5.4.1 室外進、出電子信息系統(tǒng)機房的電源線路不宜采用架空線路。
5.4.2 電子信息系統(tǒng)設備由TN交流配電系統(tǒng)供電時，從建筑物內(nèi)總配電柜(箱)開始引出的配電線路必須采用TN-S系統(tǒng)的接地形式。
5.4.3 電源線路浪涌保護器的選擇應符合下列規(guī)定：
1 配電系統(tǒng)中設備的耐沖擊電壓額定值Uw可按表5.4.3-1規(guī)定選用。
表5.4.3-1 220V／380V三相配電系統(tǒng)中各種設備耐沖擊電壓額定值Uw
2 浪涌保護器的最大持續(xù)工作電壓Uc不應低于表5.4.3-2規(guī)定的值。
表5.4.3-2 浪涌保護器的最小Uc值
注：1 標有*的值是故障下最壞的情況，所以不需計及15％的允許誤差；
2 U0是低壓系統(tǒng)相線對中性線的標稱電壓，即相電壓220V；
3 此表適用于符合現(xiàn)行國家標準《低壓電涌保護器(SPD)第1部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器 性能要求和試驗方法》GB 18802．1的浪涌保護器產(chǎn)品。
3 進入建筑物的交流供電線路，在線路的總配電箱等LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)交界處，應設置Ⅰ類試驗的浪涌保護器或Ⅱ類試驗的浪涌保護器作為第一級保護；在配電線路分配電箱、電子設備機房配電箱等后續(xù)防護區(qū)交界處，可設置Ⅱ類或Ⅲ類試驗的浪涌保護器作為后級保護；特殊重要的電子信息設備電源端口可安裝Ⅱ類或Ⅲ類試驗的浪涌保護器作為精細保護(圖5.4.3-1)。使用直流電源的信息設備，視其工作電壓要求，宜安裝適配的直流電源線路浪涌保護器。
4 浪涌保護器設置級數(shù)應綜合考慮保護距離、浪涌保護器連接導線長度、被保護設備耐沖擊電壓額定值Uw等因素。各級浪涌保護器應能承受在安裝點上預計的放電電流，其有效保護水平Up／f應小于相應類別設備的Uw。
5 LPZ0和LPZ1界面處每條電源線路的浪涌保護器的沖擊電流Iimp，當采用非屏蔽線纜時按公式(5.4.3-1)估算確定；當采用屏蔽線纜時按公式(5.4.3-2)估算確定；當無法計算確定時應取Iimp大于或等于12.5kA。
式中：I——雷電流，按本規(guī)范附錄C確定(kA)；
n1——埋地金屬管、電源及信號線纜的總數(shù)目；
n2——架空金屬管、電源及信號線纜的總數(shù)目；
m——每一線纜內(nèi)導線的總數(shù)目；
Rs——屏蔽層每千米的電阻(Ω／km)；
Rc——芯線每千米的電阻(Ω／km)。
6 當電壓開關型浪涌保護器至限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于10m、限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于5m時，在兩級浪涌保護器之間應加裝退耦裝置。當浪涌保護器具有能量自動配合功能時，浪涌保護器之間的線路長度不受限制。浪涌保護器應有過電流保護裝置和劣化顯示功能。
圖5.4.3-1 TN-S系統(tǒng)的配電線路浪涌保護器安裝位置示意圖
—空氣斷路器；
—浪涌保護器；
—退耦器件；
—等電位接地端子板；
1—總等電位接地端子板；2—樓層等電位接地端子板；3、4—局部等電位接地端子板
7 按本規(guī)范第4.2節(jié)或4.3節(jié)確定雷電防護等級時，用于電源線路的浪涌保護器的沖擊電流和標稱放電電流參數(shù)推薦值宜符合表5.4.3-3規(guī)定。
表5.4.3-3 電源線路浪涌保護器沖擊電流和標稱放電電流參數(shù)推薦值
注：SPD分級應根據(jù)保護距離、SPD連接導線長度、被保護設備耐沖擊電壓額定值Uw等因素確定。
8 電源線路浪涌保護器在各個位置安裝時，浪涌保護器的連接導線應短直，其總長度不宜大于0.5m。有效保護水平Up／f應小于設備耐沖擊電壓額定值Uw(圖5.4.3-2)。
