SPD保护模式和安装要求

（1）安装ＳＰＤ（电涌保护器）之后，在无电涌发生时，ＳＰＤ不应对电气（电子）系统正常运行产生影响；

　　（2）在有电涌发生的情况下，ＳＰＤ能承受预期通过的雷电流而不损坏，并能箝制电涌电压和分走电涌电流；

　　（3）在电涌电流通过后，ＳＰＤ应迅速恢复高阻状态，切断工频续流。

2 ＳＰＤ结构类型选择

（1）建筑物内入口级宜选开关型ＳＰＤ；

　　（2）入口级以后级宜选电压限压型ＳＰＤ；

　　（3）也可选择内装单级或已配合好的多级ＳＰＤ模块及辅助机构的ＳＰＤ箱。

3 ＳＰＤ基本保护模式

（1）三相ＳＰＤ基本保护模式

　　共模保护（见图1）：ＳＰＤ接在（Ｌ－ＰＥ）间、（Ｎ－ＰＥ）间，线路与设备内电路和器件对地绝缘。

　　差模保护（见图2）：ＳＰＤ接在（Ｌ－Ｎ）间、（Ｌ－Ｌ）间，保护设备两个输入端之间的电路与器件。差模保护很少单独用，一般用在“３＋１”或“２＋１”保护。

　　全模保护（见图3）：既有共模保护又有差模保护：（Ｌ－ＰＥ）间、（Ｎ－ＰＥ）间、（Ｌ－Ｌ）间、（Ｌ－Ｎ）间，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。

　　共差模保护：对ＴＴ、ＴＮ配电系统所要求的相线、零线、零线对地及相线对零线的共模、差模进行全方位保护，用于Ｂ、Ｃ、Ｄ级电涌保护。

（2）单相ＳＰＤ基本保护模式

　　多用在插座对路（如图４~图６所示）。

4 “３＋１”ＳＰＤ保护

在３根Ｌ（相线）和Ｎ（中性线）之间（Ｌ－Ｎ）安装３个相同的限压型ＳＰＤ，同时Ｎ（中性线）与ＰＥ（保护线）之间（Ｎ－ＰＥ）安装１个开关型ＳＰＤ。多用在ＴＴ系统，或在３根Ｌ（相线）和ＰＥ（中性线）之间安装３个相同的开关型ＳＰＤ，作电源线与中性线之间的差模保护。同时Ｎ（中性线）与ＰＥ（保护线）之间安装１个限压型ＳＰＤ，多用在ＴＮ系统。

　　缺陷：电压抑制水平失真；响应时间不匹配；续流问题存在安全隐患。

　　应用范围：目前我国多用这种保护模式，特别适于ＴＴ系统。

　　有专家认为：ＴＮ和ＩＴ系统中也可安装选用“３＋１”ＳＰＤ保护模式（接线图见图7）。

5 共差模ＳＰＤ保护（见图8、图9）

可以对ＴＴ和ＩＮ－Ｓ系统的Ｌ—ＰＥ、Ｎ—ＰＥ间，及Ｌ—Ｎ间的共模、差模进行全方位保护。用于ＳＰＤ的Ｂ、Ｃ、Ｄ级防护的电网干扰较严重场所，能有效抑制电网中的尖峰干扰及感应雷电流。这是一种比较实用的ＳＰＤ保护模式。

