《低压配电系统中电涌保护器的选择及安装》

　　近年来，随着现代化水平的不断提高，民用建筑物内安装的电子信息设备和计算机设备越来越多，电子信息设备一般工作电压较低，耐压水平也很低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，因此设有信息系统设备的民用建筑物，除应考虑防直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲的防护措施。建立完善的雷电浪涌过电压保护措施是电气工程设计的重要组成部分，为此本文提出了在实际工程中，如何根据被保护建筑物的特点选择电涌保护器，如何根据低压电源系统的不同形式安装电涌保护器及有关的注意事项。可供工程设计人员实际应用中参考。 1．电涌保护器（英文缩写为SPD，以下简称SPD）的分类 （1）开关型SPD，又称雷电流避雷器，这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但一旦响应电压电涌时其阻抗就突变为低值，用作这种非线性装置的常见例子有放电间隙，气体放电管，闸流晶体管（可控硅）及三端双向可控硅开关。这类SPD有时称为克罗巴型SPD。 （2）限压型SPD，这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但随着电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，用作这类非线性组件的例子是压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时称为箝压型SPD。 （3）联合型SPD，这种SPD由电压开关型部件和限压型部件联合组装在一起，根据二者的联合参数和应用电压特性可组合装成具有电压开关﹑限压或这两种特性兼有的联合型SPD。 2、SPD的主要性能、指标 （1）最大持续运行电压Uc： 可以持续施加于电涌保护器的最大交流有效值电压或最大直流电压，等于电涌保护器的额定电压。 （2）冲击电流Iimp： 用于电源的第一级保护SPD，反映了SPD的耐直击雷能力（采用10/350μs波形）。包括幅值电流Ipeak和电荷Q，其值可根据建筑物防雷等级和进入建筑物的各种设施（导电物、电力线、通讯线等）进行分流计算。 （3）标称放电电流In： 流过SPD的8/20μs电流波的峰值电流，用于对SPD做Ⅱ级分类实验或做Ⅰ级分类实验的预处理。对于Ⅰ级分类实验In不小于15 KA，对于Ⅱ级分类实验In不小于5KA。 （4）保护电压水平Up: 在标称放电电流（In）下的残压，又称SPD的最大钳压，对于电源保护器而言，可分为一、二、三、四级保护，保护级别决定其安装位置，在信息系统中保护级别需与被保护系统和设备的耐压能力相匹配。 3、电涌保护器SPD的主要性能、指标的确定 3.1 最大持续运行电压Uc的选择： 选择220/380V三相系统中的电涌保护器时，其最大持续运行电压Uc应符合表1规定： 表1 SPD的持续运行电压Uc 电涌保护器接于 配电网络的系统特征 TT系统 TN-C系统 TN-S系统 引

                     出中性线的IT系统 不引出中性线的IT系统 每一相线和中性线间。 1.1 Uo NA 1.1 Uo 1.1 Uo NA 每一相线和PE线间。 1.1 Uo NA 1.1 Uo Uoa 线电压a 中性线和PE线间 Uoa NA Uoa Uoa NA 每一相线和PEN线间。 NA 1.1 Uo NA NA NA NA：不适用注1.Uo是指低压系统相线对中性线的标称电压在220/380V系统中，Uo=220V。注2.此表基于IEC61634-1修改版1。 a 这些值对应于最严重的故障状况因而没有考虑10%的余量。 3.2 SPD的电压保护水平Up的选择： 最大电涌电压，即SPD的最大箝压（Up）加上其两端的引线的感应电压（UL）应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压相一致，即： Up+UL ≤设备耐冲击过电压水平。无论对远处雷击直接雷击或操作过电压均不应大于表2中的Ⅱ类即对于220/380V电气装置Up值不应大于2.5kV。采用接线形式2（注：见本文第4部分）时接于相线与PE线之间的SPD的总保护水平也应符合上述要求。 表2 220V/380V三相配电系统的各种设备绝缘耐冲击过电压额定值 设备位置 电源处的设备 配电线路和最后分支线路的设备 用电设备 特殊需要保护的设备 耐冲击过电压类别 Ⅳ类 Ⅲ类 Ⅱ类 Ⅰ类 耐冲击电压额定值 6 kV 4kV 2.5 kV 1.5 kV 注：Ⅰ类-需要将瞬态电压到特定水平的设备；Ⅱ类-如家用电器、手提工具及类似负荷；Ⅲ类-如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座）及应用于工业设备和一些其他设备如永久接至固定装置的固定安装的电动机。Ⅳ类-如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。 3.3 SPD的雷击冲击电流Imp及标称放电电流I n的确定： （1）在已具备防雷装置的情况下使用SPD防止直接雷击或在建筑物临近处被雷击引起的瞬态过电压时，应根据雷电防护区分区的原则选用I级试验、Ⅱ级试验、Ⅲ级试验的SPD。 确定SPD的雷击冲击电流Imp一般应进行分流计算（计算方法参见防雷规范条文说明第6.4.7条）。当电流值计算无法确定时，其雷击冲击电流不应小于表3中所列指标。 表3 SPD的标称放电电流和雷击冲击电流 雷电防护分区交界面 接在每一保护模式通路上的SPD 接在中性线和PE线之间的SPD 试验类别 三相系统 单相系统 PZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区 雷击冲击电流Imp10/350μs12.5kA 雷击冲击电流Imp10/350μs50kA 雷击冲击电流Imp10/350μs25kA I级分类试验 LPZ1区与LPZ2区 标称放电电流In8/20μs5kA 标称放电电流In8/20μs20kA 标称放电电流In8/20μs10kA Ⅱ级分类试验 LPZ2区与其后续防雷区 标称放电电流In8/20μs3kA 标称放电电流In8/20μs12kA 标称放电电流In8/20μs6kA Ⅲ级分类试验 注1：表中的雷击冲击电流Imp 值规定引自IEC603-5-534：过电压保护器注2：表中的分类试验的定义见防雷规

