雷电与现代防雷技术

1、雷电与现代防雷技术基础雷电与现代防雷技术基础 第六章 避雷器与避雷元器件避雷器与避雷元器件 避雷器，又叫做过电压限制器，它的作用是把已侵避雷器，又叫做过电压限制器，它的作用是把已侵人电力线、信号传输线的雷电高电压限制在一定范围之人电力线、信号传输线的雷电高电压限制在一定范围之内，保证用电设备不被高电压冲击击穿。常用的避雷器内，保证用电设备不被高电压冲击击穿。常用的避雷器种类繁多，但归纳起来可分为种类繁多，但归纳起来可分为为四大类为四大类:(1)阀型阀型;(2)放电放电间隙型间隙型;(3)高通滤波型高通滤波型;(4)半导体型。根据用途半导体型。根据用途分分为两大为两大类，即类，即电力避雷器和电信

2、避雷器。本章主要介绍电力避电力避雷器和电信避雷器。本章主要介绍电力避雷器和电信避雷器的基本工作原理、分类、应用。雷器和电信避雷器的基本工作原理、分类、应用。 6.1 电力避雷器电力避雷器6.1.1 避雷器的基本要求避雷器的基本要求1、电力避雷器：、电力避雷器： 用在电力输配线路上限制操作引起的内部用在电力输配线路上限制操作引起的内部过电压或雷电过电压的装置。过电压或雷电过电压的装置。2、一般工作原理：、一般工作原理： 当作用电压超过电力避雷器的放电电压时，当作用电压超过电力避雷器的放电电压时，避雷器即先避雷器即先放电放电，限制了过电压；放电体结束，限制了过电压；放电体结束，绝缘强度能自己恢复绝

3、缘强度能自己恢复，保证电力设备正常运作。，保证电力设备正常运作。n防雷器在纳秒内导通，将脉冲电压短路于地泄放，后又恢复为高阻状态，从而不影响用户设备的供电。设备n当电网由于雷击出现瞬时脉冲电压时，防雷器在纳秒内导通 。（1）伏秒特性：指电压与时间的对应关系。）伏秒特性：指电压与时间的对应关系。（2）工频续流：指雷电压或过电压放电结束）工频续流：指雷电压或过电压放电结束 ，但工频电压仍作用在避雷器上，使其流过的工频但工频电压仍作用在避雷器上，使其流过的工频短路接地电流。短路接地电流。（3）绝缘强度自恢复能力：电气设备绝缘强度）绝缘强度自恢复能力：电气设备绝缘强度与时间的关系，即恢复到原来绝缘强度

4、的快慢。与时间的关系，即恢复到原来绝缘强度的快慢。（4）避雷器的额定电压：把工频续流第一次过）避雷器的额定电压：把工频续流第一次过零后，零后， 间隙所能承受的，不至于引起电弧重燃间隙所能承受的，不至于引起电弧重燃的最大工频电压，又称电弧电压。的最大工频电压，又称电弧电压。3、电力避雷器的涉及的几个指标、电力避雷器的涉及的几个指标4、对电力避雷器的基本要求、对电力避雷器的基本要求（1）避雷器的伏秒特性的上）避雷器的伏秒特性的上限不得高于电气设备的伏特限不得高于电气设备的伏特特性的下限。特性的下限。（2）要求避雷器间隙绝）要求避雷器间隙绝缘强度的恢复程度高于避缘强度的恢复程度高于避雷器上恢复电压的

5、增长程雷器上恢复电压的增长程度。度。避雷器的伏秒特性避雷器的伏秒特性电气设备的最高工频电压电气设备的最高工频电压电气设备的伏秒特性电气设备的伏秒特性绝缘强度恢复低于绝缘强度恢复低于绝缘强度恢复高于绝缘强度恢复高于避雷器恢复电压避雷器恢复电压工频电压工频电压5、电力避雷器按放电类型分类：、电力避雷器按放电类型分类： 保护间隙，排气式避雷器、阀型避雷器，保护间隙，排气式避雷器、阀型避雷器，氧化锌避雷器。氧化锌避雷器。（3）辅助间隙的作用：为防止主间隙被外物）辅助间隙的作用：为防止主间隙被外物短接而造成接地短路事故短接而造成接地短路事故（2）主间隙采用角形，）主间隙采用角形， 使工频续流电弧在使工频

