電源防雷器

電源防雷器是浪湧保護器中最常用的一種，主要是針對電源系統所選用的浪湧保護。另外，還有網絡防雷器，信號防雷器，視頻防雷器，三合一防雷器等等。 ^[1] 

最原始的防雷器是羊角形間隙，出現於19世紀末期，用於架空輸電線路，防止雷擊損壞設備絕緣而造成停電，故稱"防雷器"。20世紀20年代,出現了鋁防雷器,氧化膜防雷器和丸式防雷器。30年代出現了管式防雷器。50年代出現了碳化硅防雷器。70年代又出現了金屬氧化物防雷器。現代高壓防雷器，不僅用於限制電力系統中因雷電引起的過電壓，也用於限制因系統操作產生的過電壓。1992年以來，以德、法為代表的工控標準35mm導軌卡接式可拔插SPD防雷模塊，開始大規模引進到中國，稍後以美、英為代表的一體化箱式電源防雷組合也進入了中國

電源防雷器包括電源防雷模塊、電源防雷箱、電源防雷插座等。

電源防雷模塊和電源防雷箱的區別在於體積大小不同，後者功能更加強大，且擁有雷電計數器等，但模塊比防雷箱更容易安裝且低廉。 ^[1] 

（1）開關型防雷器

其工作原理是當沒有瞬時過電壓時呈現為高阻抗，但一旦響應雷電瞬時過電壓時，其阻抗就突變為低值，允許雷電流通過。用作此類裝置時器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。

（2）限壓型防雷器

其工作原理是當沒有瞬時過電壓時為高阻抗，但隨電湧電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強烈非線性。用作此類裝置的器件有：氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等防雷器大多為限壓型。

（3）分流型或扼流型防雷器

分流型：與被保護的設備並聯，對雷電脈衝呈現為低阻抗，而對正常工作頻率呈現為高阻抗。

扼流型：與被保護的設備串聯，對雷電脈衝呈現為高阻抗，而對正常的工作頻率呈現為低阻抗。

用作此類裝置的器件有：扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等 ^[1]  。

一級防雷器：一般標稱在30KA以上。有開關型和限壓型。

二級防雷器：一般標稱在15--20KA之間。均為限壓型。

三級防雷器：一般標稱在5--10KA之間,均為限壓型。

防雷器是用來保護電力系統中各種電器設備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓衝擊而損壞的一種電器。防雷器的類型主要有保護間隙、閥型防雷器和氧化鋅防雷器。保護間隙主要用於限制大氣過電壓，一般用於配電系統、線路和變電所進線段保護。閥型防雷器與氧化鋅防雷器用於變電所和發電廠的保護，在500KV及以下系統主要用於限制大氣過電壓，在超高壓系統中還將用來限制內過電壓或作內過電壓的後備保護。 ^[2] 

首先要搞清楚自己的配電系統，是TT、TN還是IT系統？因為定了配電系統，我們才能確定單相，三相，接線方式等，以此選擇合適的防雷產品，我國多數配電系統都為TN-S方式。

防雷產品中的主要材料是氧化鋅壓敏電阻，其材料的品質和工藝水平的高低對產品遭受雷擊時是否能產生預期的保護作用有直接的影響，所以你在選擇防雷器時一定要了解廠家的壓敏電阻的來源。

標稱電壓Un：被保護系統的額定電壓相符，在信息技術系統中此參數表明了應該選用的保護器的類型，它標出交流或直流電壓的有效值。

最大持續工作電壓Uc：能長久施加在保護器的指定端，而不引起保護器特性變化和激活保護元件的最大電壓有效值。

標稱放電電流In：給保護器施加波形為8/20s的標準雷電波衝擊10次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峯值。

最大放電電流Imax：給保護器施加波形為8/20s的標準雷電波衝擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峯值。

電壓保護級別Up：保護器在下列測試中的最大值：1KV/s斜率的跳火電壓；額定放電電流的殘壓。

按照三級防雷保護原理，電源和設備所需要的保護措施被分為三個等級。在總配電櫃安裝第一級防雷器，選擇相對通流容量大的電源防雷器（Imax80KA~160KA視情況而定），然後在下屬的區域配電箱處安裝第二級電源防雷器（Imax40KA左右），最後在設備前端安裝第三級電源防雷器（Imax10KA-40KA）。 ^[3] 

防雷產品應當符合國務院氣象主管機構規定的使用要求。防雷產品應當由國務院氣象主管機構授權的檢測機構測試，測試合格並符合相關要求後方可投入使用。申請國務院氣象主管機構授權的防雷產品檢測機構,應當按照國家有關規定通過計量認證、獲得資格認可。

