雷電浪涌公布時間

1998年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

《電氣工程名詞》第一版。 2100433B

浪涌防護是現(xiàn)代制造系統(tǒng)、信息系統(tǒng)中必須考慮的問題。需要注意的是，浪涌保護的標(biāo)準(zhǔn)也發(fā)生了巨大的變化。傳統(tǒng)的浪涌保護措施，只要保護電氣設(shè)備的絕緣不被浪涌電壓損壞即可。而現(xiàn)代浪涌保護措施，要確?？刂葡到y(tǒng)、信息系統(tǒng)在浪涌電壓的條件下，不會出現(xiàn)誤動作。最近，發(fā)生在高鐵上的重大事故，據(jù)說是因為天氣惡劣，導(dǎo)致信號系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作。這有可能是雷電導(dǎo)致的浪涌電壓使信號系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作。因此，在進行現(xiàn)代化的自動系統(tǒng)集成時，必須充分考慮浪涌電壓的防護。能夠?qū)ψ詣涌刂葡到y(tǒng)和信息系統(tǒng)提供可靠浪涌保護的設(shè)備叫做“正弦波跟蹤浪涌保護器”。使用這種設(shè)備，不僅能夠保護電氣設(shè)備的絕緣不被損壞，還能夠保證控制設(shè)備、信息設(shè)備的可靠工作。事實證明，在浪涌保護方面的投資會通過減少設(shè)備損壞、降低維護成本、延長系統(tǒng)正常工作時間等途徑很快收回。從維護系統(tǒng)的安全可靠運行的角度，安裝浪涌保護器是十分必要的。

浪涌電壓浪涌電壓保護機理

浪涌電壓保護的基本要求是：在電路沒有干擾時，不影響設(shè)備的正常運行；工作電路中一旦有浪電壓侵入時，將浪涌電壓抑制在設(shè)備可接受的閾值范圍內(nèi)，保證設(shè)備有受到浪涌干擾時的正常運行，并且防止電路元器件和系統(tǒng)的損壞。從電路聯(lián)接關(guān)系的角度來看，保護的方式有兩種，一是將設(shè)備從受干擾的工作電路中斷開，二是給浪涌電壓提供泄放通道，最終使浪涌電壓不作用到被保護的設(shè)備上。由于保護器件在系統(tǒng)正常工作和浪涌干擾時所表現(xiàn)出的電氣性能完全不同，保護器件的伏安特性必須具有強烈的非線性特征。而對于一般的元器件，其電阻基本不隨運行工況的改變而變化，其伏安特性表現(xiàn)出良好的線性特征。

有一類元件，當(dāng)其兩端電壓差在正常范圍內(nèi)時，電阻很大，幾乎沒有電流通過；一旦元件兩端電壓差增大到一定的門檻值時，電阻迅速減少，幾乎為零。利用這類元件可以做成并聯(lián)型浪涌保護器，從而保護了設(shè)備。實際上，浪涌侵入時保護器不可能完全呈短路狀態(tài)，兩端電壓也不可能達到零，只能達到一個較小的值，稱作箝位電壓，只要這個箝位電壓小于被保護設(shè)備的安全電壓，就能有效地保護設(shè)備。

另外有一類元件則具有相反的非線性特征，在正常工作電壓下，電阻幾乎完全為零，當(dāng)控制電壓（信號電壓或電源電壓）達到一定的門檻值時，元件馬上呈現(xiàn)出很大的電阻值，利用這類元件可以做成串聯(lián)型浪涌保護器。由于其呈現(xiàn)出高阻態(tài)，電路相當(dāng)于斷開，使被保護設(shè)備免遭浪涌電壓的侵入。

根據(jù)IEC組織提出的DBSG的基本方法，電子信息系統(tǒng)雷電及浪涌的防護應(yīng)當(dāng)采取以下六大技術(shù)措施：（1）直擊雷防護、（2）屏蔽和隔離、（3）合理布線、（4）等電位連接、（5）共用接地、（6）安裝使用浪涌保護器。 在一個完善的電子信息系統(tǒng)防雷工程中，這六個防護措施都應(yīng)當(dāng)考慮。但是目前最薄弱的就是安裝使用浪涌保護器（SPD）。