6、续流电弧在自身电动力和热气流的作用下，易于上升被自身电动力和热气流的作用下，易于上升被拉长而自行熄灭。拉长而自行熄灭。1、结构：常见面形保护间隙避雷器、结构：常见面形保护间隙避雷器6.1.2 保护间隙保护间隙主间隙主间隙辅助辅助间隙间隙（1）由主间隙和辅助间隙构成。）由主间隙和辅助间隙构成。（4）等效电路）等效电路主间隙主间隙辅助间隙辅助间隙 2、应用：常用于中性点不直接接地、应用：常用于中性点不直接接地10KV 以以下的配电网络中，一般安装在高压熔断器的下的配电网络中，一般安装在高压熔断器的内侧，以减少变电所线路断器的跳闸次数。内侧，以减少变电所线路断器的跳闸次数。（5）主要不足点是强）主要

7、不足点是强大的冲击电流会造成大的冲击电流会造成三相变压器的相间绝三相变压器的相间绝缘损坏。缘损坏。（1）由产气管、内部间隙，外部间隙三部分组成，）由产气管、内部间隙，外部间隙三部分组成，并密封在瓷管内。并密封在瓷管内。 （2）外部间隙的作用：使产气管在正常运作时隔）外部间隙的作用：使产气管在正常运作时隔离工作电压和内部电压。离工作电压和内部电压。 （3）内部间隙和产气管共同作用：产生高压气体）内部间隙和产气管共同作用：产生高压气体吹动电弧，使工频续流第一次过零时熄灭。吹动电弧，使工频续流第一次过零时熄灭。（4）等效电路）等效电路2、应用：常用于输电线，大跨、应用：常用于输电线，大跨距，变电所进

8、线段距，变电所进线段 。而变电所。而变电所内设备不用它来作防雷。内设备不用它来作防雷。（5）主要不足点是强大的冲）主要不足点是强大的冲击电流。击电流。6.1.3排气式避雷器排气式避雷器1、结构、结构6.1.4 阀型避雷器阀型避雷器1.结构：结构：（1）由放电间隙和非线形电阻阀片组成，并密封在瓷）由放电间隙和非线形电阻阀片组成，并密封在瓷管内。管内。（2）放电间隙是由若干个标准单个放电间隙（间隙电）放电间隙是由若干个标准单个放电间隙（间隙电容）串联而成，并联一组均压电阻，可提高间隙绝缘容）串联而成，并联一组均压电阻，可提高间隙绝缘强度的恢复能力。强度的恢复能力。（3）非线形电阻阀片也是）非线形电

9、阻阀片也是由许多单个阀片串联而成，由许多单个阀片串联而成，其静态伏安特性（如图），其静态伏安特性（如图），可限制工频续流，雷电流通可限制工频续流，雷电流通过时，端部不会出现很高的过时，端部不会出现很高的电压，改善避雷器保护性能。电压，改善避雷器保护性能。（4）等效电路）等效电路2、应用：目前常用的避雷器，主要分低压（、应用：目前常用的避雷器，主要分低压（FS），），高压（高压（FZ）两种阀型避雷器，可根据输电，配电两种阀型避雷器，可根据输电，配电网络的电压大小灵活选择使用。网络的电压大小灵活选择使用。间隙电容间隙电容均压电阻均压电阻阀片电阻阀片电阻6.1.6 复合磁吹阀型避雷器复合磁吹阀型避雷

10、器 主要用在超高压系统的线路中。主要用在超高压系统的线路中。 与普通阀型避雷器基本相与普通阀型避雷器基本相同，增加磁吹放电间隙并采用同，增加磁吹放电间隙并采用高温阀片电阻，其灭弧性能和高温阀片电阻，其灭弧性能和通流能力比阀型强。主要用在通流能力比阀型强。主要用在330KV以及超高压变电所的电以及超高压变电所的电气设备保护。气设备保护。6.1.5 磁吹阀型避雷器磁吹阀型避雷器等效电路等效电路阀片电阻阀片电阻主火花间隙主火花间隙辅助间隙辅助间隙均压电阻均压电阻磁吹线圈磁吹线圈等效电路等效电路主间隙主间隙并联间隙并联间隙6.1.7 氧化锌避雷器氧化锌避雷器 阀片由微小氧化锌晶粒阀片由微小氧化锌晶粒为

