干货 | 电涌保护器的TOP10常见问题

Q1:SPD的作用是什么?


雷击发生、大功率设备启停、静电放电时,会产生瞬时过电压(电涌),造成设备损坏。SPD安装在需保护的设备前端,当电涌产生时,SPD能迅速导通,将电涌泄放到地,将电压限制在安全水平,从而保护后端设备。


Q2:SPD要不要配置,依据的标准有哪些?


是否安装SPD,一般从2个方面来考虑。

一是设备遭受电涌入侵的概率

如当地的雷暴日数、系统所处的环境、设备安装位置等。

二是设备的重要性

如设备自身的价值、系统的安全性要求、设备在系统控制中的重要性等。


SPD配置相关标准:

1、通用标准

GB/T21714.4-2008(IEC 62305-4 2006)雷电防护第4部分:建筑物内电气和电子系统;

GB50057-2010建筑物防雷设计规范;

GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范。


2、行业标准

SHT3164-2012 石油化工仪表系统防雷工程设计规范;

YD5068-1998 移动通信基站防雷与接地设计规范; 

TB10180-2016 铁路防雷及接地工程技术规范;

DLT 381-2010 电子设备防雷技术导则。


Q3:SPD的使用寿命有多长?


SPD内部电子元器件如气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管、二极管等,承受电流冲击时,会对性能产生一定影响,当SPD累计承受放电冲击次数过多时,会造成性能下降、劣化。


另外元器件受温度、湿度等影响,性能会逐步下降,存在寿命限制。依据GB∕T 20438.2-2017(等同IEC61508-2 2010)标准7.4.9.5条:电子元器件使用寿命往往在8~12年之间。如果长期在接近规范极限下工作,其寿命可能大大降低。

  • 如在室外高温高湿条件下,SPD预计使用寿命是3~5年。而如果系统电压接近SPD的最大持续工作电压,或系统频繁出现工频过电压,则SPD的使用寿命会更短。


应根据现场情况(雷暴日数、温湿度、供电电压质量等因素),定期更换SPD。

  • 如在南方雷暴日较多、应用于温湿度环境较恶劣的室外等场所,建议3~5年进行更换;

  • 如在北方雷暴日较少、温湿度环境较好且供电质量较好的地方,可使用5~8年以上进行更换。


而对于有状态指示的SPD,如果指示SPD失效,需马上更换。


另外,SPD可以通过专门的检测设备(断线检测)来判断是否失效,也可以安装在线雷电监测系统实时监测,根据环境、雷电冲击情况来评估。


Q4:电源SPD如何选型?


电源SPD选型主要考虑以下3个要素:

1、根据电源系统、相数,选择对应的SPD组合模式。

常用的电源系统有TN-S,TN-C,TN-C-S,TT、IT。

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对应的组合模式:

单相TN:2P,1P+1

单相TT:1P+1

三相TN-S:4P,3P+1

三相TN-C、IT:3P

三相TT:3P+1

TN-C-S系统,即前半部分是TN-C系统,后半部分是TN-S系统。


2、根据系统的工作电压,选择Uc值。

SPD应用时,Uc必须大于电源系统的工作电压Un(Un为相电压,L-N或L-PE间的电压)。考虑到电网波动,一般要求Uc至少大于1.15Un,在中国,一般会选择Uc大于1.35Un以上。


3、根据防护等级设计要求以及SPD安装位置,选择SPD的放电能力。

参考下方GB 50343标准:


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Q5:信号SPD如何选型?


信号SPD采用35mm导轨安装方式,选型时,需要了解以下内容:

1、信号的类型是什么?

根据信号类型,可以确定系统的工作电压,从而确认Uc。

一般情况下:

  • 模拟量输入输出AI,AO:24V,

  • 数字量输入输出DI,DO:24V,

  • RS485,热电偶TC:5V,

  • RS232:12V

  • 热电阻RTD:5V


2、回路的工作电流IL多大?

信号SPD一般串联在回路中,电路的工作电流会流过SPD,如果IL超出SPD耐受水平,会引起SPD烧坏。一般情况下IL都满足要求。对于一些功耗较大的3线、4线仪表、DO等,需要确定其电源回路的电流大小。


3、需要保护的线数?

根据保护线数选择对应的2线、3线、4线产品。


4、是否要求本安防爆?

有,选择本安型SPD;

无,选择非本安SPD。


Q6:现场仪表用SPD如何选型?


现场仪表用SPD多采用螺纹安装方式,选择时确定以下内容即可。

1、保护线数

2线、3线、4线,相应选择。注意保护线数不包含接地线。


2、是否有备用电气接口?

有:并联型CZLBX-48

无:串联线CZLBX-48-S


3、螺纹形式?

订货时需要指定,常用的螺纹类型有1/2’NPT,3/4’NPT,M20*15,G 1/2,G 3/4。


Q7:安装SPD有哪些注意事项?


1.  SPD应尽量靠近被保护设备,距离应在10m以内。

2.  SPD必须可靠接地,应将被保护设备的接地线连接至SPD,然后在SPD处接地。

3.  SPD应以尽量短的距离接到总接地排或分组接地排,如电源SPD,要求接地线长度小于0.5m。

4.  SPD的接地线需要保证一定的截面积,与SPD放电能力匹配。

5.  串联型SPD(多为信号类SPD)安装时需要注意方向,SPD的输出端应接被保护设备。

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Q8:Uc=320VAC的电源SPD为什么

可以应用在380VAC的电压系统中


三相系统中,线电压(L-L)是380V,而相电压(L-N/PE/PEN)是220V,而SPD只用在L-N、L-PE、L-PEN之间,其Un是220VAC,Uc=320VAC。Uc=1.45Un,所以是适用的。


Q9:电源SPD为什么要安装后备保护器,

如何匹配?


电源SPD在运行时,如SPD承受超过其耐受能力的雷电流,或电网出现故障过电压等,可能造成SPD短路故障,这时就需要过流保护装置将SPD从线路上切除。

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前置过流保护装置F2的配置,应该同时满足以下要求:

1. 与SPD的放电能力匹配,在电涌冲击时不动作;

2. 在SPD出现“短路”故障时及时可靠地动作;

3. 与主回路过流保护装置F1配合。


F2的额定电流既不能太小 ( 无法满足要求1 ) ,也不能太大 ( 无法满足要求2、3 ) 。实际应用中很可能出现无法同时满足的情况,这就需要设计人员根据实际情况来决定。如要求供电连续,则F2动作而F1不动作。如要求SPD保护连续,则优先保证F2与SPD放电能力配合。


假定SPD的推荐后备保护熔丝的大小为A安培,根据不同的情况,F1、F2选择如下( 见下表 )


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Q10:如何判断SPD好坏?


SPD是通过泄放电流到地的方式进行保护,并不是“一打雷就会坏”,除非SPD选型错误,否则单次雷电流冲击就造成SPD损坏的概率极低。


电源SPD均设置脱扣装置,如果SPD失效,可直接通过指示窗口发现。SPD脱扣装置不是为了在其泄放雷电流时脱扣,而是为了在SPD劣化失效后,避免故障电流持续流过SPD引起SPD起火。


信号SPD起火风险小,因此不要求设置脱扣装置,多采用专门的防雷器件测试仪离线检测。随着技术的发展,信号SPD的状态指示功能正在普及,也可以通过状态指示来判断其好坏。


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