防雷知識講座

雷害源分析及雷電防護概要

——SPD的選擇薛文安引言雷電是自然界的天氣現(xiàn)象，目前尚沒有辦法能消除和阻止雷擊放電—

危害最大的是對大地的雷閃。危害源主要是雷電流和雷電電磁脈沖。通信設備、無線電系統(tǒng)、監(jiān)控和儀表系統(tǒng)、計算機、電力電子系統(tǒng)等，其核心組件均為集成電路等微電子器件，對電磁脈沖（EMP）極為敏感，要求其電磁兼容（EMC）特性要好。EMP：（LEMP——雷電電磁脈沖SEMP——操作電磁脈沖ESD——靜電放電）本文旨在分析雷害源并作針對性防護。關于標準GB50057-1994建筑物防雷設計規(guī)范（2000.2010年版）GB50343—2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范GB/Z217132008低壓交流電源（不高于1000V）中的浪涌特性GB/T21714.1—2008/IEC62305-1雷電防護第1部分：總則GB/T21714.2—2008/IEC62305-2雷電防護第2部分：風險管理GB/T21714.3—2008/IEC62305-3雷電防護第3部分：建筑物的物理損壞和生命危險GB/T21714.4—2008/IEC62305-4雷電防護第4部分：建筑物內(nèi)電氣、電子系統(tǒng)DB29-58-2010雷電電磁脈沖建筑防護標準（天津市）－修訂版已完成IEC62305-2010/GB/T21714-2008各部分的關系EC62305-1雷電威脅EC62305-2雷電風險

LPLPSSPM雷電防護

EC62305-3EC62305-4防護措施雷擊事件

雷電流脈沖（iimp）雷電電磁脈沖（LEMP）雷電流——前沿非常徒后沿較長能量極高的脈沖電流波

LEMP——伴隨雷電流同時產(chǎn)生的輻射電磁（脈沖）場。雷電流與LEMP是伴隨的，在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換。雷電流和LEMP是雷擊放電事件的不同表現(xiàn)形式：雷電流是以“路”的形式出現(xiàn)

LEMP是以“場”的形式出現(xiàn)

雷電流和LEMP是產(chǎn)生危害的根本原因。不同雷擊點導致的損害和損失D1：生命體損傷D2：物體損害D3：LEMP導致內(nèi)部系統(tǒng)失效L1：人身生命損失L2：對公眾服務的損失L3：文化遺產(chǎn)的損失L4：經(jīng)濟損失雷電流波形IEC測試波形：雷電流：10/350μS、1/200μS、

0.25/100μS

雷電浪涌：8/20μS雷電流頻譜范圍：低頻電磁場測試雷電流參數(shù)1、圣薩瓦托山、（Berger，90次)

平均值：

T1=2-4μST2=10-100μS50%T2：≤75μS21次正閃：T2典型值230μS2、日本（3年間）記錄

T2平均值：50μS3、T2最大值為900μS

與一組雷電流參數(shù)值有關的序數(shù)，該組參數(shù)值與在自然界發(fā)生雷電時最大和最小設計值不被超出的概率有關。（注：雷電防護水平用于根據(jù)雷電流的一組相關參數(shù)值設計防雷措施）下附表3各LPL對應的雷電流參數(shù)最大值表4各LPL雷電流參數(shù)的最小值及其對應的滾球半徑雷電防護水平-LPL表3各

LPL對應的雷電流參數(shù)最大值首次正極性脈沖LPL電流參數(shù)符號單位IIIIIIIV峰值電流IkA200150100脈沖電荷C1007550單位能量105.62.5時間參數(shù)10/350首次負極性脈沖aLPL峰值電流IkA1007550平均陡度di/dtKA/1007550時間參數(shù)T1/T21/200表3各LPL對應的雷電流參數(shù)最大值后續(xù)脈沖LPL電流參數(shù)符號單位IIIIIIIV峰值電流IkA5037.5平均陡度200150100時間參數(shù)0.25/100長時間雷擊LPL電流參數(shù)符號單位IIIIIIIV長時間雷擊電荷C200150100時間參數(shù)s0.5雷閃LPL電流參數(shù)符號單位IIIIIIIV雷閃電荷C300225150a這種電流波形僅用于計算而非測試。表3續(xù)25參數(shù)符號單位LPLI