11、主要材料，加入一些金属为主要材料，加入一些金属氧化氧化 粉粉 ，经过加工成氧化锌，经过加工成氧化锌电阻片。电阻片。2、并联间隙氧化、并联间隙氧化锌避雷器锌避雷器氧氧化化锌锌电电阻阻间隙间隙3、串联间隙氧化锌、串联间隙氧化锌避雷器避雷器氧化锌氧化锌电阻电阻4、全密封无间隙氧化锌避雷器、全密封无间隙氧化锌避雷器1、伏安特性、伏安特性高压避雷器高压避雷器高压避雷器参数高压避雷器参数规格型号规格型号 避雷器额定电压KV 系统标准电压（有效值）KV 持续运行电压（有效值）KV 支流1mA参考电压（不小于)KV 标称放电流下残压不大于KV 陡波冲击残压（不大于）KV 2ms操作通流容量 电流A.18次 Y

12、5WS-17/50 17 10 12.7 26.0 50 57.5 100 HY5WS-17/50 17 10 12.7 26.0 50 57.5 100 Y5WS-12.7/50 12.7 10 6.6 26.0 50 57.5 100 HY5WS-12.7/50 12.7 10 6.6 26.0 50 57.5 150规格型号规格型号 避雷器额定电压KV 系统标准电压（有效值）KV 持续运行电压（有效值）KV 支流1mA参考电压（不小于)KV 标称放电流下残压不大于KV 陡波冲击残压（不大于）KV 2ms操作通流容量 电流A.18次 Y5WS-10/30 10 6 4.0 15 30 34

13、.5 100 HY5WS-10/30 10 6 4.0 15 30 34.5 100 Y5WZ-51/134 51 35 40.8 73 134 154 400 HY5WZ-51/134 51 35 40.8 73 134 154 400低压避雷器（氧化锌）规格型号规格型号 避雷器避雷器额定电额定电压压KV 系统标准系统标准电压（有电压（有效值）效值）KV 持续运行持续运行电压（有电压（有效值）效值）KV 支流支流1mA参参考电压（不考电压（不小于小于)KV 标称放电流标称放电流下残压不大下残压不大于于KV 陡波冲击残陡波冲击残压（不大于）压（不大于）KV 2ms操作操作通流容量通流容量 电流

14、电流A.18次次 HY1.5W-0.5/2.6 0.5 0.38 0.42 1.2 2.6 / 75 HY1.5W-0.28/1.3 0.28 O.22 0.24 O.6 1.3 / 75 6.2 电信避雷器电信避雷器 6.2.1概述概述 1、电信避雷器：用在通信系统中，保护通、电信避雷器：用在通信系统中，保护通信设备，限制信设备，限制 雷击产生的高压浪涌或过电压的装雷击产生的高压浪涌或过电压的装置。置。 2、特点：动作电压较低，无工频续流，响、特点：动作电压较低，无工频续流，响应时间快，体积小。应时间快，体积小。 3、主要性能指标及要求、主要性能指标及要求（1）静电放电电压，一般限定在）静电

15、放电电压，一般限定在250500V 范围；范围；（2）动作电压，应不超过）动作电压，应不超过5001000V（峰值）；（峰值）；（3）最小冲击次数）最小冲击次数 放电次数放电次数 峰值电流（峰值电流（A） 波形（波形（us） 3 5000 5/100 20 1000 5/100 500 50 10/1000（4）耐雷能力，即应尽可能高通过能量；）耐雷能力，即应尽可能高通过能量；（5）动作的对称性；）动作的对称性；（6）具有自动防止故障的特性；）具有自动防止故障的特性；（7）漏电导和电容必须低；）漏电导和电容必须低；（8）对温度，湿度，腐蚀和灰尘的作用应进行检测。）对温度，湿度，腐蚀和灰尘的作用