第一級防雷器可以對於直接雷擊電流進行泄放，或者當電源傳輸線路遭受直接雷擊時傳導的巨大能量進行泄放，對於有可能發生直接雷擊的地方，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餘電壓以及區內感應雷擊的防護設備，對於前級發生較大雷擊能量吸收時，仍有一部分對設備或第三級防雷器而言是相當巨大的能量會傳導過來，需要第二級防雷器進一步吸收。同時，經過第一級防雷器的傳輸線路也會感應雷擊電磁脈衝輻射LEMP，當線路足夠長感應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餘雷擊能量進行保護 ^[1]  。

目的是防止浪湧電壓直接從LPZ0區傳導進入LPZ1區，將數萬至數十萬伏的浪湧電壓限制到2500—3000V。

入户電力變壓器低壓側安裝的電源防雷器作為第一級保護時應為三相電壓開關型電源防雷器，其雷電通流量不應低於60KA。該級電源防雷器應是連接在用户供電系統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，要求的限制電壓小於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雷擊的大電流以及吸引高能量浪湧而設計的，可將大量的浪湧電流分流到大地。它們僅提供限制電壓（衝擊電流流過電源防雷器時，線路上出現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湧電流進行吸收，僅靠它們是不能完全保護供電系統內部的敏感用電設備的。

第一級電源防雷器可防範10/350μs、100KA的雷電波，達到IEC規定的最高防護標準。其技術參考為：雷電通流量大於或等於100KA（10/350μs）；殘壓值不大於2.5KV；響應時間小於或等於100ns。

目的是進一步將通過第一級防雷器的殘餘浪湧電壓的值限制到1500—2000V，對LPZ1—LPZ2實施等電位連接。

分配電櫃線路輸出的電源防雷器作為第二級保護時應為限壓型電源防雷器，其雷電流容量不應低於20KA，應安裝在向重要或敏感用電設備供電的分路配電處。這些電源防雷器對於通過了用户供電入口處浪湧放電器的剩餘浪湧能量進行更完善的吸收，對於瞬態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，要求的限制電壓應小於1200V，稱之為CLASS Ⅱ級電源防雷器。一般用户供電系統做到第二級保護就可以達到用電設備運行的要求了

第二級電源防雷器採用C類保護器進行相—中、相—地以及中—地的全模式保護，主要技術參數為：雷電通流容量大於或等於40KA（8/20μs）；殘壓峯值不大於1000V；響應時間不大於25ns。

目的是最終保護設備的手段，將殘餘浪湧電壓的值降低到1000V以內，使浪湧的能量不致損壞設備。

在電子信息設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為串聯式限壓型電源防雷器，其雷電通流容量不應低於10KA。

最後的防線可在用電設備內部電源部分採用一個內置式的電源防雷器，以達到完全消除微小的瞬態過電壓的目的。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，要求的限制電壓應小於1000V。對於一些特別重要或特別敏感的電子設備具備第三級保護是必要的，同時也可以保護用電設備免受系統內部產生的瞬態過電壓影響。

對於微波通信設備、移動機站通信設備及雷達設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。

根據被保護設備的耐壓等級，假如兩級防雷就可以做到限制電壓低於設備的耐壓水平，就只需要做兩級保護，假如設備的耐壓水平較低，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低於5KA。 ^[3] 

浪湧保護器採用35MM標準導軌安裝，對於固定式SPD，常規安裝應遵循下述步驟 ^[1]  ：

1）確定放電電流路徑

2）標記在設備終端引起的額外電壓降的導線，。

3）為避免不必要的感應迴路，應標記每一設備的 PE導體，

4）設備與SPD之間建立等電位連接。

5）要進行多級SPD的能量協調

為了限制安裝後的保護部分和不受保護的設備部分之間感應耦合，需進行一定測量。通過感應源與犧牲電路的分離、迴路角度的選擇和閉合迴路區域的限制能降低互感，當載流分量導線是閉合迴路的一部分時，由於此導線接近電路而使迴路和感應電壓而減少。

一般來説，將被保護導線和沒被保護的導線分開比較好，而且，應該與接地線分開。同時，為了避免動力電纜和通信電纜之間的瞬態正交耦合，應該進行必要的測量。

數據線：要求大於2.5mm²；當長度超過0.5米時要求大於4mm²。YD/T5098-1998。

電源線：相線截面積S≤16mm² 時，地線用S ；相線截面積16mm2≤S≤35mm² 時，地線用16mm² ；相線截面積S≥35mm²時，地線要求S/2 ；GB 50057第2.2.9條 ^[3]