IIIIIIV最小峰值電流IkA351016滾球半徑rm20304560表4各LPL雷電流參數(shù)的最小值及其對應的滾球半徑雷電流參數(shù)在LPLI

IIIIIIV0.990.980.950.950.990.970.910.84下類范列內(nèi)的概率小于表3所示的最大值大于表4所示的最小值表5雷電流參數(shù)上下限值對應的概率LPLⅠ的防護概率是

98%；LPLⅡ的防護概率是

95%；LPLⅢ的防護概率是

86%；LPLⅣ

的防護概率是

79%；LPL是設計防雷措施（LPS、SPM）和風險評估的依據(jù)如：LPS的滾球半徑、接閃網(wǎng)格的尺寸、引下線根數(shù)和隔距、接地極長度和類型；SPM中SPD的通流量、位置、協(xié)調(diào)配合、連接導體等；磁屏蔽SF；等電位連接網(wǎng)絡的阻抗等都根據(jù)不同LPL要求LPS、SPM而不同LPLLPSSPMⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅣⅣⅣLPL與LPS、SPM的關系標準防雷分類依據(jù)GB50057-2010標準一建筑物重要性，使用性質(zhì)，發(fā)生雷擊的可能性和后果；

二、三類：預計年平均雷擊次數(shù)N=K*0.1Td*Ae二三標準LPL依據(jù)IEC62305標準Ⅰ根據(jù)LPL定義的一組雷電流參數(shù)和發(fā)生的概率。峰值電流I；電荷量Q；波形T1/T2：平均陡度di/dt；雷電流發(fā)生概率等ⅡⅢⅣIEC62305的LPL(LPS)與GB50057防雷分類的比較GB50057-2010標準的分類是根據(jù)建筑物需求分的，在二、三類建筑物中也引入年平均雷擊次數(shù)；IEC62305標準的分類是依據(jù)客觀的雷電特性、發(fā)生概率和建筑物自身的特性、雷電防護區(qū)等綜合因素雷電防護區(qū)LPZ雷電流參數(shù)參數(shù)超過列舉值雷擊的概率95%50%首次短雷擊后續(xù)短雷擊首次短雷擊后續(xù)短雷擊144.630125.5121240參數(shù)超過列舉值雷擊的概率11%4%1%首次短雷擊后續(xù)短雷擊首次短雷擊后續(xù)短雷擊首次短雷擊后續(xù)短雷擊1002515037.520050101001515020200統(tǒng)計值IEC62305雷電流的危害峰值電流（KA）200150100峰值電流概率1.4%4%11.8%T2概率1%1%1%組合概率≈0.1‰≈0.3‰≈1‰雷電流發(fā)生的概率：雷電流的危害雷擊中建筑物（構(gòu)筑物）S1和服務設施S3時會產(chǎn)生以下效應：——與有關、與半值時間T2有關雷電流的危害20mADZ當概率為1%時（200KA）首次短雷擊時后續(xù)短雷擊時地面反擊電壓U仍是一個脈沖擊電壓，這個電壓值是很高的。引下線周圍有很強的LEMP。LEMP的危害

雷電流通道周圍形成輻射電磁場（產(chǎn)生了LEMP），近場的影響主要是磁場。雷擊中建筑物（構(gòu)筑物）S2和服務設施S4鄰近區(qū)域時，也會產(chǎn)生LEMP。

LEMP通過耦合對敏感設備產(chǎn)生危害：LEMP的危害LEMP的危害主要為傳導耦合和輻射耦合：傳導耦合：

a）阻抗耦合b）靜電感應耦合c）電磁感應耦合d）電容耦合

輻射耦合：近場、遠場

雷電電磁脈沖的能量通過空間并以電磁場的形式耦合到潛在敏感設備。LEMP的危害近場：在回路中的感應電壓舉例：當概率為1%時首次后續(xù)首次后續(xù)首次后續(xù)LEMP的危害T1、T2區(qū)間的di/dt的比值LEMP的危害