6 ＴＴ系统ＳＰＤ的安装

（1）ＳＰＤ在ＲＣＤ下游

　　图１０中所示ＴＴ系统中ＳＰＤ在ＲＣＤ下游的“４＋０”共模保护适用于两种情况：

　　①１０ｋＶ电网接地型式为小电流接地系统，为中小城市、小容量配电系统，多为架空线路。接地故障电流＜５００Ａ；

　　②１０ｋＶ电网接地型式为大电流接地系统，为大城市、大容量配电系统，多为埋地电缆线路，接地故障电流＞５００Ａ.变电所保护接地与低压工作接地分开设置。

　　ＳＰＤ在ＲＣＤ的下游安装时，Ｕｃ≥１．５５Ｕｏ，安装形式为Ｌ－ＰＥ和Ｎ－ＰＥ，４只ＳＰＤ均为限压型。

　　ＳＰＤ在ＲＣＤ的下游安装，线路感应产生的电磁雷电脉冲过电压将通过Ｌ线和Ｎ线传到到建筑物电气装置中，通过４只限压型ＳＰＤ泄压入地（ＰＥ线）。

　　但该接线形式有以下缺点：在对ＳＰＤ施加正常电压时，会有微量泄漏电流产生，长时间后，泄露电流会逐渐增大，造成ＳＰＤ短路失效，若建筑物内无良好的等电位联结，会使ＰＥ线带电，引起间接接触电击事故。

（2）ＳＰＤ在ＲＣＤ上游

　　图１１所示ＴＴ系统中ＤＰＤ在ＲＣＤ上游的“３＋１”保护适用以下情况：

　　１０ｋＶ电网接地型式为大电流接地系统：为大城市、大容量配电系统，多为埋地电缆线路，接地故障电流＞５００Ａ.变电所处保护接地与低压工作接地共设。

　　ＳＰＤ在ＲＣＤ的上游安装，避免了电涌电流导致ＲＣＤ误动作造成系统断电，实现间接接触保护。限压型ＳＰＤ接在Ｌ线与Ｎ线间，短路电流由Ｌ线、Ｎ线的导线电阻确定，足以使电气装置电源进线端的过电流保护器（ＦＵ或ＱＦ）动作。在Ｎ线、ＰＥ线之间应接入开关型ＳＰＤ，可避免Ｎ线电位升高。

　　ＳＰＤ在ＲＣＤ的上游安装时，采用“３＋１”形式，即Ｌ－Ｎ和Ｎ－ＰＥ，Ｕｃ≥１．１５Ｕｏ（注：２２０/３８０Ｖ三相系统中Ｕｏ＝２２０Ｖ）。装于Ｌ－Ｎ间的３只ＳＰＤ为限压型，装于Ｎ－ＰＥ间的ＳＰＤ为间隙型（开关型）。

　　这种接线形式克服了图８中线路缺点：ＳＰＤ的失效，不会导致相线Ｌ接ＰＥ地线，只会导致相线Ｌ与中性线Ｎ短接，发生单相短路，上游保护装置（ＦＵ或ＱＦ）迅速切断短路线路。ＲＣＤ装在ＳＰＤ下游，雷电脉冲电流不经过ＲＣＤ的零序电流互感器，不会引起ＲＣＤ误动作。

（3）道路照明线路宜采用ＴＴ系统ＤＰＳ“３＋１”保护模式

　　ＴＴ系统中应安装漏电保护器。道路照明、公路照明等较长供电线路的室外照明，宜采用ＴＴ系统ＤＰＳ“３＋１”保护模式。

7 ＴＮ系统ＳＰＤ安装

电子信息系统机房低压配电系统的接地型式应为ＴＮ－Ｃ－Ｓ或ＴＮ－Ｓ，并应做等电位联结。

（1）ＴＮ－Ｓ系统ＳＰＤ安装

　　在ＴＮ－Ｓ系统内，ＰＥ线和Ｎ线被分为两根线，ＰＥ线平时不通过电流，也不带电位。它只在发生接地故障时通过故障电流，因此电气装置的外露导电部分对地平时几乎不带电位，比较安全，但它需在回路的全长多敷用一根导线。

　　对ＴＮ－Ｓ系统，由于ＰＥ和Ｎ是在变电所连接的，变电所至低压电气装置的线路有可能受到感应雷的侵袭，因此相线和ＰＥ线、Ｎ线和ＰＥ线间都要安装ＳＰＤ。

　　在设有变电所的建筑物内适合ＴＮ－Ｓ系统。特别是在爆炸危险场所，为避免电火花的发生，更宜采用ＴＮ－Ｓ系统。

　　景观照明、喷泉照明、广场照明、广告照明等，宜用ＴＴ系统，ＤＰＳ安装位置如图１２、图１３所示。

（2）ＴＮ－Ｓ－Ｃ系统ＳＰＤ安装（见图14）

　　当１０/０．４ｋＶ变电所与低压电气装置不在同一建筑物内时，若电气装置采用ＴＮ系统，通常采用ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统，而不采用ＴＮ－Ｓ系统。

