浅谈防雷设计讲解

浅谈建筑低压电气一端口SPD选型

史曾渊

Applicatio of one-port Low-voltage surge protective devices in Low-voltage

electrical system

Shi Zengyuan(Shanghai Sunyat Architecture Design co.ltd.

Shanghai200050,China)

Abstract: This paper briefly introduces how to choose SPD by the Standard of Protection against lightning and Low-voltage surge protective devices –Surge protective devices connected to–Low-voltage power system Selection and application principles, calculationg of SPD coordinated protection. Keyword: Surge protective devices(SPD) Lightning protection level(LPL) coordinated protection current steepness one-port SPD

摘要：简介根据 IEC建筑防雷设计规范IEC62305及IEC61643低压电涌保护器（SPD）的选用原则，对SPD进行选型及SPD之间的配合选型计算。

关键词：防浪涌保护器（SDP）雷电防护等级（LPL）配合保护电流陡度一端口SPD

引言

随着我国经济建设的快速发展和建筑科技的进步，我国生活水平不断提高，对供

电系统的稳定性、人身安全的要求也日益提高，因此对于浪涌及电涌的防护要求也随

之提高。SPD浪涌保护器作为抑制浪涌及电涌对电子、电力系统的冲击起到了相当重

要的作用。

1.1确定建筑雷电防护等级（LPL）及防雷系统（LPS）类型

根据IEC62305-1总则，不同雷电防护等级（LPL）的雷击电流参数的最大值在表

1中给出，用以设计防雷部件（例如导体截面，金属板厚度、SPD 的电流能力、对危

险火花的间隔距离），并在对这些部件受雷击影响做模拟时定义其测试参数。

不同雷电防护等级（LPL）的雷击电流振幅的最小值用来推导滚球半径（参见表

2）。以便定义雷电防护区，哪里不会受到直接雷击。表2中给出了雷击电流参数的最小值和相应的滚球半径。这些数据用以决定接闪器位置和去定义雷击保护区LPZ0B。表3给出了防雷等级相应的雷电防护等级，根据防护等级依据表4选取相应的滚球半径及网格尺寸.表5、6分别给出了不同LPS类型金属板或接闪器装置中金属管的最小厚度、引下线间距和环形导体间距。

表1 不同雷电防护等级（LPL）的雷击电流参数的最大值

表2 不同雷电防护等级（LPL）的雷击电流振幅的最小值及相应滚球半径

下列表3~6给出了IEC规范中防雷等级相应的防雷系统保护方式：

表3 LPL和LPS的对应关系

表4 不同类型的LPS对应的滚球半径及网格尺寸

表5 金属板或接闪器装置中金属管的最小厚度

表6 引下线间距和环形导体间距相对不同类型LPS的参考值

防雷装置、接地的使用材料规格及最小截面积国标与IEC一致，此处不再列表阐述。

1.2 SPD的安装位置及LPZ的确定：

图1 办公楼防雷区域的划分示意图

图1为IEC办公楼防雷区域的划分示意图（参见IEC62305-4 P25），有上图可知哪些部位需装设SPD，图中还应注意到高压电缆进线的变电所被定义为扩展的LPZ0A，故变压器总断路器处需安装一类试验波形的SPD（一类试验的SPD有两种波形10/350μ

s与8/20μs，不止是10/350μs一种）。

1.3 SPD的选型

图2给出了IEC推荐的SPD选择流程图

图2 SPD选型流程图选型之前应对以下技术参数有所了解：

（以下名词的定义解释参见IEC61643-12第3章）

冲击电流 impulse current （Iimp）

根据操作规程试验的程序测得的电流峰值（Ipeak）和电荷（Q）。用于I 级分类试验中SPD的分类。

标称放电电流 nominal discharge current （In）

流经 SPD，波形为8/20 的电流的峰值。用于II 级分类试验中SPD 的分类和I 级和II 级分类试验中SPD 的预处理。

II 级试验的最大放电电流maximum discharge current for class II test（Imax）流过SPD，具有 8/20波形电流的峰值，其值按II级动作负载的程序确定。Imax大于In。最大持续运行电压 maximum continuous operating voltage (Uc)

可以持续加在SPD 上的最大交流电压有效值或直流电压。其值等于SPD 的额定电压。暂态过电压 temporary overvoltage （UT）

受保护设备可以承受的、在某个特定时间段超过了最大持续运行电压（Uc）的最大r.m.s

值或直流过电压。

注1 根据IEC 61643-1 定义3.18 改写，加入了以下注释。

注2 UT 是制造商公布的电压，此时在给定的时段内SPD 有固定的特性（这意味着要么暂态过电压过后性能没有变化，要么所出现的故障对人身、装置和设备没有损害）。电压保护水平voltage protection level（Up）

表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，其值可从优先值的列表中选择。该值应大于实测限制电压的最高值。

网络的暂态过电压temporary overvoltage of the network （UTOV）

在网络中给定位置所产生的工频过电压，具有相对较长的持续时间。TOV 可能由LV 系统（UTOV, LV）或HV 系统（UTOV, HV）内部的故障造成。

注暂态过电压典型的持续时间最多为几秒钟，通常产生自开关操作或故障（例如，突然甩负荷、单项故障等），以及/或非线性（铁磁共振、谐振等）。

UTOV,LV低压配电系统暂态过电压

SPD 能量承受能力的选择（Iimp，Imax或Uoc的选择取决于试验类型）应基于风险分析（见条款7），即比较电涌发生的概率，受保护设备的价格和可接受的故障率，