低压配电系统、电信、网络系统电涌保护器（SPD）的性能要求试验方法及在安装应用应注意的问题

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1 低压配电系统、电信、网络系统电涌保护器（SPD）的性能要求试验方法及在安装应用应注意的问题
首页 低压配电系统、电信、网络系统电涌保护器（SPD）的性能要求试验方法及在安装应用应注意的问题 甘肃无为防雷技术有限责任公司 李 磊

2 低压配电系统的电涌保护器（SPD） 电信、网络系统的电涌保护器（SPD）
甘肃无为防雷技术有限责任公司

3 低压配电系统的电涌保护器（SPD） 甘肃无为防雷技术有限责任公司

4 用于低压配电系统的电涌保护器（SPD）的 正常使用条件和异常使用条件
一、 用于低压配电系统的电涌保护器（SPD）的 正常使用条件和异常使用条件 正常使用条件： 频率：电源的交流频率在48Hz和50Hz之间。 电压：持续施加在SPD的接线端子之间的电压不应超过其最大持续工作 的电压。 海拔：海拔不应超过2000m。 使用和存储温度：——正常范围：-5 0C～+40 0C； ——极限范围：-40 0C～+70 0C。 湿度—相对湿度：在室温下应在30%和90%之间。 异常使用条件： 对置于异常使用条件下的（SPD），在设计和使用中可能需要作特殊考虑， 并引起制造厂的重视。 对置于阳光或其他射线下的户外型SPD，必须附加技术要求。

5 二、 SPD常用技术参数定义(续一） 电压开关型SPD 电压限制型SPD 复合型SPD
电涌保护器（Surge Protective Devices） 用于限制瞬时过电压和泻放电涌电流的电器，它至少包含一个非线性的元件。 电压开关型SPD 没有电涌时具有高阻抗，有浪涌电压时能立即转变成低阻抗的SPD。常用元件有放电间隙、气体放电管、闸流管和三端双向可控硅开关元件。也称作“短路型SPD”。 电压限制型SPD 没有电涌时具有高阻抗，但随着电涌电流和电压的上升，其阻抗将 持续地减小的SPD。常用的非线性元件是：压敏电阻和瞬态二极管。也称作“箝位型SPD”。 复合型SPD 由电压开关型元件和电压限制型元件组成的SPD。其特性随所加电 压的特性可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。

6 SPD常用技术参数定义(续二） 标称放电电流In 流过SPD具有8/20μs波形的电流峰值。用于二级试验。 8/20μs电流波形如下
冲击电流Iimp 它由电流峰值Ipeak和电荷量确定。用于一级试验。 冲击电流波形如下 最大放电电流Imax 一般情况 Imax =2In ，特殊时Imax =1.2In 最大持续交流工作电压UC 允许持久地施加在SPD上的最大交流电压有效值。 最大连续直流工作电压Udc 允许持久地施加在SPD上的最大直流电压。是最大持续交流工作电压 UC的1.3倍。

7 SPD常用技术参数定义(续三） 由于电涌、使用或不利环境的影响，造成ＳＰＤ原始性能参数的变化。 续流If
主要出现在电压开关型SPD，当冲击放电电流后，由电源系统流入SPD的工频电流称为续流 。 限制电压 measured limiting voltage 施加规定波形和幅值的冲击电压时，在SPD接线端子间测得的最大电压峰值。 电压保护水平Up 表征SPD限制接线端子间电压的性能参数。该值应大于限制电压的最高 值。 残压Urse 放电电流流过SPD时，在其端子间的电压峰值。 劣化　degradation 由于电涌、使用或不利环境的影响，造成ＳＰＤ原始性能参数的变化。

