浪涌避雷器(SPD)是保護電氣電子設備免受雷電及操作過電壓損害的核心器件。要讓防護有效,科學選型很關鍵,我們需要系統考量一些要素。
在核心選型依據涉及系統參數以及防護需求,就系統參數來說,電壓等級會決定SPD的最大持續運行電壓Uc,這個數值必須大于等于系統最大持續工作電壓乘以1.15。系統類型也有影響,像TNS、TNCS、TT、IT這些制式,會關系到SPD的接線方式,比如3+1、4、1+1等。接地電阻則會影響泄流效率及地電位抬升,一般要求它不超過10Ω,重要場所不能超過4Ω。
再看防護需求,保護對象不同,需要的防護等級也不一樣,拿電源進線柜、配電柜、精密設備前端來說,它們就需要I級、II級、III級等不同的防護等級。雷電風險方面,我們要根據建筑物雷擊風險評估來確定SPD的Imax及In,評估可按GB/T21714.2或IEC62305標準進行。

關于電壓保護水平 Up,核心要求是它必須低于被保護設備的耐沖擊電壓,這一點可以查設備手冊,拿 IT 設備來說,通常是 1.5 到 2.5kV。在級間配合上,前級 SPD 的 Up 要比后級高 20% 以上,就像 I 級 Up≤4kV,II 級≤2.5kV,III 級≤1.8kV 這樣。
通流能力方面,I 級用在進線端,能承受 10/350μs 的雷電流波,其沖擊電流 Iimp≥12.5kA,要是重要建筑,就得≥25kA。II 級在配電端,承受的是 8/20μs 浪涌電流,最大放電電流 Imax≥40kA(三相)或者 20kA(單相)。III 級在設備端,承受復合波(1.2/50μs+8/20μs),標稱放電電流 In 通常選 5 到 20kA。
響應時間 ta 方面,氣體放電管大約是 100ns,壓敏電阻(MOV)大約 25ns,TVS 二極管則小于 1ns。在多級配合的情況下,后級需要更快的響應速度。
下面來看看類型與技術特征的表格
類型 | 核心材料 | 優勢 | 局限 | 典型應用 |
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開關型 (I級) | 氣體放電管 | 通流量大(100kA+) | 殘壓較高,續流問題 | 變壓器/總配電柜進線 |
限壓型 (II級) | 壓敏電阻(MOV) | 響應快,殘壓低 | 老化失效,漏電流 | 分配電柜、UPS輸入端 |
復合型 (I+II級) | MOV+放電管 | 兼顧大通流與低殘壓 | 成本高 | 高雷暴區總進線 |
精細保護 (III級) | TVS/MOV | 極快響應,超低殘壓 | 通流能力小 | 服務器、醫療設備前端 |
其次在數據中心以及機房這些場景,我們要選用 “3+1” 電路結構的 SPD,這樣能避免 NPE 過電壓。同時,SPD 必須帶有遙信觸點,也就是干接點報警功能,還得有劣化指示。另外,推薦采用熱備份或者冗余并聯的設計。
對于光伏系統,我們要選擇直流專用的 SPD,其 Uc 要≥1.2× 系統最大開路電壓。而且,這種 SPD 要耐極性反轉,具備直流滅弧能力。
信號線路方面,SPD 要匹配接口類型,像 RJ45、RS485 等,還要匹配傳輸速率。同時,其插入損耗要≤0.5dB,電容值需滿足信號完整性要求。
多級配合時,我們要保證級間距離不小于 10 米,這是針對電纜的情況;要是做不到,就得加裝退耦電感。能量協調上,前級得泄放 90% 以上的浪涌能量才行。
連接的時候有不少規范要遵守。接地線長度不能超過 0.5 米,截面積得在 16mm2 以上,而且得是銅質的,總路徑要做成 “V” 型。另外,接地線和電源線不能平行敷設,兩者之間的距離得大于 30 厘米。
選型總結可以按五步法來操作。定位置,就是要明確 SPD 安裝在哪個地方,像 I/II/III 級保護區都有可能。算電壓,得先確定系統 Uc 以及設備耐壓,再據此選定 Up。選通流,要根據雷擊風險來挑選 Iimp/Imax/In??唇Y構,得按照接地系統來選擇 SPD 的電路模式,就 4P、3+1 這些類型來說都有可能用到。強驗證,要檢查產品的壽命、認證情況,比如 TUV/UL/IEC61643 這些認證,還有溫控脫扣功能也不能忽視。
恩彼邁建議優先選擇有失效短路模式的 SPD,這樣能避免出現保護盲區。同時,對于 MOV 型的 SPD,要定期檢測漏電流,確保它能可靠工作。