在沒有任何屏蔽和浪涌保護的情況下，有95%概率發(fā)生雷擊電流值對供電回路或控制回路產(chǎn)生高達26.4KV（57.1KV）的感應浪涌電壓，足夠損壞電氣設備。而對信號、數(shù)據(jù)線路，7.92V（17.8V）和33V（72V）的感應浪涌電壓也足以干擾其設備的正常工作，使微電子設備永久損壞。LEMP的危害對元器件損壞門限電平退化電平運行紊亂（瞬時過電壓、能量）LEMP的危害磁場強度對計算機（微電子系統(tǒng)）的危害判據(jù)永久損壞：2.4高斯→191A/m誤動作：0.03高斯→2.39A/m磁感應強度B＝μH

其中：μ0

＝4π×10－7H/mH—磁場強度A/m

14KA雷電流產(chǎn)生的磁感應強度大于2.4高斯的距離≤12米，大于0.03高斯的距離≤1000米。

200KA雷電流產(chǎn)生的磁感應強度大于2.4高斯的距離≤180米，大于0.03高斯的距離≤14000米。

LEMP的危害遠場：

不同損害類型產(chǎn)生的損失類型和風險雷電綜合防護措施LPZ雷電防護系統(tǒng)（LPS）接閃器（針、網(wǎng)、帶）引下線共用接地裝置雷電防護LEMP防護系統(tǒng)（SPM）外部LPS內(nèi)部LPS電氣絕緣雷電等電位連接SPD合理布線隔離界面三維屏蔽體線纜屏蔽搭接網(wǎng)絡-接地母排雷電綜合防護——LPS雷電防護系統(tǒng)（LPS）——防止或減少實體損害

LPS主要的作用是針對極高能量的雷電流產(chǎn)生的損害，防止或減少實體的損害和生命損害。

LPS由外部LPS和內(nèi)部LPS組成。外部LPS——LPS截獲擊向建筑物的直擊雷（包括側(cè)擊雷）把雷電流從雷擊點引導到地并泄放入大地，要求不引起熱和機械損害，不產(chǎn)生危險火花觸發(fā)火災和爆炸。內(nèi)部LPS——避免由于雷電流在外部LPS或建筑物內(nèi)其他導電部件流動時，導致建筑物內(nèi)產(chǎn)生危險火花觸發(fā)火災和爆炸。外部LPS增加了被雷擊的概率增強了LEMP的強度。內(nèi)部LPS的防護措施說明：