浪涌電壓浪涌保護器

浪涌保護器（SPD）是用來限制瞬態(tài)過電壓及泄放相應(yīng)瞬態(tài)過電流，保護電子電氣設(shè)備安全的裝置，又可稱為電涌保護器（或防雷器、防雷保安器、避雷器等）。它至少應(yīng)含有一個非線性元件。浪涌保護器實際上也是一種等電位連接器。通過對一個被保護系統(tǒng)科學(xué)合理地使用浪涌保護器，可以使系統(tǒng)內(nèi)所有安裝浪涌保護器的各設(shè)備端口，在雷電和浪涌沖擊的瞬間實現(xiàn)均壓或者相互等電位，從而避免系統(tǒng)內(nèi)有害的瞬時電位差，保證整個系統(tǒng)的運行安全。

目前的浪涌保護器主要由氣體放電管、固體放電管、放電間隙、壓敏電阻、快恢復(fù)二極管、瞬態(tài)抑制二極管、晶閘管、溫度保險絲、快速熔絲、高低通濾波器等器件，根據(jù)不同電壓、電流、功率、頻率、傳輸速率、駐波系數(shù)、插損、帶寬、阻抗等要求，采用不同形式的電路而制成。浪涌保護器一般分為兩大類：（1）電源浪涌保護器（又可分為交流和直流浪涌保護器）（2）信號浪涌保護器（又可分為過程控制、通用信號以及天饋線路浪涌保護器）

交流配電系統(tǒng)耐沖擊電壓類別以及用浪涌保護器分級保護示意圖如下：

由于雷擊的能量是非常巨大的，需要通過分級泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。第一級防雷器可以對于直接雷擊電流進行泄放，或者當(dāng)電源傳輸線路遭受直接雷擊時傳導(dǎo)的巨大能量進行泄放，對于有可能發(fā)生直接雷擊的地方，必須進行CLASS—I的防雷。第二級防雷器是針對前級防雷器的殘余電壓以及區(qū)內(nèi)感應(yīng)雷擊的防護設(shè)備，對于前級發(fā)生較大雷擊能量吸收時，仍有一部分對設(shè)備或第三級防雷器而言是相當(dāng)巨大的能量會傳導(dǎo)過來，需要第二級防雷器進一步吸收。同時，經(jīng)過第一級防雷器的傳輸線路也會感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當(dāng)線路足夠長感應(yīng)雷的能量就變得足夠大，需要第二級防雷器進一步對雷擊能量實施泄放。第三級防雷器是對LEMP和通過第二級防雷器的殘余雷擊能量進行保護。

1、第一級保護

目的是防止浪涌電壓直接從LPZ0區(qū)傳導(dǎo)進入LPZ1區(qū)，將數(shù)萬至數(shù)十萬伏的浪涌電壓限制到2500—3000V。 入戶電力變壓器低壓側(cè)安裝的電源防雷器作為第一級保護時應(yīng)為三相電壓開關(guān)型電源防雷器，其雷電通流量不應(yīng)低于60KA。該級電源防雷器應(yīng)是連接在用戶供電系統(tǒng)入口進線各相和大地之間的大容量電源防雷器。一般要求該級電源防雷器具備每相100KA以上的最大沖擊容量，要求的限制電壓小于1500V，稱之為CLASS I級電源防雷器。這些電磁防雷器是專為承受雷電和感應(yīng)雷擊的大電流以及吸引高能量浪涌而設(shè)計的，可將大量的浪涌電流分流到大地。它們僅提供限制電壓（沖擊電流流過電源防雷器時，線路上出現(xiàn)的最大電壓稱為限制電壓）為中等級別的保護，因為CLASS I級保護器主要是對大浪涌電流進行吸收，僅靠它們是不能完全保護供電系統(tǒng)內(nèi)部的敏感 用電設(shè)備的。 第一級電源防雷器可防范10/350μs、100KA的雷電波，達到IEC規(guī)定的最高防護標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)參考為：雷電通流量大于或等于100KA（10/350μs）；殘壓值不大于2.5KV；響應(yīng)時間小于或等于100ns。