9 電源線路浪涌保護器安裝位置與被保護設備間的線路長度大于10m且有效保護水平大于Uw／2時，應按公式(5.4.3-3)和公式(5.4.3-4)估算振蕩保護距離Lpo；當建筑物位于多雷區(qū)或強雷區(qū)且沒有線路屏蔽措施時，應按公式(5.4.3-5)和公式(5.4.3-6)估算感應保護距離Lpi。
式中： Uw——設備耐沖擊電壓額定值；
Up／f——有效保護水平，即連接導線的感應電壓降與浪涌保護器的Up之和；
Ks1、Ks2、Ks3——本規(guī)范附錄B第B.5.14條中給出的因子。
圖5.4.3-2 相線與等電位連接帶之間的電壓
10 入戶處第一級電源浪涌保護器與被保護設備間的線路長度大于Lpo或Lpi值時，應在配電線路的分配電箱處或在被保護設備處增設浪涌保護器。當分配電箱處電源浪涌保護器與被保護設備間的線路長度大于Lpo或Lpi值時，應在被保護設備處增設浪涌保護器。被保護的電子信息設備處增設浪涌保護器時，Up應小于設備耐沖擊電壓額定值Uw，宜留有20％裕量。在一條線路上設置多級浪涌保護器時應考慮他們之間的能量協(xié)調(diào)配合。
5.4.4 信號線路浪涌保護器的選擇應符合下列規(guī)定：
1 電子信息系統(tǒng)信號線路浪涌保護器應根據(jù)線路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式和特性阻抗等參數(shù)，選擇插入損耗小、分布電容小、并與縱向平衡、近端串擾指標適配的浪涌保護器。Uc應大于線路上的最大工作電壓1.2倍，Up應低于被保護設備的耐沖擊電壓額定值Uw。
2 電子信息系統(tǒng)信號線路浪涌保護器宜設置在雷電防護區(qū)界面處(圖5.4.4)。根據(jù)雷電過電壓、過電流幅值和設備端口耐沖擊電壓額定值，可設單級浪涌保護器，也可設能量配合的多級浪涌保護器。
圖5.4.4 信號線路浪涌保護器的設置
(d)-雷電防護區(qū)邊界的等電位連接端子板；(m、n、o)-符合Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ類試驗要求的電源浪涌保護器；(f)-信號接口；(p)-接地線；(g)-電源接口；LPZ-雷電防護區(qū)；(h)-信號線路或網(wǎng)絡；Ipc-部分雷電流；(j、k、l)-不同防雷區(qū)邊界的信號線路浪涌保護器；IB-直擊雷電流
3 信號線路浪涌保護器的參數(shù)宜符合表5.4.4的規(guī)定。
表5.4.4 信號線路浪涌保護器的參數(shù)推薦值
注：1 SPD(j、k、l)見本規(guī)范圖5.4.4；
2 浪涌范圍為最小的耐受要求，可能設備本身具備LPZ2／3欄標注的耐受能力；
3 B2、C1、C2、D1等是本規(guī)范附錄E規(guī)定的信號線路浪涌保護器沖擊試驗類型。
5.4.5 天饋線路浪涌保護器的選擇應符合下列規(guī)定：
1 天線應置于直擊雷防護區(qū)(LPZ0B)內(nèi)。
2 應根據(jù)被保護設備的工作頻率、平均輸出功率、連接器形式及特性阻抗等參數(shù)選用插入損耗小，電壓駐波比小，適配的天饋線路浪涌保護器。
3 天饋線路浪涌保護器應安裝在收／發(fā)通信設備的射頻出、入端口處。其參數(shù)應符合表5.4.5規(guī)定。
表5.4.5 天饋線路浪涌保護器的主要技術參數(shù)推薦表
4 具有多副天線的天饋傳輸系統(tǒng)，每副天線應安裝適配的天饋線路浪涌保護器。當天饋傳輸系統(tǒng)采用波導管傳輸時，波導管的金屬外壁應與天線架、波導管支撐架及天線反射器電氣連通，其接地端應就近接在等電位接地端子板上。
5 天饋線路浪涌保護器接地端應采用能承載預期雷電流的多股絕緣銅導線連接到LPZ0A或LPZ0B與LPZ1邊界處的等電位接地端子板上，導線截面積不應小于6mm2。同軸電纜的前、后端及進機房前應將金屬屏蔽層就近接地。