1、部件之間的電氣絕緣：隔距S=(Ki/Km)*Kc*L

Ki與LPS類別有關

Km與絕緣材料有關

Kc

與引下線數(shù)目有關

2、雷電等電位連接：連接導體（在電氣不連續(xù)時）加裝SPD（在直接連接不可行時）

ISGs(SPD)（在直接連接不允許時）注：SPD用于內(nèi)部系統(tǒng)和線路中；ISGs的SPD用在煤氣管、水管橋接等處。結(jié)論：當電氣絕緣達不到要求時，再進行等電位連接。雷電綜合防護——SPMLEMP的提出：微電子技術(shù)的發(fā)展（電氣、電子系統(tǒng)）LEMP防護系統(tǒng)就是要對剩余的雷電流和感應產(chǎn)生的雷電流形成的浪涌和輻射的電磁場進行防護。LPMS通常稱為感應雷防護或內(nèi)部防雷。對建筑物和公共設施的理想防護應將受保護目標封閉在一個完善導電的適當厚度的接地的連續(xù)的屏蔽體內(nèi)。加裝SPD。設備之間等電位連接和接地。公共設施進入建筑物的進入點處和屏蔽體之間應提供足夠的等電位連接。以上措施組成LPZ合理布線。設備放置在電磁場強度最弱的地方。拆除冗余的任何金屬管線。防護只能達到接近理想狀態(tài)，因為在實踐中，建筑物和公共設施不可能完全封閉在連續(xù)的和/或足夠厚度的屏蔽體內(nèi)。具體問題具體分析。d僅采用協(xié)調(diào)配合好的浪涌保護器保護注：設備得到防線路導入電涌的保護，U2<<U0和I2<<I0，但不需防H0輻射磁場的保護）GB50057的圖6.2.2:防雷擊電磁脈沖就引用了此系列圖SPM完全的SPM僅采用“協(xié)調(diào)配合的SPD防護”的SPM從上圖可說明部分雷電流是來自于線路即S3（供電線或信號線）GB50057－2010中6.3.4、2引用的雷電流參量估算的公式是4.2.4－6式即S1，說明4.2.4－6式是由雷擊建筑物引起的。以上兩點是互相矛盾的。部分雷電流的來源（S1，S3？）屏蔽體的衰減系數(shù)曲線

可對線路采取措施：采用屏蔽線，穿鐵管，等電位連接等。屏蔽體內(nèi)部不同位置磁場強度SPM與LPS的關系LPS結(jié)構(gòu)確定了雷擊點、主泄流通道與被保護對象的關系雷擊概率P與雷擊點的高度（外部LPS－避雷針）平方成正比，即避雷針越高，遭受雷擊的概率越大。P=0.015TK1K2h2×10－4（次/年）

式中，

T

－

年雷暴次數(shù)（天/年）

K1

－落雷不均勻次數(shù)，易受雷擊建筑物

K1＝2.0K2

－建筑物材料影響系數(shù)，含金屬材料

K1＝1.5

h

－

避雷針的高度（m）被保護對象與雷電流泄放通道的關系：

被保護回路感應的電壓與主泄流通道（引下線）和被保護回路之間距

離成反比，即距離越近感應電壓越高。

被保護對象處的磁場強度與泄放通道之間的距離成反比，即距離越近磁場強度越強。SPM與LPS的關系LPS與LPMS共用自然構(gòu)件影響LPMS的功效

雷擊中建筑物的接閃器，作為共用自然構(gòu)件的引下線成為主泄放雷電流的通道，這會在引下線上產(chǎn)生很高的壓降并在引下線四周即在屏蔽體內(nèi)空間產(chǎn)生很強的磁場，越靠近引下線磁場越強。磁場在屏蔽內(nèi)傳播，反射條件滿足時也會產(chǎn)生振蕩和諧振。這樣屏蔽體內(nèi)電磁環(huán)境將會變惡劣，LPMS的屏蔽效能失去了作用。SPM與LPS的關系

LPMS對LPS結(jié)構(gòu)的要求要求外部LPS接閃器的高度越低越好，盡量降低建筑物、構(gòu)筑物遭雷擊的概率。LPS的主放電導體（引下線）不應穿透或埋入建筑物，LPS的屏蔽層與LPS的部件在公用接地裝置之上不應相連。如果LPS和LPMS共用自然構(gòu)件就應采用多根對稱的鋼筋作為引下線，以減小通過每根引下線雷電流的峰值，達到減少引下線的壓降并減小屏蔽體內(nèi)的磁場強度或為被保護對象建立第二層屏蔽層。減少等電位連接網(wǎng)的阻抗和共用接地裝置的阻抗，使雷電流和浪涌電流盡快的耗散。主泄放導體（引下線）接地點應盡量遠離等電位連接接地點接入公共接地裝置。SPD的定義SPD：Surgeprotectivedevice為限制瞬態(tài)過壓并轉(zhuǎn)移浪涌電流所用的器件，它至少含有一個非線性元件SPD的功用：SPD分流浪涌電流抑制浪涌電壓SPD的作用是將電氣、電子系統(tǒng)中的不能直接用導體進行等電位連接的帶電導體通過SPD進行瞬態(tài)準等電位連接SPD與屏蔽體和等電位連接構(gòu)筑雷電防護區(qū)（LPZ）