                     范附录八。 （2）在建筑物电气装置中使用SPD从电源系统传来的大气瞬态过电压（由间接的，远处的雷击引起的）和操作过电压时，可选用Ⅱ级分类试验的SPD及必要时加装Ⅲ级分类试验的SPD。符合Ⅱ级、Ⅲ级分类试验的SPD的标称放电电流I n不应小于表3中所列指标。 4、SPD在低压电源系统中的安装及接线 4.1 装置的电源进线端或其附近装设SPD时，应在下面所列的各点之间装设： （1）当在电源进线端，中性线与PE（保护线）直接相连或没有中性线时，接在每一线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。接线参见图1。 1-装置的电源；2-配电盘；3-总接地端或总接地连接带；4-电涌保护器（SPD）；5-电涌保护器的接地连接，5a或5b；6-需要保护的设备；7-PE线与N线的连接带；F-保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA-本装置的接地电阻；RB-供电系统的接地电阻 图1 TN系统中的SPD安装 （2）当在电源进线端，中性线与PE（保护线）不直接相连时： 接线形式1：接在每一相线与总接地端子或总保护线之间，和接在中性线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。接线参见图2。 1-装置的电源；2-配电盘；3-总接地端或总接地连接带；4-电涌保护器（SPD）；5-电涌保护器的接地连接，5a或5b；6-需要保护的设备；7-剩余电流保护器，应考虑通雷电流的能力；F-保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA-本装置的接地电阻；RB-供电系统的接地电阻 图2 TT系统中SPD安装在剩余电流保护器的负荷侧 接线形式2：接在每一相线与中性线之间和接在中性线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。接线参见图3。 1-装置的电源；2-配电盘；3-总接地端或总接地连接带；4-电涌保护器（SPD）；5-电涌保护器的接地连接，5a或5b；6-需要保护的设备；7-剩余电流保护器，可位于母线的上方或或下方； F-保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA-本装置的接地电阻；RB-供电系统的接地电阻 图3 系统中电涌保护器安装在SPD的电源侧 在低压配电系统的电源进线端或其附近装设SPD的安装要求见表4。 表4 SPD的安装要求 电涌保护器接于 电涌保护器安装点的系统特点 TT系统 TN-C系统 TN-S系统 引出中性线的IT系统 不引出中性线的IT系统 装设依据 装设依据 装设依据 接线型式1 接线型式2 接线型式1 接线型式2 接线型式1 接线型式2 每一相线和中性线间。 + · NA + · + · NA 每一相线和PE线间。 · NA NA · NA · NA · 中性线和PE线间 · · NA · · · · NA 每一相线和PEN线间。 NA NA · NA NA NA NA NA 相线 + + + + + + + + 

