电源多级防雷保护时正确选用SPD

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1、电源多级防雷保护时正确选用SPD摘要：引入页载的短路阻抗及SPD的特性阻抗概念，电源多级防雷保护时正确使用SPD问题，可以简化成电路计算问题，为定量的选用SPD提供可靠依据。关键词：短路阻抗特性阻抗十年前，笔者曾以“多级防雷SPD正确配置的探讨”为题在某专业刊物上发表了个人的探讨性意见。弹指一挥间，十年过去了，同样的技术问题仍在困惑着工程技术人员。首先，众所周知的常识是：任何一台用电设备或电源设备（例如：电力变压器、不停电电源UPS，既是用电设备又是电源设备；纯用电设备如小型计算机、服务器、交换机、洗衣机、电视机、电冰箱等）均有其特有的“短路阻抗”，

2、产品说明书中应该有说明。电源浪涌保护器，俗称防雷器（或避雷器），无论是电压开关型浪涌保护器，或是限压型浪涌保护器，都属于非线性电子产品，广义的说，非线性电子产品也有其特定的“特性阻抗”，例如某公司生产的电涌保护器，其技术参数：标称放电电流（8/20），电压保护水平（）≤3.0KV,就可以定义其特性阻抗。又如某公司生产的电涌保护器，产品彩页（作广告用）你不全信，可以索要其产品权威检测机构的检测报告（注意无正规检测报告的产品不能用）部分抄录如下：7检测结果项目标称值实测值在抽检样品L-PE、N-PE线间，施加放电电流（8/20）：,,,,检测样品残压。N

3、-PE样品1：+1.0KA、=0.86KV；-1.0KA、=-0.86KV；+2.0KA、=1.08KV；-2.0KA、=-1.08KV；+5.0KA、=1.16KV；-5.0KA、=-1.12KV；+10.0KA、=1.38KV；-10.0KA、=-1.38KV；样品2：+1.0KA、=0.88KV；-1.0KA、=-0.88KV；+2.0KA、=1.02KV；-2.0KA、=-1.00KV；+5.0KA、=1.16KV；-5.0KA、=-1.16KV；+10.0KA、=1.40KV；-10.0KA、=-1.40KV；样品1：+1.0KA、=0.9

4、0KV；-1.0KA、=-0.88KV；+2.0KA、=1.02KV；-2.0KA、=-1.00KV；+5.0KA、=1.16KV；-5.0KA、=-1.14KV；+10.0KA、=1.40KV；-10.0KA、=-1.40KV；合格在抽检样品L-PE、N-PE线间，施加最大放电电流（8/20）;，检测样品通流容量。20KA：样品；样品;样品3：20KA：样品；样品；样品3：20KA：样品；样品；样品3：20KA：样品；样品；样品3：样品未发生闪烙，工作正常。通流容量合格。确定样品保护水平。≤1.6KV实测值：（8/20）时，最大残压判定值：（8/2

5、0）时，≤1.5kv合格备注：本次使用的仪器、设备均在检定有效期内。计算阻抗值抽取样品1的实测值：1.0KA、0.8602.0KA、0.5405.0KA、0.232（）10.0KA、0.138720.0KA、0.089取其标称值=10KA时的残压作为该产品的保护电压值，所以有=10KA=1.38KV（≤1.5KV）定义其特性阻抗，在获知被保护设备的短路阻抗值及各级电涌保护器的特性阻抗值之后，多级电涌保护器与被保护设备之间在电路关系上就可用并联等效电路表征之，如下图所示：图1多级防雷保护等效电路由上图可见，多级保护SPD配置问题，就简化成电路计算问题。

6、级与级之间接线（电缆或退耦元件）的分布电感（或退耦元件的电感）从工程观点考虑，用集中参数L代替已足够精确，一般20米左右的电缆，可用10集中电感代替。若按雷电波波头8（）计算其冲击频率（最高值）约为30,则10电感的感抗。为了形象化地分析多级防雷保护时雷电电流分配及正确选7用SPD问题，现以某公司的B、C级SPD参数计算获得的特性阻抗值代入图1；被保护设备40KVAUPS的短路阻抗，并假设电源进线雷电流（此值已高估，机房内一般很少达到），电源电缆阻抗值用2代表，如图1内标注。第一级：，（）≤3.0KV，第二级：()第三级：()经过简单的电路计算，可以

7、获得如下数据：当然以上计算结果是在工程近似的假设条件下计算得到的，作为工程参考，已足够精确。如作为纯学术研讨，某些假设尚需修改，例如分布参数问题，浪涌保护器SPD的参数（特性阻抗）、雷电波冲击频率问题，SPD点火时间先后带来误差等等。7由以上工程计算得知，即使超强度雷电流浸入电源线，经过三级配置的SPD泄放能量，到达被保护设备的雷电流已近耗尽（25.7安）。这种配置可认为是最佳配置，97%以上的雷电流由最大通流容量的第一级SPD承担，逐级递减。第一级SPD主要起到泄流作用，因此要选用通流容量大的产品，当然其保护电压相应较高，例如3.0KV，4.0KV

8、。后续第二级、第三级的SPD主要起箝压作用，尤其是末级SPD必须根据被保护对象的绝缘耐冲击过电压水平来选取，