8 SPD常用技术参数定义(续四） 暂态过电压（TOV）故障
IEC （GB ）中明确指出：由于高压系统接地故障引起用户电气装置中低压设备的工频应力电压，它的量值和持续时间下表规定的值。 低压电气装置中允许的交流应力电压，V 切断时间，s Uo+250V Uo+1200V >5 ≤5 注 ： 1、由于特殊原因（例如系统中有一根相导体接地）低压系统对地的（最高）标称电压 不足Uo时，应力电压另行规定。 2、表中第一行数值用于较长切断时间的系统，例如阻抗接地的高压系统；第二行值用于较短切断时间的系统，例如直接接地的高压系统。上述两行数值是低压配电设备考虑了暂态过电压因素进行适当的绝缘设计的准则。 （见GB/T 的 ）。 3、当低压设备接入一个其中性导体与变电所的高压系统的保护接地极相连的TN系统，且在总等电位联结影响区域外使用时，它的基本、双重性和加强绝缘会出现交流暂态过电压。当低压设备在总等电位联结区域内使用时，该总电位联结到建筑物装置电源进线端的TN系统的保护导体上，则不会出现这些过电压。

9 三、SPD主要技术参数选取和试验方法（1）
压敏电阻器主要技术参数的定义： 1、压敏电压：是压敏电阻由“绝缘到导通”的转折点，通常是以1mA电流流过时的电压来表示，称为“压敏电压”。 2、最大持续交流工作电压UC：允许持久地施加在SPD上的最大交流电压有效值。UC的取值范围基本上是压敏电压的60%～65% 。 3、漏电流：当在压敏电阻两端施加最大直流工作电压Udc时，流过压敏电阻的电流值。其值应≤40μA。 4、残压：当在压敏电阻两端施加的电压值达到使压敏电阻由开路状态转为短路状态后，由于短路内阻R0的存在，流过压敏电阻的电流在内阻R0上产生的电压降。其值应在几百伏至几千伏之间。 5、响应时间：当施加在压敏电阻两端的电涌电压使压敏电阻从一个状态到另一个状态所需用的时间，其值应在ns量级。一般情况下，在低压配电线路上，作为第一级的SPD，响应时间应≤100ns；作为第二级的SPD，响应时间应≤25ns。 （注意：目前SPD上标称的响应时间数值应为核心元器件本身的特性，SPD结构中的引线、接线端子等产生的分布参数造成的响应时间延时并未计算再内。）

10 图中： 1、V：高能压敏电阻（MOV） 压敏电阻是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶 瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。 2、Ft：热敏熔断丝 它实际上是一种过流、过温保险丝，当有长时间的大电流流过Ft时，Ft的温 度急剧上升，当Ft的温度达到120 0C左右时，Ft熔断。

11 电压限制型SPD主要技术参数选取对应关系 1、UC 最大持续交流工作电压的选择应考虑正常工作状态和失效状态。
3、t：热断路装置和C：遥信接口接点 当热敏熔断丝Ft断路后，热断路装置t动作，控制遥信接口接点C的 1、2常闭端由短路转为开路、1、3常开断由开路转为短路，触发声、光、显示报警装置，发出SPD故障报警信号。 4、 MI：热断路指示装置 它是由热敏熔断丝Ft通过机械连动杆控制的故障报警指示装置，当热敏熔断丝Ft断路后，热断路指示装置由绿色变为红色。绿色代表SPD工作正常，红色代表SPD出现故障。 电压限制型SPD主要技术参数选取对应关系 1、UC 最大持续交流工作电压的选择应考虑正常工作状态和失效状态。 2、Uc值选取的高，压敏电压值和SPD限制电压值也同时提高，导致电压保护 水平Up值增高，有时难以满足工程设计要求。（其优点是SPD的漏电流小。） 3、Uc值选取的低，压敏电压值和SPD限制电压值也同时降低，导致电压保护水平Up值降低，容易满足工程设计要求。但SPD的漏电流随之增大，SPD易受操作过电压和供电电网波动的影响而造成损坏。 因此，在选取参数时要关联考虑。

12 氧化锌压敏电阻器的参数选择 根据被保护电源电压选择压敏电阻器的规定电流下的电压V1mA。 一般选择的原则为：
对于直流回路： V1mA ≥ 2.0 VDC 对于交流回路: V1mA ≥ 2.2 V有效值 如果电器设备的耐压水平VO较低,而电涌能量又比较大,则可选择压敏 电压V1mA较低、片径较大的压敏电阻器；如果VO较高，则可选择压敏电压 V1mA较高的压敏电阻器，这样既可以保护电器设备，又能延长压敏电阻器 的使用寿命。

