电系统的电涌保护器(SPD)第1部分：性能要求和试验方法》GB 18802．1—2002。
《低压电涌保护器第21部分：电信和信号网络的电涌保护器(SPD)性能要求和试验方法》GB／T18802．21—2004。
《建筑物防雷设计规范》IEC 61024—1：1990。
《雷电电磁脉冲的防护》IEC 61312—1，2，3—94，95，96。
《低压电力配电系统的浪涌保护器选择和应用原则》IEC 61643—1，2。
《电磁兼容性·EMC》IEC 1000—1995。
《建筑物电气装置第5—53部分：电气使劲儿备的选择和安装—隔离、开关和控制设备第534节：过电压保护电器》IEC 60364—5—53：2001 A1。
《电工术语避雷器、低压电涌保护器及元件》GB／T 2900．12—2008。
《低压电涌保护器元件第321部分：雪崩击穿二极管(ABD)规范》GB／T 18802．321—2007。
《低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻(MOV)规范》GB／T18802．331—2007。
《低压电涌保护器元件第341部分：电涌抑制晶闸管(TSS)规范》GB／T 18802．341—2007。
《低压电涌保护器元件第311部分：气体放电管(GDT)规范》GB／T18802．311—2007。
《低压电力线路和电子设备系统的雷电过电压绝缘配合》GB／T 21697—2008。
《低压交流电源(不高于1000V)中的浪涌特性》GB／Z 21713—2008。
《低压电涌保护器第21部分：电信和信号网络的电涌保护器(SPD)——性能要求和试验方法》GB／T 18802．21—2004。
《低压配电系统的电涌保护器(SPD)第12部分：选择和使用导则》GB／T 18802．12—2006。