　　采用ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统的“地”即设备金属外壳，都直接连到ＰＥ线，ＰＥ线压降很小，所以ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统和ＴＮ－Ｓ系统一样都能使各信息设备取得比较均等的参考电位而减少干扰。ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统内的Ｎ和ＰＥ线是在低压电源进线处才分开，不像ＴＮ－Ｓ系统在变电所出线处就分开，所以在建筑物内ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统Ｎ对ＰＥ线的电位差或共模电压小于ＴＮ－Ｓ系统。因此，对信息技术设备的抗共模电压干扰而言，ＴＮ－Ｃ－Ｓ优于ＴＮ－Ｓ系统。

8 ＩＴ系统ＳＰＤ安装（见图15、图16）

　　ＩＴ系统内电源与地绝缘或一点经阻抗接地，电气装置外露可导电部分则接地。

　　ＩＴ系统在发生一个接地故障时，不具备故障电流返回电源的通路，故障电流仅为非故障相的对地电容电流，其值甚小，因此对地故障电压很低，不致引发事故。

　　ＩＴ系统可分为引出中性线和不引出中性线两种：不引出中性线时只能提供３８０Ｖ电源，线路中无工作零线，适于三相对称负载，加上其故障防护和维护管理较复杂，因此使用受到一定。

　　ＩＴ系统引出中性线后，可提供３８０/２２０Ｖ电源。其防雷保护需在负载输入侧做一接地体，作为系统防雷保护地。

　　ＩＴ系统防雷保护需在电源侧做一接地体，常用于医疗设备（配置专用ＩＴ变压器）供电，作为系统防雷保护地。也用于电力炼钢、煤矿等对安全保护要求较高的行业。

　　由于历史原因，少数城市仍采用ＩＴ系统进行城市道路照明供电。

9 ＳＰＤ后备保护

为防止并联安装在电源线路的ＳＰＤ失效后造成故障短路，需在ＳＤＰ前安装过电流保护装置作为后备保护。常用后备保护器件有熔断器、空气断路器和漏电断路器等。过电流保护器不应在ＳＰＤ允许通过的最大雷电流下开断，但应能开断该点工频短路电流，并满足主电路的过电流保护器级间配合要求。

（1）熔断器ＲＣＤ后备保护

　　ＲＣＤ选用：ＲＣＤ额定电流＞被保护系统正常运行电流，ＲＣＤ额定电流＜主控开关额定电流；　

　　特点：尺寸较小，残压低，价格较便宜；熔断后必须更换熔断体；保护功能单一，只有一段过电流反时限特性，过载、短路和接地故障都用此防护；不能实现遥控。

　　ＲＣＤ后备保护宜采用熔断器（见表1、表2）。

　　国内某公司使用手册中推荐的熔断器规格：

　　第一级ＳＰＤ为开关型１５ｋＡ，１０/３５０，熔断器为６３Ａ；

　　第二级ＳＰＤ为限压型４０ｋＡ，８/２０，熔断器为３２Ａ；

　　第三级ＳＰＤ为限压型１０ｋＡ，８/２０，熔断器为１６Ａ；

　　断路器选择Ｃ脱扣曲线。

（2）空气断路器后备保护

　　残压高；故障断开后可以手操复位，不必更换器件；有长延时和瞬时电流脱扣器两段保护功能，分别作为过载和短路防护用；上下级非选择型断路器间难以实现选择性切断；在相同冲击放电电流情况下，断路器比熔断器作后备保护器总电压保护水平略微偏高；具有智能带电操机构的断路器，可实现遥控、遥信；价格略高；部分断路器分断能力较小。