13 单个脱离装置应具有3个基本功能：热保护、短路保护、非直接
接触保护。脱离装置可以装在SPD内部，也可以单独设置而 与SPD相 连。某些功能可通过系统的后备保护来实现，且安装于SPD限定距离 之内。同一环路上的脱离装置或与电源系统相连的脱离装置，它们和 其它电流保护设备的协调性相关，同时与供电系统的连续性保护需要 相关。 在出现高压暂态过电压时，脱离装置应具有相关的功能。

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15 电压限制型SPD的测试项目和方法如下： 1．依据GB 中 ; 节要求：进行标识和标志试验；标志的耐久性试验： ① 标识（部分或全部）：       i.   制造厂名或商标和规格型号；       ii.  最大持续工作电压UC和标称额定频率（额定频率可选）；       iii.  制造厂规定的试验类别和标称放电电流In、最大放电电流Imax；       iv.  电压保护水平UP； ② 标志： 标识必须位于SPD的本体上，或持久地标贴在SPD本体上。 ③ 标志的耐久性试验： 除了用压印、模压和雕刻方法制造外，应对所有型式的标志进行本试验。试验时，用一块浸湿水的棉花来回擦15s，接着再用一块浸湿脂族已烷溶剂的棉花擦15s。试验后，标志应清晰可见。

16 2、依据GB 中7.5.1节、7.5.2和7.5.3节要求：用8/20μs 冲击电流、1.2/50μs冲击电压或8/20μs & 1.2/50μs复合波测量 电压限制型SPD限制电压。 3、依据GB 中7.7.4和7.7.4节要求：用三只未做过任何试 验的新试品做暂态过电压（TOV）故障和暂态过电压（TOV）特性试 验。 4、依据GB 中7.6.2、 7.6.4、7.6.5和7.6.4节要求：用 三只未做过任何试验的新试品做动作预试验（续流）、预处理试验 和动作负载试验。

17 三、SPD主要技术参数选取和试验方法（2）
主要技术参数的定义： 1、放电电压：在SPD的间隙电极之间，发生击穿放电前的最大电压值。 2、续流：当冲击放电电流后，由电源系统流入SPD的工频电流称为续流。 （续流值应在几千安培，持续时间应小于或等于工频周波的半周。） 3、冲击试验电流：冲击试验电流 Iimp 应在10ms内获得电流峰值Ipeak和电荷量Q值。 （电流峰值Ipeak和电荷量Q值的关系应由公式Q/As=0.5Ipeak/kA给出。） 4、电压保护水平Up值的设计范围：IEC 中明确规定，当按要求装设 用于防护直接雷击引起过电压的电涌保护器时，其电压保护水平（Up）应符 Up≤2.5kV的规定。

18 5、当按规定装设用于防护直接雷击引起过电压的电涌保护器（SPD）
时，如果电流值无法确定，则每一保护模式通路的雷击冲击电流 Iimp值不应小于12.5kA 10/350μs。 6、当接线为(三加一)形式装设电涌保护器（SPD）时，在中性线和 PE线间的电涌保护器（SPD）的雷击冲击电流Iimp值应根据上述 相同的标准计算。如果电流值无法确定，则对于三相系统Iimp 不应小于50kA 10/350μs，对于单相系统Iimp不应小于25kA 10/350μs。 7、当接线为(三加一)形式装设电涌保护器（SPD）时，接于相线与PE 线之间的电涌保护器（SPD）的总保护水平也要符合Up≤2.5kV的规定。 8、若用一套电涌保护器（SPD）达不到所要求的保护水平时 ，应采用附加的配合协调的电涌保护器（SPD）或复合型电涌保护器（SPD），以确保达到要求的保护水平Up≤2.5kV的规定。

19 电压开关型SPD的原理图及 电压开关型SPD与电压限制型SPD配合协调的原理图:

20 电压开关型SPD的测试项目和方法如下： 1．依据GB 中 ; 节要求：进行标识和标志试验； 标志的耐久性试验： ① 标识（部分或全部）：   i.    制造厂名或商标和规格型号；   ii. 最大持续工作电压UC和标称额定频率（额定频率可选）；   iii.  制造厂规定的试验类别和标称放电电流In、最大放电电流Imax；   iv.  电压保护水平UP； ② 标志：标识必须位于SPD的本体上，或持久地标贴在SPD本体上。 ③ 标志的耐久性试验： 除了用压印、模压和雕刻方法制造外，应对所有型式的标志 进行本试验。试验时，用一块浸湿水的棉花来回擦15s，接着再用 一块浸湿脂族已烷溶剂的棉花擦15s。试验后，标志应清晰可见。

21 2．依据GB18802.1-2002中7.9.7节要求：对试品进行绝缘电阻试验。
（1）试验按以下要求准备： 试品如有附加的进线孔，则全部打开；如有敲落孔，则打开其中一个。把不借助工具就能拆卸的盖和其他部件取下，如有必要同时进行耐湿热试验。潮湿处理应在相对湿度为91%～95%的潮湿箱中进行。放置试品处的空气温度保持在20oC～30oC之间的任何合适的温度T±1oC内。试品在放入潮湿箱之前，应预热至T和（T+4）温度之间。试品应在潮湿箱中保持2天（48小时）。 （2）潮湿试验后取出试品，经30min～60min后，施加500V的直流电压60s后测量绝缘电阻 按下列要求进行测量： ① 在所有互相连接的带电部件和SPD易偶尔接触的壳体之间。 本试验术语“壳体”包括： —— 所有容易触及的金属部件和按正常使用安装后可触及的绝缘材料表面覆盖的 金属 箔。 —— 安装SPD的平面，如有必要该表面可覆盖金属箔。 —— 把SPD固定在支架上的螺钉和其他工件。 ② 在SPD主电路的带电部件和辅助电路的带电部件（如果有的话）之间。 绝缘电阻应不小于： 5MΩ —— 对于①项测试结果， 2MΩ —— 对于②项测试结果。

22 3． 使用标准1.2/50μs冲击电压进行平均限制电压试验：
      i.  以每个冲击电压幅值对SPD施加10次冲击，正负极性各5次。   ii.   每次冲击的间隔时间应足以使试品冷却到环境温度。 iii. 在预备试验中，发生器输出电压以大约10%的幅度分级增加，直到观察到放电 为止。 iV. 从发生器最后一次没有发生放电的设定值重新开始试验，发生器输出电压以5%的 幅值分级增加，直至所有10次施加的冲击都发生放电。用示波器记录SPD接线端子 间的电压。 限制电压是10次测量峰值（绝对值）的平均值。确定电压开关型SPD的保护水平UP。 依据企业标准判断该项是否合格。 4． 用冲击试验电流Iimp（10/350μs）对试品进行冲击试验。 冲击试验电流Iimp由其峰值电流Ipeak和电荷量的参数来确定。冲击试验电流应 在10ms内获得峰值电流Ipeak和电荷量Q值。试验后应计算比能量W/R，依据企业标准 判断该项是否合格。

23 5．用三只未做过任何试验的新试品做确定续流大小的试验。
该项试验是用来确定SPD续流的峰值是大于还是小于500A。 a）、试品预期短路电流IP应大于等于1.5kA，功率因数cosΦ= 。 b）、试品连接到一个具有正弦交流电压的工频电源。在接线端子间测量工频电 压的最大值，应等于持续最大工作电压UC –5 % 。交流电源的频率应符合 SPD的额定频率。 c）、应用8/20μs冲击电流触发续流。 d）、峰值应相当于Imax或Ipeak 。 e）、冲击电流的起使位置是在工频电压峰值前600。它的极性应于冲击电流产 生时工频电压半波的极性相同。 f）、如果在此同步点没有产生续流，为了确定续流是否产生，则必须每滞后 100施加8/20μs冲击电流，以确定是否产生续流。 根据企业标准规定的额定断开续流值判断该项是否合格。 如图所示