16、应进行检测。 4、分类（按作用场合）：电源避雷器，天馈避雷、分类（按作用场合）：电源避雷器，天馈避雷器，信号避雷器。器，信号避雷器。6.2.2 电源避雷器电源避雷器 1、作用：抑制雷电过电压波侵入电子设备、作用：抑制雷电过电压波侵入电子设备 2、电源避雷器特性要求、电源避雷器特性要求（1）雷电通流容量大（可达）雷电通流容量大（可达10、40、100KA）；）；（2）对雷电过电压能量的吸收能力强）对雷电过电压能量的吸收能力强（150KHz 20MHz），），雷电残压低；雷电残压低；（3）响应时间快（）响应时间快（5 20ns）；）；（4）性能稳定。）性能稳定。（1）动态断路器，热感断路器，压敏电

17、阻组成。）动态断路器，热感断路器，压敏电阻组成。（2）增加气体放电管）增加气体放电管（3）压敏电阻，热感断路器，蠕缓放电火花隙）压敏电阻，热感断路器，蠕缓放电火花隙动态断路器动态断路器热感断路器热感断路器压敏电阻压敏电阻气体气体放电放电管管蠕缓放蠕缓放电火花电火花隙隙4.有关参数（见教材表有关参数（见教材表3.15）3、结构：采用氧化锌压敏电阻为主要元件，有、结构：采用氧化锌压敏电阻为主要元件，有三种基本电路构成形式。三种基本电路构成形式。电源避雷器的典型应用电源避雷器的典型应用11装置的电源装置的电源; ;22配电盘配电盘; ;33总接地端或总接地连接带总接地端或总接地连接带; ;4 4、

18、4a4a、 F F 电源避雷器电源避雷器; ;55电涌保护器的接地连接，电涌保护器的接地连接，5 5a a或或5 5b;b;66需要保护的设备需要保护的设备; ;77剩余电流保护器，可位于母剩余电流保护器，可位于母线的上方或下方线的上方或下方; ;R RA A本装置的接地电阻本装置的接地电阻; ;R RB B供电系统的接地电阻。供电系统的接地电阻。L1L2L3PENN1RBRAI27F4635a5b4a（2 2）TTTT系统中的应用系统中的应用（3）TN系统中的系统中的应用应用11装置的电源装置的电源; ;22配电盘配电盘; ;33总接地端或总接地连接带总接地端或总接地连接带; ;4 4、 F

19、 F 电源避雷器电源避雷器; ;55电涌保护器的接地连接，电涌保护器的接地连接，5 5a a或或5 5b;b;66需要保护的设备需要保护的设备; ;77PEPE与与N N的连接带的连接带; ;R RA A本装置的接地电阻本装置的接地电阻; ;R RB B供电系统的接地电阻。供电系统的接地电阻。L1L2L3PENPEN1RBRA27F4635a5b11装置的电源装置的电源; ;22配电盘配电盘; ;33总接地端或总接地连接带总接地端或总接地连接带; ;4 4、 F F 电源避雷器电源避雷器; ;55电涌保护器的接地连接，电涌保护器的接地连接，5 5a a或或5 5b;b;66需要保护的设备需要保

20、护的设备; ;77剩余电流保护器剩余电流保护器; ;R RA A本装置的接地电阻本装置的接地电阻; ;R RB B供电系统的接地电阻。供电系统的接地电阻。L1L2L3PE1RBRA27F4635a5bI开路或接开路或接（4）IT系统中的系统中的应用应用（5）在TN-C-S电源系统中的安装示意图LPZ = 防雷保护区防雷保护区SEB =配电柜配电柜EBB =等电位连接排等电位连接排PENkWhEBBL1L2L3PENSEB电表电表 主配电柜主配电柜 分配电柜分配电柜 设备设备 避雷器避雷器 避雷器避雷器 避雷器避雷器EBBLPZ 0LPZ 1LPZ 2（6）在TNS电源系统中的安装示意图LPZ

21、= 防雷保护区防雷保护区SEB =配电柜配电柜EBB =等电位连接排等电位连接排PEkWhEBBL1L2L3NPESEB电表电表 主配电柜主配电柜 分配电柜分配电柜 设备设备 避雷器避雷器 避雷器避雷器 避雷器避雷器EBBLPZ 0LPZ 1LPZ 2N安装示例6.2.3 天馈避雷器天馈避雷器1、作用：抑制从天线及馈线上的感应雷及过电压，保、作用：抑制从天线及馈线上的感应雷及过电压，保护现代微电子器件组成的电子设备。护现代微电子器件组成的电子设备。3.目前专用的天馈避雷器目前专用的天馈避雷器（1）采用）采用 g/4 短路线，短路线，信号带宽窄，但工作频率信号带宽窄，但工作频率上限可达上限可达2