把進出屏蔽體的帶電導體（電源線、信號線）用SPD進行瞬態(tài)等電位連接。SPD與三維屏蔽體和等電位連接共同構(gòu)筑了LPZ，SPD是LPZ劃界的重要部件。SPD的比較SG——間隙放電型MOV——金屬氧化可變電阻TVS——瞬態(tài)抑制二極管SGMOVTVS通流量（KA）大中（0.1-100）小(0.5-5)泄電流無小很小續(xù)流有無無響應時間100ns25ns10ns寄生電容小大大電壓保護水平高，離散性大(2-4KV)中，（1.2-2.8KV）低，(0.6KV)老化現(xiàn)象有有漸進劣化無安全性電離時產(chǎn)生火花，有氣體有熱脫扣裝置安全遙控監(jiān)測接口無有有可靠性差（不穩(wěn)定）中高SPD的比較：SPD的選擇SPD的選擇（一）SPD的電壓保護水平

Up

Up—規(guī)定標稱放電電流（In）時的SPD兩端的殘壓相應的優(yōu)選值。Up必須小于或等于被保護設備的定額沖擊耐受電壓Uw.通常為

1.2Up≤UwSPD的有效保護電壓Upf＝Up+ΔU，ΔU為線路壓降。

低壓供電系統(tǒng)：Uw表征了系統(tǒng)耐受沖擊過電壓的絕緣性能。

通信線路和微電子器件：Up為工作電壓的2.5～3倍。

表1集成電路的沖擊耐受電壓集成電路沖擊位置沖擊耐受電壓（V)MC14880輸出端60MC14891輸入端22－24J274輸出～地22－24J275輸入～地31SPD有效電壓保護水平的選擇

IEC62305標準UP/F=Up+△UUD/F=max(Up,△U)UP/F≤UW(長度忽略)UP/F≤0.8UW

（l<10m)UP/F=(UW-Ui)/2（l>10m)

GB50057-2010標準UP/f=Up+△UUp/f=Up或Up/f=△UUP/f≤UW(有屏蔽l<5m,無屏蔽l<10m）UP/f≤(UW-Ui)/2（l>10m)UP/f≤UW/2（有屏蔽)設備位置電源處的設備配電線路和最后分支線路的設備用電設備特殊需要保護的設備耐沖擊電壓類別Ⅳ類Ⅲ類Ⅱ類Ⅰ類耐沖擊電壓額定值UW(KV)642.51.5Ⅰ類——含有電子電路的設備，如計算機、有電子程序控制的設備Ⅱ類——含家用電器和類似負荷Ⅲ類——如配電盤、斷路器，包括線路、母線、分線盒、開關、插座等固定裝置的布線系統(tǒng)，以及應用于工業(yè)的設備和永久接至固定裝置的固定安裝的電動機等的一些其他設備Ⅳ類——如電氣計量儀表、一次性過流保護設備、慮波器。建筑物內(nèi)220/320V配電系統(tǒng)中設備絕緣耐沖擊電壓額定值SPD的選擇SPD的選擇（二）SPD的放電電流當直擊雷擊中實體和線路（低壓系統(tǒng)、通信線路）應選Iimp(10/350μS)測試的SPD。在LPZ0B(LPZ1或更高的防護區(qū)）之內(nèi)的各種線路浪涌主要來自LEMP感應產(chǎn)生的，就應選用In（8/20μS）測試的SPD或用組合波（1.2/50μS，

8/20μS）測試的SPD。不同條件下低壓系統(tǒng)和通信線纜雷電流浪涌預計值（見下頁表格）

雷擊線路（低壓供電線路）S3雷電流的預期值

雷電流雙向分配，絕緣擊穿，50%泄入大地。假設供電線路為TN-C系統(tǒng):三相加中線。例如：每相的沖擊雷電流如下式：Iimp=0.5I/2mTN-C:m＝4;I＝200KAIimp=12.5KATN-S:m＝5;I＝200KAIimp=10KA