　　空气断路器应选延迟型，Ｃ脱扣曲线；与主电路断路器配合。ＳＰＤ厂家应提出此后备保护的要求。

（3）在“３＋１”模式下作“Ｎ—ＰＥ”保护时，无须后备保护。

（4）低压配电系统ＳＰＤ的后备保护，前级保护宜采用断路器，后级保护宜采用熔断器。

10 ＳＰＤ的安装使用

（1）ＳＰＤ多级安装

　　根据设备安装条件和设备本身性能，如果安装一级ＳＰＤ就能满足保护设备效果，可以只安装一级ＳＰＤ.否则应安装多级（三级或四级）ＳＰＤ，逐步降低雷电压、雷电流，达到保护设备目的。ＳＰＤ宜装设在有隔仓或隔板的配电柜内。配电箱内安装有困难时，可在配电箱近旁设置电涌保护箱。

（2）ＳＰＤ安装位置

　　ＳＰＤ一般安装在各防雷区界面处，如：

　　第一级：ＳＰＤ安装在ＰＺ０Ａ区或ＬＰＺ０Ｂ区与ＬＰＺ１区界面，一般在总配电柜（箱）。安装开关型ＳＰＤ，标称放电电流Ｉｎ≥６５ｋＡ（１０/３５０μｓ波形）。也可安装标称放电电流Ｉｎ≥８０ｋＡ（８/２０μｓ波形）的限压型ＳＰＤ；

　　第二级：ＳＰＤ在ＬＰＺ１区与ＬＰＺ２区交界处，一般在分配电柜。安装限压型ＳＰＤ，标称放电电流Ｉｎ≥４０ｋＡ（８/２０μｓ波形），主要防护８/２０μｓ模拟雷电流；

　　第三级：ＳＰＤ安装在机房前配电箱或住宅配电箱输出端。安装限压型ＳＰＤ，标称放电电流Ｉｎ≥２０ｋＡ（８/２０μｓ波形），削弱８/２０μｓ模拟雷电流。

　　第四级ＳＰＤ安装在被保护设备前。再弱８/２０μｓ模拟雷电流，使之在被保护设备安全承受范围内。

　　一般三级ＳＰＤ三级防护即可满足倍保护设备防雷保护要求，必要时采用四级ＳＰＤ放防雷保护。总之，以达到被保护设备防雷保护要求为准。

（3）ＳＰＤ间的配合

　　通过各级ＳＰＤ电压值的逐级控制，最终将过电压值在设备允许范围内。

（4）ＳＰＤ电气连接

　　ＳＰＤ连接导线应短而直，长度宜≤０．５ｍ，否则必须使用凯文方式（Ｖ型）连接。

　　开关型ＳＰＤ与限电压ＳＰＤ之间的线路，长度宜≥１０ｍ.安装退耦器件后，无距离要求。

　　限压型ＳＰＤ间的线路长度宜≥５ｍ.安装退耦器件后，无距离要求。

　　ＳＰＤ与被保护设备距离≤３０ｍ，否则应加装一级ＳＰＤ；

　　ＳＰＤ接地线的长度＜１ｍ，并就近接地；

　　输入线和输出线距离尽可能远，已保护线路和未保护电路（包括接地线），严禁近距离平行布放，须有一定空间距离或通过屏蔽装置进行隔离，防止线路感应雷电电涌电压效应；

　　信号线宜用屏蔽线并良好接地，避免信号线或感应形成环路；

　　信号线尽量不与电源线平行布线。若信号线与电源线平行布设，间距宜≥０．５ｍ；

　　安装气体间隙ＳＰＤ时，应注意厂家对ＳＰＤ的机械固定、与器壁间的距离、绝缘和阻燃的要求；

　　信号线路优先采用光纤线路。

（5）接地和等电位联结

　　ＳＰＤ的接地线必须和设备的接地或系统保护接地可靠连接，便于泄放雷电流。

（6）ＳＰＤ对ＲＣＤ的要求

　　电涌保护器安装在ＲＣＤ后面，在脉冲电流泄放时，所选用的ＲＣＤ应保证不会动作脱扣