22、GHz 。 2、简单天馈避雷器：常用锯齿状，、简单天馈避雷器：常用锯齿状，针状的保护间隙结构，寿命与维护针状的保护间隙结构，寿命与维护有关，长期不维护会起不到避雷作有关，长期不维护会起不到避雷作用。用。（2）并联电感和压敏电阻，）并联电感和压敏电阻，带宽受电感限制，工作频率带宽受电感限制，工作频率上限上限1GHz 。 （3）并接气体放电管，工作）并接气体放电管，工作频率上限频率上限10GHz ，但避雷效果，但避雷效果有限。有限。4）微带型和同轴型天馈避雷器，采用微波传）微带型和同轴型天馈避雷器，采用微波传输线原理设计，等效电路原理图，实质上等输线原理设计，等效电路原理图，实质上等效为一个高通滤

23、波器。效为一个高通滤波器。高压隔直电容高压隔直电容4、常用天馈避雷器的性能及参数（见教材表、常用天馈避雷器的性能及参数（见教材表3.16）例某型号例某型号（1）插入损耗）插入损耗 1dB （2）驻波系数）驻波系数 1.2（3）工作频率）工作频率 DC2000MHz（4）传输功率）传输功率 100W （5）雷电通流量（）雷电通流量（8/20us） 100KATEK 50N-MF-CO天馈线避雷器型号流通容量频率范围功率驻波系数插损通过能量连接头动作时间50N-MF-CO-A50KA125M-1GHz100W1.1to10.1dB600JN2.5nS宽广的频率范围极小的插入损耗多次抗雷击能力不受天

24、气影响 抑制通信号系统中各类信号线、控制数据线上的抑制通信号系统中各类信号线、控制数据线上的过电压，保护现代微电子器件组成的电子设备。过电压，保护现代微电子器件组成的电子设备。 用放电管和嵌位二极管组成混合用放电管和嵌位二极管组成混合型保安器。嵌位二极管动作灵敏，放型保安器。嵌位二极管动作灵敏，放电管通流能力大，相当于两级保护。电管通流能力大，相当于两级保护。6.2.4 信号避雷器（保安器）信号避雷器（保安器）3、电话避雷器、电话避雷器1、作用、作用2、根据使用场合分类、根据使用场合分类 电话避雷器，计算机及数据线避雷器，仪表电话避雷器，计算机及数据线避雷器，仪表与控制线避雷器。与控制线避雷器

25、。 用三极气体放电管与嵌位二极管为主体构成，用三极气体放电管与嵌位二极管为主体构成，与电话避雷器基本相同，只是工作电压低于前者，与电话避雷器基本相同，只是工作电压低于前者，相应动作电压也低于前者。主要参数：相应动作电压也低于前者。主要参数：4、计算机及数据线避雷器、计算机及数据线避雷器5、仪表与控制线避雷器、仪表与控制线避雷器 用气体放电管，箝位二极管，压敏电阻为主用气体放电管，箝位二极管，压敏电阻为主体构成。与电话避雷器基本相同，只是增加了一体构成。与电话避雷器基本相同，只是增加了一级压敏电阻保护，相当于三级保护。这主要是控级压敏电阻保护，相当于三级保护。这主要是控制线电压比前面二种情况都高

26、。制线电压比前面二种情况都高。信号电压信号电压 12V ；最大容许工作电压最大容许工作电压 15V； 额定电额定电流流 100mA； 最高放电电流最高放电电流 10KA；动作时间动作时间 1ns；传输速率传输速率 100Kb/s 6.3 避雷元件避雷元件6.3.1 熔丝熔丝1、作用；保护设备不被大电流所损坏。、作用；保护设备不被大电流所损坏。2、分类：电源熔丝和线路熔丝。、分类：电源熔丝和线路熔丝。3、电源熔丝的指标：额定电流、熔断时间。、电源熔丝的指标：额定电流、熔断时间。4、线路熔丝的指标：冲击能力、耐工频能力。、线路熔丝的指标：冲击能力、耐工频能力。6.3.2 气体放电管气体放电管 1、