5、低压电源系统中SPD的选择及安

                     装位置 

5.1  信息系统雷击电磁脉冲的防护应按其所处的建筑物条件、信息设备的重要程度、发生雷击事故严重程度等进行雷击风险评估，将信息系统雷击电磁脉冲的防护分为A、B、C、D四级，分别采用相应防护措施： A级：宜在低压系统中采取3-4级SPD进行保护。 B级：宜在低压系统中采取2-3级SPD进行保护。 C级：宜在低压系统中采取2级SPD进行保护。 D级：宜在低压系统中采取1级或以上SPD进行保护。 [说明] 风险评估计算方法参见IEC61662：雷击损害风险的评估。 

5.2  SPD在电源系统中的安装位置如下： （1）在LPZ0A区和 LPZ0B区与LPZ1区交界面处连续穿越的电源线路上应安装符合I级分类试验的SPD，如总电源进线配电柜内、配电变压器的低压侧主配电柜内、引出至本建筑物防直击雷装置保护范围以外的电源线路的配电箱内。 （2）在LPZ0B区与LPZ1区交界面处穿越的电源线路上应安装符合Ⅱ级分类试验的SPD，如引出至本建筑物防直击雷装置的保护范围之内的屋顶风机、屋顶广告照明的电源配电箱内。 （3）当电源进线处安装的电涌保护器的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电箱供电的设备时，应在该级配电箱安装符合Ⅱ级分类试验的SPD，其位置一般设在LPZ1区和LPZ2区交界面处。如：楼层配电箱、计算机中心、电信机房、电梯控制室 、有线电视机房、楼宇自控室、保安监控中心、消防中心、工业自控室、变频设备控制室、医院手术室、监护室及装有电子医疗设备的场所的配电箱内。 （4）对于需要将瞬态过电压到特定水平的设备（尤其是信息系统设备），应考虑在该设备前安装符合Ⅲ级分类试验的SPD，其位置一般设在LPZ2区和其后续防雷区交界面处。如：计算机设备、信息设备、电子设备及控制设备前或最近的插座箱内。

5.3  SPD在住宅中的安装： （1）高层住宅应在照明、动力总配电箱内安装符合I级分类试验的SPD，并宜在屋顶风机、电梯等设备的电源配电箱内安装符合Ⅱ级分类试验的SPD。高层住宅在工程档次较高及造价允许的情况下宜在住户配电箱内安装符合Ⅲ级分类试验的SPD。 （2）多层住宅在符合本文第五部分2条1款时，宜在照明总配电箱内安装符合I级分类试验的SPD。符合本文第五部分2条2款时，宜在照明总配电箱内安装符合Ⅱ级分类试验的SPD。分散型小别墅宜将SPD安装在住户配电箱内。 6、电涌保护器安装的注意事项： SPD的安装应注意如下问题： （1）第一级保护的SPD应靠近建筑物的入户线的总等电位连接端子处， 

《浪涌保护器及其应用》

随着电子技术的高速发展，个人ＰＣ机、大中型计算机及相

                     关信息设备的大量应用，使建筑物防雷击电磁脉冲（过电压）愈来愈受到大家的重视，由此，越来越多的过电压保护产品投入市场，浪涌保护器ＳＰＤ（ＳｕｒｇｅＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）也逐渐为人们所熟悉。 １ 浪涌保护器设置的前提 （１）对于设置信息系统的建筑物，是否需要防雷击电磁脉冲，应在完成直接、间接损失评估和建设、维护投资预测后认真分析和综合考虑，做到安全、适用、经济。因为浪涌保护器较其他开关电器相对昂贵，要尽量减少开发商的经济负担，就不能不讲投资而盲目设置； （２）在工程设计阶段不知道信息系统的规模和具体位置的情况下，若预计将来会有信息系统，应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一 个共用接地系统，并应在一些合适的地方（如弱电机房等处）预埋等电位联结板； （３）合理划分防雷区，根据物体可能遭受雷击的可能性和电磁场强度的衰减程度，将建筑物划分为ＬＰＺ０Ａ区、ＬＰＺ０Ｂ区、ＬＰＺ１区……ＬＰＺｎ＋１区，要求在两个防雷区的界面上将所有通过界面的金属物（如管道、电力和通信线路等）做等电位联结，并宜采取屏蔽措施（注意ＬＰＺ０Ａ区与ＬＰＺ０Ｂ区之间无界面）。 ２ 屏蔽、接地和等电位联结措施 ２．１ 屏蔽 屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，在实施过程中宜在建筑物和房间的外部设屏蔽，并以合适的路径敷设，屏蔽线路。 （１）所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件（如屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架）都应做等电位联结，并与防雷装置相连； （２）屏蔽电缆的做法：电缆屏蔽层应至少在两端并宜在防雷区交界处做等电位联结，当系统要求只在一端做等电位联结时，应采用有绝缘隔开的双层屏蔽，外层屏蔽应至少在两端做等电位联结； （３）非屏蔽电缆的做法：在分开的各建筑物之间的非屏蔽电缆应敷设在金属管道内，并确保金属管道从一端到另一端应是导电贯通的，应分别连到各分开的建筑物的等电位联结带上。 ２．２ 接地 除按防雷规范要求的实行接地措施外，应注意以下两点： （１）每幢建筑物本身应采用共用接地系统，包括强电系统和各种弱电系统； （２）当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时，宜将其接地装置互相连接； ２．３ 等电位联结 穿过各防雷区界面的金属物和系统，以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做等电位联结。 （１）宜在各防雷区界面处设若干等电