條文說明
5.4 浪涌保護器的選擇
5.4.2 根據(jù)《低壓電氣裝置 第4-44部分：安全防護 電壓騷擾和電磁騷擾防護》GB／T 16895．10-2010／IEC 60364-4-44：2007第444.4.3.1條“裝有或可能裝有大量信息技術設備的現(xiàn)有的建筑物內(nèi)，建議不宜采用TN-C系統(tǒng)。裝有或可能裝有大量信息技術設備的新建的建筑物內(nèi)不應采用TN-C系統(tǒng)。”第444.4.3．2條“由公共低壓電網(wǎng)供電且裝有或可能裝有大量信息技術設備的現(xiàn)有建筑物內(nèi)，在裝置的電源進線點之后宜采用TN-S系統(tǒng)。在新建的建筑物內(nèi)，在裝置的電源進線點之后應采用TN-S系統(tǒng)。”
在TN-S系統(tǒng)中中性線電流僅在專用的中性導體(N)中流動，而在TN-C系統(tǒng)中，中性線電流將通過信號電纜中的屏蔽或參考地導體、外露可導電部分和裝置外可導電部分(例如建筑物的金屬構(gòu)件)流動。
對于敏感電子信息系統(tǒng)的每棟建筑物，因TN-C系統(tǒng)在全系統(tǒng)內(nèi)N線和PE線是合一的，存在不安全因素，一般不宜采用。當220／380V低壓交流電源為TN-C系統(tǒng)時，應在入戶總配電箱處將N線重復接地一次，在總配電箱之后采用TN-S系統(tǒng)，N線不能再次接地，以避免工頻50Hz基波及其諧波的干擾。設置有UPS電源時，在負荷側(cè)起點將中性點或中性線做一次接地，其后就不能接地了。
5.4.3 電源線路SPD的選擇應符合下列規(guī)定：
1款：表5.4.3-1是根據(jù)《低壓電氣裝置 第4-44部分：安全防護 電壓騷擾和電磁騷擾防護》GB／T 16895．10-2010／IEC 60364-4-44：2007第443.4節(jié)表44.B編制的。
2款：表5.4.3-2參考《建筑物電氣裝置 第5-53部分：電氣設備的選擇和安裝 隔離、開關和控制設備 第534節(jié)：過電壓保護電器》GB 16895．22-2004(idt IEC 60364-5-53：2001 A1：2002)表53C。表中系數(shù)增加0.05是考慮到浪涌保護器的老化，并與其他標準協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3、4款：圖5.4.3-1為TN-S系統(tǒng)配電線路浪涌保護器分級設置位置與接地的示意圖，SPD的選擇與安裝由工程具體要求確定。當總配電箱靠近電源變壓器時，該處N對PE的SPD可不設置。
SPD的選擇和安裝是個比較復雜的問題。它與當?shù)乩缀Τ潭?、雷擊點的遠近、低壓和高壓(中壓)電源線路的接地系統(tǒng)類型、電源變電所的接地方式、線纜的屏蔽和長度情況等都有關聯(lián)。
在可能出現(xiàn)雷電沖擊過電壓的建筑物電氣系統(tǒng)內(nèi)，在LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)交界處，其電源線路進線的總配電箱內(nèi)應設置第一級SPD。用于泄放雷電流并將雷電沖擊過電壓降低，其電壓保護水平UP應不大于2.5kV。如果建筑物裝有防直擊雷裝置而易遭受直接雷擊，或近旁具有易落雷的條件，此級SPD應是通過10／350μs波形的最大沖擊電流Iimp(Ⅰ類)試驗的SPD。根據(jù)我國有些工程多年來在設計中選擇和安裝了Ⅱ類試驗的SPD也能提供較好保護的實際情況，本規(guī)范作出了選擇性的規(guī)定：也可選擇Ⅱ類試驗的SPD作第一級保護。SPD應能承受在總配電箱位置上可能出現(xiàn)的放電電流。因此，應按本條第5款的公式(5.4.3-1)或公式(5.4.3-2)估算確定，當無法計算確定時，可按本條第7款表5.4.3-3沖擊電流推薦值選擇。如果這一級SPD未能將電壓保護水平UP限制在2．5kV以下，則需在下級分配電箱處設置第二級SPD來進一步降低沖擊電壓。此級SPD應為通過8／20μs波形標稱放電電流In(Ⅱ類)試驗的SPD，并能將電壓保護水平UP限制在約2kV。在電子信息系統(tǒng)設備機房配電箱內(nèi)或在其電源插座內(nèi)設置第三級SPD。這級SPD應為通過8／20μs波形標稱放電電流In試驗或復合波Ⅲ類試驗的SPD。它的保護水平UP應低于電子信息設備能承受的沖擊電壓的水平，或不大于1.2kV。