27、结构：由两个或三个相距一定距离的金属、结构：由两个或三个相距一定距离的金属电极和玻璃或陶瓷外壳组成，管内充有一定压力电极和玻璃或陶瓷外壳组成，管内充有一定压力的特殊气体。的特殊气体。5、一般不单独用于防雷线路保护。、一般不单独用于防雷线路保护。2、工作过程：绝缘、工作过程：绝缘点火点火维持维持恢复绝缘。恢复绝缘。3、两种放电状态、两种放电状态（1）非自持放电：指）非自持放电：指放电需要外界电离剂放电需要外界电离剂支持。支持。（2）自持放电：指放）自持放电：指放电不需要外界电离剂电不需要外界电离剂支持。支持。自持放电的两个阶段：辉光放电和弧光放电自持放电的两个阶段：辉光放电和弧光放电辉光放电辉光

28、放电弧光放电弧光放电4、主要参数、主要参数：（1）点火电压：指直流或工频作用下，发生击）点火电压：指直流或工频作用下，发生击穿的最低电压。穿的最低电压。（2）冲击点火电压：指电压变化很快，超过点）冲击点火电压：指电压变化很快，超过点火电压的某一值才发生击穿的电压。火电压的某一值才发生击穿的电压。（3）延迟时间：工频延迟、冲击延迟）延迟时间：工频延迟、冲击延迟例点火电压例点火电压350V，1.5/40us的雷电压，冲击的雷电压，冲击点火电压高达点火电压高达1000V。（4）伏秒特性：表征绝缘在过电压作用下抗击穿）伏秒特性：表征绝缘在过电压作用下抗击穿性能。性能。5、主要优缺点、主要优缺点（1）优

29、点：通流容量宽，极间电容小，开断电）优点：通流容量宽，极间电容小，开断电阻大。阻大。（2）缺点：响应速度慢，存在续流，寿命较短。）缺点：响应速度慢，存在续流，寿命较短。（5）遮断时间：雷电流消失到放电管内续流消失）遮断时间：雷电流消失到放电管内续流消失的时间。的时间。（6）伏安特性：）伏安特性：6.3.3 半导体防雷放电管半导体防雷放电管 一种是双向二端子闸流管，可看成无控制端一种是双向二端子闸流管，可看成无控制端的双向可控硅；另一种是血崩二极管。靠端电压的双向可控硅；另一种是血崩二极管。靠端电压升高击穿，击穿电压可低到升高击穿，击穿电压可低到1V，响应快，寿命长，响应快，寿命长，仍仍存在续流

30、，存在续流，价格昂贵。价格昂贵。6.3.4 氧化锌压敏电阻氧化锌压敏电阻 一种非线性电阻，当电压升高到一定值后，一种非线性电阻，当电压升高到一定值后，电阻迅速下降，响应快，无电阻迅速下降，响应快，无续流，续流，过载能力强，过载能力强，价格低廉，但寄生价格低廉，但寄生电容大电容大。6.3.5 PTC热敏电阻热敏电阻 一种非线性电阻，具有优良自恢复性能，一种非线性电阻，具有优良自恢复性能，耐冲击，寿命长。耐冲击，寿命长。 6.4 多级多级SPD的配合问题的配合问题6.4.1 多级多级SPD的配合原则的配合原则 电源线路多级电源线路多级SPD防护，主要目的是达防护，主要目的是达到分级泄流，避免单级防

31、护随过大的雷击电到分级泄流，避免单级防护随过大的雷击电流而出现损坏概率高和产生高残压。通过合流而出现损坏概率高和产生高残压。通过合理的多级泄流能量配合，保证理的多级泄流能量配合，保证SPD有较长的有较长的使用寿命和设备电源端口的残压低于设备端使用寿命和设备电源端口的残压低于设备端口的耐雷电冲击电压，确保设备安全。口的耐雷电冲击电压，确保设备安全。 1、多级、多级SPD防护目的防护目的2、多级、多级SPD的配合原则的配合原则（1 1）对于开关型）对于开关型SPD1（第一级）第一级）至限压型至限压型SPD2 （第二级）第二级）之间的线距应大于之间的线距应大于10m； （2）限压型限压型SPD2 （