見62305－1表E.2和50057條文中的表5:預期雷擊的電涌電流.第一類防雷建筑雷電流為10KA.這就是4.2.3:2;可能還有4.2.4:8；4.3.7:4、5雷擊建筑物S1在引下線、接地裝置會產(chǎn)生高壓。采取內(nèi)部雷電防護系統(tǒng)（內(nèi)部LPS）來防護。內(nèi)部LPS的作用：防止由于雷電流流過外部LPS或建筑物的其他導電部件時在建筑物內(nèi)產(chǎn)生危險火花；外部LPS與內(nèi)部系統(tǒng)、外部導電部件和與建筑物連接的線路之間產(chǎn)生火花；防護措施：部件之間電氣絕緣（隔距S）；雷電等電位連接

1、第一類建筑物SPD，I類試驗（Iimp)的每一保護模式的沖擊電流值

Iimp=0.5I/nm（4.2.4－6）例：此時I取200KA，n＝3，m＝4，Iimp=8.33kA4.2.4的9、(11)

、

13和14條；2、第二類建筑物如標準中4.3.8的6、(7)、9；此時I取150KA3、第三類建筑物如標準中4.4.7的2、(3)、5

；此時I取100KA以上條文中都用到了4.2.4－6式雷擊建筑物S1雷電流的預期值（GB50057-2010標準）幾個關注的問題：因為50057要求Up<2.5kv,Iimp>12.5(10)KA給SPD的選擇提出了挑戰(zhàn)：12.5KA10/350us波形的雷電流是否具有比80KA8/20uS的波形的雷電流更大的破壞力？8081020200t(μs)I(kA)12.50

U1/U2=6.4～8（倍）而造成設備損壞的最終原因是高電壓擊穿，所以一般而言80KA8/20us的雷電流更容易擊穿電子設備，造成破壞和損失。

——比如用于摧毀敵方電子通信系統(tǒng)的電磁炸彈，其總的能量小于雷電，但其波形卻具有更加陡峭的上升沿，對設備破壞力極大，就是基于同樣的原理。uRLi

I級試驗的電涌保護器，是否等同于電壓開關型電涌保護器？

前者是試驗方法，后者是放電元件的結(jié)構(gòu)。雖然某些開關型電涌保護器可以承受I級試驗，但I級試驗的電涌保護器＝開關型電涌保護器不等同于也就是說，通過I級試驗（10/350us波形，雷電流峰值12.5KA）的SPD強調(diào)的是通過SPD的電荷量，即SPD本身承受大電流而不損壞的能力，而并非保護設備的能力而以前通常用于總配電的II級試驗（8/20us波形，雷電流峰值80～100KA）的SPD，則具有更加快速的響應。電壓開關型電涌保護器在使用中存在的隱患電壓開關型SPD通常采用氣體間隙作為雷電流的放電通道，采用可控硅的開關型器件承受功率很小，一般不能用于電源SPD。所以現(xiàn)在的電源類開關型SPD就是氣體間隙型SPD。使用氣體間隙作為放電通道存在如下問題：a、響應時間慢由于要電離空氣或其它氣體，需要更長的響應和導通時間，這時，入侵的雷電流早就越過SPD并可能到達和損壞后面的設備了。

——根據(jù)某些產(chǎn)品樣本顯示，其電壓開關型SPD的響應時間是1uS，以雷電波150m/uS的傳輸速度，將損壞后續(xù)設備，并使第一級SPD旁路了。b、有電弧產(chǎn)生