                     位或局部等电位联结带，对于ＬＰＺ０Ａ或ＬＰＺ０Ｂ区与ＬＰＺ１区界面处，应将等电位联结带和内部环形导体连接到钢筋或金属立面等其它屏蔽物件上，宜每隔５ｍ连接一次； （２）等电位联结带之间和等电位联结带与接地装置之间的连接导体，流过大于或等于２５％总雷电流的等电位联结导体采用铜质材料时最小截面为１６ｍｍ２，采用铁（镀锌钢）时最小截面为５０ｍｍ２；内部金属装置与等电位联结带之间的连接导体，流过小于２５％总雷电流的等电位联结导体采用铜质材料时最小截面为６ｍｍ２，采用铁时最小截面为１６ｍｍ２。 （３）铜或镀锌钢等电位联结带的最小截面为５０ｍｍ２； （４）采取等电位联结措施时应以最短路径连接到最近的等电位联结带上； （５）信息系统等电位联结的基本方法有Ｓ型星型结构和Ｍ型网型结构，当采用Ｓ型等电位联结网络时，信息系统的所有金属组件，除等电位联结点外，应与共用接地系统的各组件有大于１０ｋＶ、１．２／５０μｓ的绝缘，在复杂系统中也可采用Ｓ型及Ｍ型的组合网络。 ３ 浪涌保护器的性能特点 （１）在正常情况下，ＳＰＤ呈现高阻状态； （２）当电路遭遇雷击或出现过电压时，ＳＰＤ呈现低阻状态，在纳秒级时间内实现低阻导通，瞬间将能量泄入大地，将过电压控制到一定水平； （３）当瞬态过电压消失后，ＳＰＤ立即恢复到高阻状态，熄灭在过电压通过后产生的工频续流。 ４ 浪涌保护器的主要性能指标 ４．１ 最大持续运行电压Ｕｃ 在２２０／３８０Ｖ三相系统中选择ＳＰＤ时，其最大持续运行电压Ｕｃ应根据不同的接地系统形式来选择，如表１所示。 （１）当电源采用ＴＮ系统时，从建筑物内总配电盘（箱）开始引出的配电线路和分支线路必须采用ＴＮ－Ｓ系统； （２）在下列场所应视具体情况对氧化锌压敏电阻ＳＰＤ提高上述规定的Ｕｃ值： ①供电电压偏差超过所规定的１０％的场所； ②谐波使电压幅值加大的场所。 ４．２ 冲击电流Ｉｉｍｐ 规定包括幅值电流Ｉｐｅ 

电涌保护器知识小议

南通规划设计院         石玉琳

南通信达电器有限公司   秦海军

摘要：随着信息技术的快速发展，信息设备防雷电电磁脉冲越来越重要。本文就信息设备防雷电电磁脉冲进行分析。

关键词：电磁脉冲    等电位    电涌保护器（SPD）   级间配合

近年来随着国民经济的不断提高。建筑物内安装各类信息设备和电子计算机设备的越来越多。此类设备一般工作电压低，耐压水平低，抗干扰能力低，敏感性高的特点。极易受到雷电电磁脉冲的危害。因

                     此除考虑防护直击雷外，还要考虑雷电电磁脉冲的防护。

雷电电磁脉冲的防护应考虑如下：屏蔽，接地，等电位联结。其中等电位联结最为重要，在等电位联结中那些不能直接接地的带电体如：电源进户线的相线，电话线，网络线等，必须使用电涌保护器（SPD）。电涌保护器有雷电反击侵入波，雷电感应和操作过电压以及泄放电涌电压，从而保护信息设备。

一：SPD的分类

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000版第6.4.11条提到电压开关型SPD、电压型SPD