32、第二级）第二级）至限压型至限压型SPD3 （第第三级）三级）之间的线距应大于之间的线距应大于5m的规定。的规定。 安装多级电源安装多级电源SPD，由于各级由于各级SPD的标称导通电压和标的标称导通电压和标称导通电流不同、安装方式及接线长短的差异，在设计和安称导通电流不同、安装方式及接线长短的差异，在设计和安装时如果能量配合不当，将会出现某级装时如果能量配合不当，将会出现某级SPD不动作、泄流的不动作、泄流的盲点。当雷电高电压脉冲沿电源线路侵入时，为了保证各级盲点。当雷电高电压脉冲沿电源线路侵入时，为了保证各级SPD能够分级启动泄流，避免多级能够分级启动泄流，避免多级SPD间出现盲点，根据间出现

33、盲点，根据ITU、K20和和IEC613123的规定，两级的规定，两级SPD间必须有一定的间必须有一定的线距长度线距长度(即一定的感抗或加装退藕元件即一定的感抗或加装退藕元件)来满足避免盲点的来满足避免盲点的要求。要求。 3、SPD安装的一般要求安装的一般要求 SPD一般并联安装在各级配电柜一般并联安装在各级配电柜(箱箱)开关之后的设备侧，它与负载的大小无关。开关之后的设备侧，它与负载的大小无关。串联型串联型SPDSPD在设计时，必须考虑负载功率在设计时，必须考虑负载功率不能超过串联型不能超过串联型SPDSPD的额定功率，并留有的额定功率，并留有一定的余量。一定的余量。SPDSPD连接导线应平

34、直，导线连接导线应平直，导线长度不宜大于长度不宜大于0. 50. 5m m，其目的是降低引线其目的是降低引线上的电压，从而提高上的电压，从而提高SPDSPD的保护安全性能。的保护安全性能。 避雷器避雷器DEHNguardTyp 275DEHN开关型避雷器与过压保护器配合的最小距离DEHNportBlitzstromableiterDEHNL1L2L3N高能量避雷器高能量避雷器B级级过压保护器过压保护器C级级线缆长度线缆长度 5 m* *如果如果PE线与主线在同一线缆中线与主线在同一线缆中，则线缆长度要求，则线缆长度要求 15 m6.4.2 多级多级SPD的配合的电压和电流的确定的配合的电压和电

35、流的确定对雷电流大小的估算：对雷电流大小的估算： 外来导电部件及电力线、通讯线，应估算在等外来导电部件及电力线、通讯线，应估算在等电位连接点的各个局部雷电流。可按如下方法进行电位连接点的各个局部雷电流。可按如下方法进行估算：估算： 总雷电流总雷电流i的的50%流入接地装置，其余的流入接地装置，其余的50%流流入各设施。每一设施的雷电流为入各设施。每一设施的雷电流为is/n，n为设施的个为设施的个数。流入电缆的电流数。流入电缆的电流ii，则每根芯线的电流为则每根芯线的电流为iv=ii /m（m为芯线数）。对于屏蔽电缆，雷电流将沿屏蔽为芯线数）。对于屏蔽电缆，雷电流将沿屏蔽层流动。电话线等电位连接

36、时应以层流动。电话线等电位连接时应以5%的雷电流作为的雷电流作为最小值来估算。最小值来估算。1、SPD泄放的浪涌电流不超过自身的标称放电电流。泄放的浪涌电流不超过自身的标称放电电流。问题：问题：SPD标称放电电流是不是选择得愈高愈好？标称放电电流是不是选择得愈高愈好？ 放电间隙放电间隙(SPD1)的引燃取决于的引燃取决于MOV( SPD2)两端残压两端残压(Ures)及退耦元件两端及退耦元件两端(含连接线含连接线)的动的动态压降态压降(UDE)之和。在触发放电之前，之和。在触发放电之前，SPD间间的电压分配如下的电压分配如下:USGUresUDE2、电压开关型和限压型、电压开关型和限压型SPD

37、间的能量配合间的能量配合:（1 1）放电间隙两端的电压）放电间隙两端的电压USG超过放电间隙动态放超过放电间隙动态放电电压时，电电压时，SPD1就着火放电泄放雷电流，实现了就着火放电泄放雷电流，实现了能量配合。能量配合。（2 2）后续防雷区的）后续防雷区的SPD只要线距满足规定要求或只要线距满足规定要求或加装退藕元件，就能保证从末级到第一级逐级可靠加装退藕元件，就能保证从末级到第一级逐级可靠启动泄流，确保多级启动泄流，确保多级SPD不出现盲点，达到最佳的不出现盲点，达到最佳的能量配合效果。能量配合效果。 国际电工委员会标准国际电工委员会标准IEC61312“雷电电磁脉雷电电磁脉冲防护冲防护”将