對于空氣間隙型的產(chǎn)品而言，將不可避免地出現(xiàn)電弧溢出，這對于附近的其它電氣設備而言是危險的。

c、沒有損壞指示間隙型SPD沒有損壞指示，這就造成今后維護不便，安裝后沒有專門設備無法檢測是否還可以起到作用。d.存在續(xù)流問題

所謂開關型就是相當于一個開關，當其導通時具有很低的電阻，相當于瞬時短路，見下圖

由于工頻電壓時刻作用于線路和SPD之上，可能造成續(xù)流不能斷開，引起跳閘甚至引發(fā)火災。由于續(xù)流和保護電壓是一對矛盾，為避免續(xù)流間隙型SPD一般Up就非常大。為降低Up增加一些附屬裝置，可降低Up至2.5kV以下。但是仍然無法解決a、b、c、d所述問題，而且附屬裝置本身容易損壞。結(jié)論In值(8/20)的選擇——在實際使用中，用等于預期雷電流值選擇SPD是不合理的，實際安裝后，由于浪涌反復、長期出現(xiàn)，SPD將很快損壞。系統(tǒng)將很快處于沒有SPD保護的狀態(tài)；——SPD的通流量是對抗其劣化的儲備所以SPD，特別是II級試驗的SPD，其選擇值不能等同于預期雷電流的大小，應超過預期雷電流一定的量值，否則不僅不安全，而且后期維護成本太高。In值的選擇（例如In=20KA

的SPD，經(jīng)受20KA的沖擊電流20次損壞；若In=80KA的SPD，經(jīng)受20KA沖擊可能為3000次）作為后備保護的斷路器和熔斷器等器件，由于基本不存在劣化問題，只要能夠通過預期雷電流就可以了。（參見IEC62305－4附錄D）按照50057－2010版新規(guī)范選擇SPD的難點

從上所述可以看出，由于規(guī)范強調(diào)了對雷電流的直接侵入的防范，處于總電源的SPD應能夠通過I級試驗是強條，但在實際使用通過I級試驗的開關型SPD時，如上所述，存在很大的使用風險，并且，由于氣體間隙型的SPD響應速度慢的缺陷，使其難以保護設備承受來自空間的雷擊電磁場的沖擊。這是規(guī)范給我們防雷實踐者提出的新課題。解決之道：1.可通過I級和II級實驗的MOV產(chǎn)品通過試驗和國家雷電實驗室的測試，證明CPM-R100T可以滿足上述要求，限壓型，響應速度可達到25ns，快于開關型4－10倍可以同時通過II級實驗In＝100kA8/20us和I級實驗Iimp＝15kA10/350usUp小于2.4KV的測試。沒有續(xù)流沒有電弧產(chǎn)生具有損壞指示解決之道：2.可通過I級和II級實驗的組合型產(chǎn)品為取得更高的通流量（10/350us）和更低的Up值，同時能夠避免開關型SPD響應速度慢，電弧溢出等問題，開發(fā)了開關型與限壓型組合的新型SPD：CPM-K100,其特點為：響應速度與限壓型相同，達25ns;

沖擊電流Iimp可達40KA（10/350us）限制電壓Up可達1.5kV

限壓器件具有損壞指示沒有電弧溢出無續(xù)流解決之道：3.可通過I級實驗的電子觸發(fā)的氣體間歇開關型產(chǎn)品響應速度：1μs，I級實驗Iimp＞15kA10/350usUp小于1KV的測試。解決之道：4.可通過I級實驗的雙端口組合型產(chǎn)品可以同時通過II級實驗In＝100kA8/20us和I級實驗Iimp＝15kA10/350us。Up小于800V的測試。響應速度可達到10ns，SPD的選擇SPD的選擇（四）

SPD的響應時間tA

tA是SPD選擇時的一個重要參數(shù)，特別是在信號線路中更為關鍵。

常用的SPD響應時間開關型（SG）的為100ns，限壓型（MOV）為25ns，TVS為10ns。通常SG、MOV的SPD只用于低壓供電線路中。貼近電子設備在信號線路中的SPD應選取tA更小的TVS或其他半導體抑制器件，（例如雪崩二極管SAS）。SPD的響應時間在級間配合中也很重要，現(xiàn)有很多標準規(guī)定第一級開關型SPD與第二級限壓型SPD的間距大于10m來保證在浪涌傳到第二級之前第一級必須導通放電，否則第二級將承受全部的浪涌。