2、第二級防護

目的是進一步將通過第一級防雷器的殘余浪涌電壓的值限制到1500—2000V，對LPZ1—LPZ2實施等電位連接。分配電柜線路輸出的電源防雷器作為第二級保護時應(yīng)為限壓型電源防雷器，其雷電流容量不應(yīng)低于20KA，應(yīng)安裝在向重要或敏感用電設(shè)備供電的分路配電處。這些電源防雷器對于通過了用戶供電入口處浪涌放電器的剩余浪涌能量進行更完善的吸收，對于瞬態(tài)過電壓具有極好的抑制作用。該處使用的電源防雷器要求的最大沖擊容量為每相45kA以上，要求的限制電壓應(yīng)小于1200V，稱之為CLASS II級電源防雷器。一般用戶供電系統(tǒng)做到第二級保護就可以達到用電設(shè)備運行的要求了。第二級電源防雷器采用C類保護器進行相—中、相—地以及中—地的全模式保護，主要技術(shù)參數(shù)為：雷電通流容量大于或等于40KA(8/20μs)；殘壓峰值不大于1000V；響應(yīng)時間不大于25ns。

3、第三級保護

目的是最終保護設(shè)備的手段，將殘余浪涌電壓的值降低到1000V以內(nèi)，使浪涌的能量有致?lián)p壞設(shè)備。在電子信息設(shè)備交流電源進線端安裝的電源防雷器作為第三級保護時應(yīng)為串聯(lián)式限壓型電源防雷器，其雷電通流容量不應(yīng)低于10KA。最后的防線可在用電設(shè)備內(nèi)部電源部分采用一個內(nèi)置式的電源防雷器，以達到完全消除微小的瞬態(tài)過電壓的目的。該處使用的電源防雷器要求的最大沖擊容量為每相20KA或更低一些，要求的限制電壓應(yīng)小于1000V。對于一些特別重要或特別敏感的電子設(shè)備具備第三級保護是必要的，同時也可以保護用電設(shè)備免受系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓影響。對于微波通信設(shè)備、移動機站通信設(shè)備及雷達設(shè)備等使用的整流電源，宜視其工作電壓的保護需要分別選用工作電壓適配的直流電源防雷器作為末級保護。

4、第四級及四級以上保護

根據(jù)被保護設(shè)備的耐壓等級，假如兩級防雷就可以做到限制電壓低于設(shè)備的耐壓水平，就只需要做兩級保護，假如設(shè)備的耐壓水平較低，可能需要四級甚至更多級的保護。第四級保護其雷電通流容量不應(yīng)低于5KA。

前言

1 范圍

2 規(guī)范性引用文件

3 術(shù)語和定義

4 安全防范系統(tǒng)雷電防護基本要求

5 安全防范系統(tǒng)前端設(shè)備防直擊雷技術(shù)要求

6 安全防范系統(tǒng)電源線路雷電浪涌防護技術(shù)要求

7 安全防范系統(tǒng)信號線路雷電浪涌防護技術(shù)要求

8 安全防范系統(tǒng)的等電位連接與共用接地系統(tǒng)

9 安全防范系統(tǒng)用SPD的選型

10 安全防范系統(tǒng)雷電浪涌保護措施檢驗要求

附錄A （資料性附錄） 全國主要城市年平均雷暴日數(shù)統(tǒng)計表

附錄B （資料性附錄）建筑物雷電防護區(qū)（LPZ）的劃分2100433B

《安全防范系統(tǒng)雷電浪涌防護技術(shù)要求(GA/T 670-2006)》由中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。