24 6．用三只未做过任何试验的新试品做暂态过电压（TOV）故障试验。
本试验使用于连接在相线和地之间的SPD，制造厂说明这种SPD在IEC 所叙述的非正常的TOV条件下具有安全故障模式。 试品被放置在正方形木盒内，木盒侧面离SPD外表面500mm±50mm。盒内的表面覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）保持打开，以便按制造厂要求连接测试电缆。 SPD的带电端子应全部连接在一起，然后再和接地端子间加暂态过电压，暂态短路时过电压等于IEC 中规定的值（取决于系统），持续时间200ms，试验电流限制到300A（有效值）。 判定： —— 试验时薄纸或类似物体不应着火，如着火，则判断该项为不合格。 试后，SPD可以损坏。 —— IP等级大于IP2X的SPD外壳不应损坏到使用标准试指可触及带电部件。 —— 如果脱离器动作，SPD上应有明显的有效和永久断开的迹象。为了检查这 一要求，在SPD两端施加等于Uc的工频电压1min，流过SPD的电流不应超过 0.5mA有效值。

25 7．用三只未做过任何试验的新试品做暂态过电压（TOV）特性试验。
试品被放置在正方形木盒内，木盒侧面离SPD外表面500mm±50mm。盒内的表面 覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）保持打开，以便按制造厂要求连接测试电 缆。 试品应连接到UT（-5 %）的工频电压，持续时间tT=5s（-5 %）。试验电源应能确 保试验过程中SPD端子上的电压不会跌落到UT的95%以下。 在施加UT后100ms或更短的时间内，应在试品上施加等于Uc（-5 %）并具有同样 电流能力的工频电压30min。 判定： ——在施加Uc期间，SPD具有热稳定性。如果在施加电压Uc的最后15min IC阻性 分量的峰值或功耗不再增加，则认为SPD是热稳定的。 ——试品冷却到接近环境温度后，用规定的试验（In或UOC）确定限制电压，以检 查是否保持制造厂规定的电压保护水平。 ——辅助电路，如状态指示器，应正常工作。 ——目测检查试品，不应发现任何损坏迹象。

26 低压配电系统常用的SPD三种保护模式和输入、输出波形
图1

27 图2

28 电信、网络系统的电涌保护器（SPD） 甘肃无为防雷技术有限责任公司

29 一、用于电信、网络系统的电涌保护器（SPD） 的正常使用条件和非正常使用条件 二、SPD常用技术参数定义 三、常用电信、网络系统线路SPD的工作原理 四、常用天馈线路SPD的工作原理 五、电信、网络系统电涌保护器Up值的确定 六、电信、网络系统电涌保护器的试验 七、常用防雷产品的安装使用应注意的问题

30 1、 正常使用条件： ⑴、大气压力：80kPa～160kPa，这些大气压力代表的海拔高度为-50m～+2000m。 ⑵、 温度和湿度： 对于不受控的环境，温度范围为：-40 0C～+700C 相对湿度范围：5%～96% 对于受控的环境， 温度范围为：-5 0C～+400C 相对湿度范围：10%～80% 2、非正常使用条件： 对置于非正常使用条件下的（SPD），在设计和使用中可能需要作特殊考虑，并引起制造厂的重视。 对置于阳光或其他射线下的户外型SPD，必须附加技术要求。

31 SPD常用技术参数定义 1、 回波损耗 return loss 在高频工作条件下，前向波在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重要参数。一般以分贝（dB）来表示。 2、 插入损耗 insertion　loss 由于在传输系统中插入一个SPD所引起的损耗。它是在SPD插入前传递到后面的系统部分的功率与SPD插入后传递到同一部分的功率之比。通常以分贝（dB）来表示。 3、 码率（BER） bit error ratio 在给定时间内，误码数与所传输的总码数之比。 4、 近端串扰 （NEXT） 串扰在被干扰的通道中传输，其方向与该通道中电流传输的方向相反。被干扰通道的端部基本上靠近产生干扰的通道的激励端，或与之重合。 5、 最大持续运行电压Uc maximum continuous operating voltage Uc 可连续施加在SPD端子上，且不致引起SPD传输特性降低的最大电压（直流或均方根值）。 6、 限压 voltage limiting SPD降低所有超过预定电压值的一种功能。