信號SPD的選擇SPD的選擇（五）信號SPD的選擇根據(jù)：防護等級、工作頻率范圍、接口形式、傳輸速率、功率選用原則：插入損耗小、電壓駐波比小、頻率特性采用通流量適配SPD，必要時選擇SPD組。

信號SPD一般安裝于設備前端。可在線檢測型信號SPD——CPI。SPD的安裝SPD的安裝（一）SPD的安裝位置

MB、SB、SA——浪涌來源于外部貼近被保護設備前——最有效在總電源輸入端——最經(jīng)濟在LPZ的分界處——最可靠

GB50057-2010標準：SPD的選擇類型按標準6.4.5（第4章的規(guī)定）

后附：圖D1

J1.2-5（p92）的注解5－Ⅰ級實驗的浪涌保護器。而62305－4的圖D.1的注解5－Ⅰ或Ⅱ類實驗的浪涌保護器IEC62305標準：1）在建筑物入口處（LPZ1邊界，MB上）LPZ0A-LPZ1邊界用(Iimp)一類測試的SPDLPZ0B-LPZ1邊界用(In)二類測試的SPD2)靠近被保護設備（LPZ2，SB,SA上）用(In)二類測試的SPD用三類組合型Uoc測試的SPD注：SPD靠近建筑物外線入口，SPD保護的設備數(shù)量多（經(jīng)濟效益）

SPD靠近被保護設備，則保護設備效果好（技術(shù)得益）

SPD的協(xié)調(diào)配合（上、下游、設備之間）

SPD的安裝SPD的安裝(二）振蕩保護距離lpo

當SPD與被保護設備間線路太長，傳播中浪涌會產(chǎn)生振蕩。最嚴酷時設備終端過電壓為2Up。2Up可能會大于Uw。

為了使設備終端過電壓仍小于Uw就要限制SPD到設備間線路最大的長度，這個長度就是振蕩保護距離lpo。

當Upf＜Uw/2時,lpo可以無限長；

當Upf＞Uw/2時，lpo＝〔Uw-Upf〕/K(m)；其中K=25(V/m)SPD的安裝SPD的安裝(三）感應保護距離lpi

感應保護距離lpi是SPD與被保護設備間的最大長度，保證其感應過電壓加上Up小于設備的Uw。

lpi的估算公式：

lpi＝〔Uw-Upf〕/h(m)h=300K1×K2×K3（V/m）

雷擊建筑物附近；

h=30000K0×K2×K3（V/m）雷擊中建筑物；K1：LPZ0-LPZ1界面LPS或其他空間屏蔽；K2：LPZ1-LPZ2或更高界面的空間屏蔽；K3：內(nèi)部布線的特性；K0：

LPZ0-LPZ1界面LPS屏蔽；K0：＝0.5×W0.5W為柵格寬度；K0=KC

無柵格時：KC分流系數(shù)。電源第一級SPD選擇SPD的安裝(四）有關標準要求：GB50057-94（2010年版）：LPZ0-LPZ1，選用≥12.5KA（10/350μS）或按計算值選擇。GB50343-2004：20KA（10/350μS）或80KA（8/20μS）IEC62305:在LPZ0B區(qū)之內(nèi)考慮感應浪涌用8/20μS；在MB，可選10/350μS或8/20μS（根據(jù)能量）；YD1235.1-2（2002）：在相線與PE線間不準選用開關型SPD（SG）（10/350μS）。FAA-STD-19D：空管中心、MB選用≥80KA（8/20μS）AS1768-1991、NZS1768-1999：架空線引入，低阻抗負載20KA（8/20μS），高暴露環(huán)境70KA（8/20μS）我國電力、鐵路：選用8/20μS。日本、法國、英國、韓國：選用8/20μS。10/350μS用于：防直擊雷——等電位連接、架空線路LPZ0A-LPZ1區(qū)的界面。電源第一級SPD選擇10/350μS與8/20μS的等效換算能量相等：4.18倍近似線性計算：