1） 电压开关型SPD：在电压小时为开路状态，电压高到一定程度时电阻变小，转为导通状态。电压开关型SPD常用元件的有放电间隙，气体放电管等。

2） 电压型SPD：在随着电流的不断提高电阻连续变小。电压型SPD常用的元件是金属氧化物的压敏电阻、抑制二极管等。

除此之外还有一种广为推行，那就是复合型SPD是电压开关型元件和电压型元件组成的，其特征随所加电压的特性可以表现为电压开关型与电压型两者皆有。

二：SPD的参数

1） 标称放电电流In：流过SPD8/20μs电流波的峰值。用于Ⅱ级分类试验与I级分类试验的预处理。

2） 最大放电电流Imax：流过SPD8/20μs电流波的峰值。用于Ⅱ级分类试验。Imax大于In。

3） 冲击电流Iimp：规定包括幅值Ipeck和电荷Q。

4） 最大持续工作电压Uc：可持续加于电涌保护器的最大方均根电压或直流电压。

5） 电压保护水平Up：在电压SPD。Up是标称放电电流In下的残压，又称SPD的最大钳压。在电压开关型SPD，Up是指在规定雷电波形下的最大放电电压。

6） 残压Ur：是指通过SPD时两端出现的最大电压。

7） 续流If：当SPD放电动作刚结束瞬间，流过SPD的由供电电源提供的工频电流。

8） 8/20

9） 10/350

三：SPD的选择

1） SPD的保护模式

共模保护：指SPD接在相线，中性线对地线之间，线路与设备内电路和器件对地绝缘。

差模保护：指SPD接在相线对中性线之间与相线与相线之间。保护设备两个输入端之间的电路与器件。

全保护：指既有共模保护又有差模保护。全保护既可以防止相对地、中对地的过电压，又可避免相对中的过电压。

2） 主要接线方式（三线为例）

3P接线：当N线与PE线直接相连时。SPD接在L线与PE线之间。具体位置在TN-S，TN-C系统中变压器低压侧，以及TN-C-S系统进户处。

4P接线：当N线与PE线直接相连时，SPD接在L线与PE线之间。N线与PE线之间，TN-S，TN-C，TN-C-S系统之外。TT系统剩余电流保护器（RCD）的负荷侧。

3+1接线：二个MOV或三个间隙SPD接于L与N之间，一个间隙型SPD接于N与PE之间，主要安装于TT系统剩余电流保护器（RCD）

                     的电源侧。

3） SPD持续工作电压的选择

TT系统中Uc不应小于1.55Uo

TN系统与TT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的电源侧。Uc不应小于1.15Uo

IT系统中Uc不应小于1.15U(U为线间电压)

注：Uo是低压系统相线对中性线的标称电压。在220/380V二相系统中Uo=220V

4） SPD容量选择

建筑物入户处第一级SPD的保护水平Up不应大于2.5KV。雷击冲击电流Iimp（10/350μs）无法确定时，不应小于12.5KA，若采用3+1的方式则N与PE之间的Iimp应乘以4倍（即12.5×4=60KA）。日前国内南通信达电器有限公司棰产AG40（TDX）产品做到100KA（10/350μs）Up达到1.8KV。得到防雷专家的一致好评。

四：级间配合

在电涌作用时，要求在不同位置上安装的各SPD，能承担应该从其位置通过的电流和相应消耗的能量而不损坏或劣化。而同时还能满足各位置上的电压保护水平要求（第一级应释入绝大部分电流和能量，第二级次之，第三级更少）但由于一条线路上装的几个SPD动作是互相影响的，几个SPD都连上以后，各个SPD的通流并不一定设想的那样依次降低，如果配合得不好，可能并非第一级通过大部分电流和能量。右第二级能过了大部分能量和电流，第三级通流容量相对较小。这就可能使其损坏或爆炸。

解决SPD级间配合的问题常用方法：

1） 级间距离：当SPD间有足够的线路距离时，利用线路自然电感的阻滞作用达到要求，当建筑物的规模小，SPD间没有足够的距离。加长电源线的长度，如为电缆可以盘绕成圈以减少空间，散线则不行。

2） 解耦器：当SPD间没有足够的距离时，中间加解耦器达到级间配合。

3） SPD参数配合：在工程上可以近似地以主要

建筑物防雷保护设计浅析

浙江大学建筑设计研究院 李 平  

随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。

直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流；感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压，过电流形成的雷击。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）规定，建筑物的防雷区划分为LPZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn+1等区（各区的具体含义本文不再赘述）。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置，从而决定位于