32 7、限流 current limiting 至少包含有一个非线性限流元件的SPD降低所有超过预定电流值的一种功能。 8、盲点 blind spot 高于最大持续运行电压Uc，但可引起SPD不完全动作的工作点。所谓SPD的不完 全动作是指一个多级SPD在冲击试验时不是所有各级都能动作。这可造成SPD中 的一些元件遭受过载。  9、冲击耐受能力 impulse durability 表征SPD容许通过规定的波形和峰值的冲击电流，并耐受规定次数的特性。 10、绝缘电阻 SPD指定的端子之间施加最大持续运行电压Uc时呈现的电阻。

33 三、常用电信、网络系统线路SPD的工作原理

34 1、F：放电管 放电管是一种密封充有惰性气体的开关元件，有两极和三级放电管。作为信息系 统线路SPD的第一级电涌保护元件，主要的优点其一是能够在瞬间泻放交大的电涌 电流（5KA、8/20μs）；其二是体积小，在较小的空间易于安装。因此，广域网的 接口经常应用，称为粗保护。 2、Z：阻抗 阻抗Z在信息系统线路SPD具有两级防护功能的装置中是必不可少的，它安装在 第一级和第二级之间，起到延时和线路特性阻抗匹配作用。按照线路通信速率的不 同，使用电阻R或电感L。 3、 T：瞬态二级管（TVS） 瞬态二级管（TVS）是近期转为高速通信线路电涌保护研制的一种非线性元件。 它具有稳压二极管的特性，但它的反向导通时间在1ns左右，反向导通导通后，通过 电流在300A至500A。但由于瞬态二级管PN结具有的分布电容C0作用，将会影响线路 的通信速率，这是我们在选用SPD时要重点考虑的一个指标。

35 1、 插入损耗≤0.5db；很多产品可以作到0.2db；
四、常用天馈线路SPD的工作原理 工作原理与信息系统线路SPD的工作原理相似。 天馈线路SPD的应用中要特别注意下列技术指标： 1、 插入损耗≤0.5db；很多产品可以作到0.2db； 2 、 驻波比≤1.5；很多产品可以作到1.2； 3、 工作频带宽度：一定要覆盖被保护通讯系统的频带宽度； 4、 通过功率：特别是在发射机输出端口，如果通过功率小于发射功率，SPD将会被 击穿。

36 五、电信、网络系统电涌保护器Up值的确定：
上图中： （j）：根据GB 中 节表3中分类D1设置电涌保护器 （k）：根据GB 中 节表3中分类C1或C2设置电涌保护器 （n）：根据GB 中 节表3中分类C1或C2设置电涌保护器

37 表3：冲击限制电压试验用的电压波形和电流波形0

38 六、电信、网络系统电涌保护器的试验 1、绝缘电阻试验
应按两种极性分别测一次一对端子的绝缘电阻。试验电压应等于最大持续运行电压Uc。应测量流过被测端子间的电流。把试验电压除以测量电流得到绝缘电阻。绝缘电阻应等于或高于制造厂商给定的值。 2、 冲击限制电压试验 试验SPD时，应把从表3中C类选取的冲击电压施加到适当的端子上，应根据冲击耐受试验确定的SPD通流容量选择电流水平。应使用相同的冲击进行冲击限制电压和冲击耐受试验。 可用从A1、B、C和D类中选取的波形以及在SPD文件中列出的波形进行附加的试验。然而，这些试验是任选的，宜根据SPD应用情况而定。应根据制造商指出的SPD的通流容量选择电流水平。 除非另有规定，每个冲击试验要施加正、负极性冲击各五次。 在不带负载的情况下，测量每次冲击的限制电压。在适当的端子上测得的最大电压不应超过规定的电压保护水平Up。 3、冲击耐受试验 应使用从表3中C类选取的冲击对SPD进行试验，并施加到从表3选取的合适的端子上。施加冲击电流要达到表3所规定的最少次数。对一种极性的试验次数应为规定次数的一半，接着对相反的极性做剩下的一半次数的试验。或者，对一半试品做一种极性的试验，而另一半试品做相反极性的试验。在试验前和完成规定的试验之后，SPD应满足绝缘电阻特性和浪涌限制电压特性。

