浪涌避雷器(SPD)是保护电气电子设备免受雷电及操作过电压损害的核心器件。要让防护有效,科学选型很关键,我们需要系统考量一些要素。
在核心选型依据涉及系统参数以及防护需求,就系统参数来说,电压等级会决定SPD的最大持续运行电压Uc,这个数值必须大于等于系统最大持续工作电压乘以1.15。系统类型也有影响,像TNS、TNCS、TT、IT这些制式,会关系到SPD的接线方式,比如3+1、4、1+1等。接地电阻则会影响泄流效率及地电位抬升,一般要求它不超过10Ω,重要场所不能超过4Ω。
再看防护需求,保护对象不同,需要的防护等级也不一样,拿电源进线柜、配电柜、精密设备前端来说,它们就需要I级、II级、III级等不同的防护等级。雷电风险方面,我们要根据建筑物雷击风险评估来确定SPD的Imax及In,评估可按GB/T21714.2或IEC62305标准进行。

关于电压保护水平 Up,核心要求是它必须低于被保护设备的耐冲击电压,这一点可以查设备手册,拿 IT 设备来说,通常是 1.5 到 2.5kV。在级间配合上,前级 SPD 的 Up 要比后级高 20% 以上,就像 I 级 Up≤4kV,II 级≤2.5kV,III 级≤1.8kV 这样。
通流能力方面,I 级用在进线端,能承受 10/350μs 的雷电流波,其冲击电流 Iimp≥12.5kA,要是重要建筑,就得≥25kA。II 级在配电端,承受的是 8/20μs 浪涌电流,最大放电电流 Imax≥40kA(三相)或者 20kA(单相)。III 级在设备端,承受复合波(1.2/50μs+8/20μs),标称放电电流 In 通常选 5 到 20kA。
响应时间 ta 方面,气体放电管大约是 100ns,压敏电阻(MOV)大约 25ns,TVS 二极管则小于 1ns。在多级配合的情况下,后级需要更快的响应速度。
下面来看看类型与技术特征的表格
类型 | 核心材料 | 优势 | 局限 | 典型应用 |
---|---|---|---|---|
开关型 (I级) | 气体放电管 | 通流量大(100kA+) | 残压较高,续流问题 | 变压器/总配电柜进线 |
限压型 (II级) | 压敏电阻(MOV) | 响应快,残压低 | 老化失效,漏电流 | 分配电柜、UPS输入端 |
复合型 (I+II级) | MOV+放电管 | 兼顾大通流与低残压 | 成本高 | 高雷暴区总进线 |
精细保护 (III级) | TVS/MOV | 极快响应,超低残压 | 通流能力小 | 服务器、医疗设备前端 |
其次在数据中心以及机房这些场景,我们要选用 “3+1” 电路结构的 SPD,这样能避免 NPE 过电压。同时,SPD 必须带有遥信触点,也就是干接点报警功能,还得有劣化指示。另外,推荐采用热备份或者冗余并联的设计。
对于光伏系统,我们要选择直流专用的 SPD,其 Uc 要≥1.2× 系统最大开路电压。而且,这种 SPD 要耐极性反转,具备直流灭弧能力。
信号线路方面,SPD 要匹配接口类型,像 RJ45、RS485 等,还要匹配传输速率。同时,其插入损耗要≤0.5dB,电容值需满足信号完整性要求。
多级配合时,我们要保证级间距离不小于 10 米,这是针对电缆的情况;要是做不到,就得加装退耦电感。能量协调上,前级得泄放 90% 以上的浪涌能量才行。
连接的时候有不少规范要遵守。接地线长度不能超过 0.5 米,截面积得在 16mm² 以上,而且得是铜质的,总路径要做成 “V” 型。另外,接地线和电源线不能平行敷设,两者之间的距离得大于 30 厘米。
选型总结可以按五步法来操作。定位置,就是要明确 SPD 安装在哪个地方,像 I/II/III 级保护区都有可能。算电压,得先确定系统 Uc 以及设备耐压,再据此选定 Up。选通流,要根据雷击风险来挑选 Iimp/Imax/In。看结构,得按照接地系统来选择 SPD 的电路模式,就 4P、3+1 这些类型来说都有可能用到。强验证,要检查产品的寿命、认证情况,比如 TUV/UL/IEC61643 这些认证,还有温控脱扣功能也不能忽视。
恩彼迈建议优先选择有失效短路模式的 SPD,这样能避免出现保护盲区。同时,对于 MOV 型的 SPD,要定期检测漏电流,确保它能可靠工作。