                     该区域的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。

建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区，其保护设计已为电气设计人员所熟知，根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版），设计由避雷网（带），避雷针或混合组成的接闪器，立柱基础的钢筋网与钢屋架，屋面板钢筋等构成一个整体，避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体，将强大的雷电流入大地。建筑物感应雷的保护区域为LPZOB，LPZ1，LPZn+1区，即不可能直接遭受雷击区域；感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内的电气设备，尤其低压电子设备威胁巨大，所以说对建筑物内部设备的防雷保护的重点是防止感应雷入侵。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径：（1）由供电电源线路入侵；高压电力线路遭直击雷袭击后，经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测，低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV，完全可以击坏各种电气设备，尤其是电子信息设备。（2）由建筑物内计算机通信等信息线路入侵；可分为三种情况：①当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。②雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播，涉及面广，危害范围大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。（3）地电位反击电压通过接地体入侵；雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机，反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100伏以下，因此必须建立多层次的计算机防雷系统，层层防护，确保计算机特别是计算机网络系统的安全。

由此可见，对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容；设计的合理与否，对电气设备的安

                     全使用与运行有着至关重要的作用。

目前，在感应雷的防护当中，电涌保护器的使用已日趋频繁；它能根据各种线路中出现的过电压，过电流及时作出反应，泄放线路的过电流，从而达到保护电气设备的目的。

根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.4条规定：电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大钳压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。即电涌保护器的最大钳压加上其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。 

现在，我们根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定的各类防雷建筑物的雷击电流值进行电涌保护器的最大放电电流的选择。

一、一类防雷建筑物

1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其首次雷击电流幅值为200KA，波头10us；二次雷击电流幅值为50KA，波头0.25us；根据图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计）；首次雷击：总配电间第根供电线缆雷电流分流值为200*50%/3/3=11.11KA；后续雷击；总配电间每根供电线缆雷电流分流值为50*50%/3/3=2.78KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/2

三、三类防雷建筑物

1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其首次雷击电流幅值为100KA，波头10us；二次雷击电流幅值为25KA，波头0.25us；根据附图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计；首次雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为100*50%/3/3=5.55KA；后续雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为25*50%/3/3=1.39KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即 5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5~8倍，所以选择能承受8/20 us波形电涌保护器的最大放电电流为5.55*8=44.4KA；即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA，以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型，根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7条规定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA，LPZOB与LPZ1区的交界处安装。

2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9条规定，在分配电

                     箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5KA（8/20 us），故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA，额定放电电流为10KA；以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型。

在供电线路中,电涌保护器的具体安装以较常用的TN－S系统，TN－C－S系统，TT系统为例，示意如下：

1）TN-S系统过电压保护方式

2）TN-C-S系统过电压保护方式

3）TT系统过电压保护方式

综上所述可见，在防雷保护设计中，总的防雷原则是采用三级保护：1、将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散；2、阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压；3、被保护设备上浪涌过电压幅值（过电压保护）。这三道防线，缺一不可，相互配合，各行其责。目前通常作法是以下三点：

1）建立联合共用接地系统，形成等电位防雷体系

将建筑物的基础钢筋（包括桩基、承台、底板、地梁等），梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好的法拉第笼式接地，将建筑物各部分的接地（包括交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地）与建筑物法拉第笼良好连接，从而避免各接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生。

2）电源系统防雷

以建筑物为一个供电单元，应在供电线路的各部位（防雷区交接处）逐级安装电涌保护器，以消除雷击过电压。 

3）等电位联结系统

国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（局部修订条文）明确规定，各防雷区交接处，必须进行等电位联结；尤其建筑物内的计算机房等弱电机房，遭受直击雷的可能性比较小，所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外，还应采用等电位联结方式来进行防雷保护，本文不再叙述。

作为电气设计人员都非常清楚，建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用，电气设备的正常运行有着至关重要的作用，所以还有待于各位电气设计人员作进一步的研究与探讨；同时必须严格按照国家规范，善为谋划，精心设计。本文仅此设计作了一点粗浅的探讨，所以文中不足之处，望同行不吝赐教。

参考文献

1、国家标准 建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）北京 中国计划出版社2001

2、中南建筑设计院主编 建筑物防雷设计安装99D562 北京 中国建筑标准设计研究所出版1999.12

3、朱林根 主编 21世纪建筑电气设计手册下册 北京 中国建筑工业出版社2001.3下载本文