39 七、常用防雷产品的安装使用应注意的问题 1、 防护距离有关的振荡效应 详见分析与研究 2、 能量法则
2、  能量法则 为了确保两个SPD之间很好地协调，必须满足能量法则：当出现的电涌小于SPD1最大承受能量（Emax1）时，由SPD2耗散的能量应小于或等于SPD2的最大承受能量（Emax2）。 最大承受能量（Emax）定义为SPD未退化时能承受的最大能量。两个协调好的SPD的最大能量承受能力至少应等于两个SPD中最低的能量承受能力。当使用了一个SPD，但随后又需连接一个新的SPD，必须保证恰当的协调。

40 当SPD1为火花间隙；SPD2为氧化锌压敏电阻，在SPD承受大的浪涌时，通过火
花放电获得协调。 在火花放电前：U1=Ures2+L×di/dt 一旦U1值大于火花间隙的点火电压（Udoc），由于第二个SPD的脱离，从而得到 协调。这仅与氧化锌压敏电阻的特性、火花间隙的点火电压、进入浪涌的陡度和幅 值及SPD间（感抗L）的间隔距离有关。

41 感抗L取值： 设： 1、 装有火花间隙的SPD额定电流为5kA； 2、 火花放电电压为3-3.5kV，为了保证正常工作，允许计算值为4kV； 3、 di/dt的值应根据预计发生雷击事件的95%（EMC准则） 4、 正极性雷击的时间值为100μs，负极性雷击的时间值为20μs； 5、 电流为5kA时压敏电阻的残压为2kV。 当发生正极性雷击时， di/dt=5kA/100μs=50A/μs 当发生负极性雷击时， di/dt=5kA/20μs=250A/μs 通过退耦电感的电压值：UL=L×di/dt L= UL/（di/dt） UL=4kV－2kV 正极性雷击时： L=2kV/50A/μs=2×103/50/10-6=40μH 负极性雷击时： L=2kV/250A/μs=2×103/250/10-6=8μH 结论： 当SPD1为火花间隙；SPD2为氧化锌压敏电阻，在多数情况下， 必须满足：Udun＜Ures2（Iimp2）+L×（di/dt） 一旦浪涌电流I超过了Iimp2值，将引起火花放电，减少SPD2上的浪涌电流。 满足能量法则。

42 当线路流过10KA 3、50Cm法则 <16mm2多股电缆线等效图> 当线路流过10KA直 流电流时，按照欧姆定律
1μH/m 线路压降为：V=I*R=10V 当线路流过10KA 8/20μs脉冲电流时， 线路压降为： L*di/dt=1*10-6*10*103/8*10-6=1.25kV 1mΩ/m 1μH/m Upa=1.25kV a=1m Up=1.8kV b=1m μH/m Upb=1.25kV Up0= Upa+ Up+ Upb=4.3kV 大于设备绝缘要求。因此，要求SPD上下引线a+b小于50Cm。

43 4、凯文式接线端子 实际工程施工中，大多数情况很难严格的按照50Cm法则实施，解决的方 法是按照凯文式接线端子形式施工。 见下图：

44 5、SPD的安装位置极其所提供的保护

45 6、星型公共接地网络 该网络适用与高密度的计算机房和通信机房设备接地系统。等电位网格
的要求应小于0.6m х 0.6m，网格的大小取决于机房内设备的工作频率、通 信速率和设备本身的抗干扰能力，避免设备间相互的电磁干扰。（见下图）

46 7、低压配电系统中的感应过电压 在雷电发生过程中，由于电磁场的影响，在距闪击点一定距离内会产生
感应过电压，线路中的预期过电压，可近似由下式计算： U=30*K*I*h/x 式中： I 雷电流； h 导线距地面的高度； K 系数，由闪击回程速度决定的量（变化范围很小： )； x 导线与闪击点的距离。 假设：I=30kA，h=5m，x=1km，K=1.2， 则U≥5kV。 同样：当x=10km时，对100kA的雷击电流，U≥1.8kV。

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