38、第一级防护的雷电威胁值定为将第一级防护的雷电威胁值定为200kA波形为波形为10/350u S，超过该值的概率为超过该值的概率为1就是说，就是说，99雷电闪击都包括了。雷电闪击都包括了。 国标国标GB50343GB50343不作只使用一种波形的规定，不作只使用一种波形的规定，宜兼顾各种不同意见，所以推荐等同使用两种波宜兼顾各种不同意见，所以推荐等同使用两种波形的参数（另一种形的参数（另一种8/20us8/20us波形），不作强制性规波形），不作强制性规定，仅仅作为不同波形条件下的推荐参数而己。定，仅仅作为不同波形条件下的推荐参数而己。3、第一级防护的雷电流值第一级防护的雷电流值 的计算的计算

39、例：供电线路为三相五相制的例：供电线路为三相五相制的TNS接地方式接地方式的一级防护的雷电流值的一级防护的雷电流值 的计算。的计算。 IEC613121：1995雷电流分配的有关条文中，雷电流分配的有关条文中，已假定已假定:全部雷电流全部雷电流i的的50输入输入LPS的接地装置，的接地装置，i的的另一个另一个50全部进入建筑物的各种设施，并假定进入全部进入建筑物的各种设施，并假定进入建筑物的金属设施，只是变压器低压侧的三相五相制，建筑物的金属设施，只是变压器低压侧的三相五相制，供电线路为供电线路为TNS接地方式。若第一级防护雷电威胁接地方式。若第一级防护雷电威胁值规定为值规定为200kA，10

40、/350us，则在供电线路中，每线则在供电线路中，每线荷载的雷电流为荷载的雷电流为Im=Is/n(I/2)/n(200/2) /5= 20kA。 当用当用8/208/20usus波形时，在单位能量相同的条件下，波形时，在单位能量相同的条件下，则用下面公式换算则用下面公式换算: :)350(22)350()20(22)20(TITIkAkATTII1007.83203502021)20(2)350(2)350()20(214、第二级防护的雷电流值第二级防护的雷电流值 的计算的计算 第二级被保护设备的耐冲击电压由图查得为第二级被保护设备的耐冲击电压由图查得为Up= 4kV，在在SPD未导通，未导通

41、， 电感两端的压降即为第二级被电感两端的压降即为第二级被保护设备的耐冲击电压，即保护设备的耐冲击电压，即Up=UL= 4kV 电感压降的公式为电感压降的公式为: UL =L(di2 /dt2) 式中：式中：i2为流过为流过SPD的雷电电流，即的雷电电流，即SPD承受的标称放承受的标称放电电流；电电流；t2为对应的雷电流波头时间。为对应的雷电流波头时间。 di2 /dt2取平均陡度；导体自身电感量以最低为取平均陡度；导体自身电感量以最低为每米每米1uH计，则计，则10m长导体的电感量为长导体的电感量为10uH；电感电感压降公式整理得压降公式整理得:i2=UL(T2/L)=4 103(8106 )

42、/(10106 )=3.2KA 从安全和可靠角度考虑，应增大从安全和可靠角度考虑，应增大SPD2的耐雷电的耐雷电冲击电流的裕度，通常第二级冲击电流的裕度，通常第二级SPD的标称放电电流应的标称放电电流应不小于不小于40kA。5、第第三三级防护的雷电流值级防护的雷电流值 的计算的计算i2=UL(T2/L)=2.5 103(8106 )/(10106 )=2KA 第三级第三级SPD标称放电电流按确定第二级标称标称放电电流按确定第二级标称放电电流计算的方法。放电电流计算的方法。通常第三级通常第三级SPD的标称放电电流不小于的标称放电电流不小于20kA。 对于对于380V的工作电压，的工作电压，SPD的导通电压约为的导通电压约为900V,SPD2的残压比一般在的残压比一般在3-3.5之间，即之间，即SPD2残残压约为压约为2700V3150V之间，小于第二级被保