在建筑物電源進線入口的總配電箱內(nèi)必須設置第一級SPD。如果保護水平UP不大于2.5kV，其后的線纜采取了良好的屏蔽措施，這種情況，可只需在電子信息設備機房配電箱內(nèi)設置第二級SPD。
通常是在電源線路進入建筑物的入口(LPZ1邊界)總配電箱內(nèi)安裝SPD1；要確定內(nèi)部被保護系統(tǒng)的沖擊耐受電壓Uw，選擇SPD1的保護水平UP1，使有效保護水平up／f≤Uw，根據(jù)本條9款規(guī)定檢查或估算振蕩保護距離Lp0／1和感應保護距離Lpi／1。若滿足UP／f≤Uw，而且SPD1與被保護設備間線路長度小于Lp0／1和Lpi／1，則SPD1有效地保護了設備。否則，應設置SPD2。在靠近被保護設備(LPZ2邊界)的分配電箱內(nèi)設置SPD2；選擇SPD2的保護水平Up2，使有效保護水平Up／f≤Uw，檢查或估算振蕩保護距離Lp0／2和感應保護距離Lpi／2。若滿足有效保護水平Up／f≤Uw，而且SPD2與被保護設備間線路長度小于Lp0／2和Lpi／2，則SPD2有效地保護了設備。否則，應在靠近被保護設備處(機房配電箱內(nèi)或插座)設置SPD3。該SPD應與SPD1和SPD2能量協(xié)調(diào)配合。
5款：公式(5.4.3-1)與公式(5.4.3-2)是根據(jù)GB／T 21714．1-2008附錄E中(E.4)、(E.5)、(E.6)三個公式編寫的。當無法確定時應取Iimp等于或大于12.5kA是根據(jù)GB 16895．22-2004的規(guī)定。
6款：對于開關型SPD1至限壓型SPD2之間的線距應大于10m和SPD2至限壓型SPD3之間的線距應大于5m的規(guī)定，其目的主要是在電源線路中安裝了多級電源SPD，由于各級SPD的標稱導通電壓和標稱導通電流不同、安裝方式及接線長短的差異，在設計和安裝時如果能量配合不當，將會出現(xiàn)某級SPD不動作的盲點問題。為了保證雷電高電壓脈沖沿電源線路侵入時，各級SPD都能分級啟動泄流，避免多級SPD間出現(xiàn)盲點，兩級SPD間必須有一定的線距長度(即一定的感抗或加裝退耦元件)來滿足避免盲點的要求。同時規(guī)定，末級電源SPD的保護水平必須低于被保護設備對浪涌電壓的耐受能力。各級電源SPD能量配合最終目的是，將威脅設備安全的電壓電流浪涌值減低到被保護設備能耐受的安全范圍內(nèi)，而各級電源SPD泄放的浪涌電流不超過自身的標稱放電電流。
7款：按本規(guī)范第4.2節(jié)或第4.3節(jié)確定電源線路雷電浪涌防護等級時，用于建筑物入口處(總配電箱點)的浪涌保護器的沖擊電流Iimp，按本條第5款公式(5.4.3-1)或公式(5.4.3-2)估算確定。當無法確定時根據(jù)GB 16895．22-2004的規(guī)定Iimp值應大于或等于12.5kA。所以表5.4.3-3中在LPZ0與LPZ1邊界的總配電箱處，C、D等級的Iimp參數(shù)推薦值為12.5kA。12.5kA這個Iimp值是IEC標準推薦的最小值，本規(guī)范考慮到我國幅員遼闊，夏天的雷擊災害多，在雷電防護等級較高的電子信息系統(tǒng)設置的電源線路浪涌保護器能承受的沖擊電流Iimp應適當有所提高，所以A級的Iimp參數(shù)推薦值為20kA；B級Iimp推薦值為15kA。
鑒于我國有些工程中，在建筑物入口處的總配電箱處選用安裝Ⅱ類試驗(波形8／20μs)的限壓型浪涌保護器。所以本規(guī)范推薦在LPZ0與LPZ1邊界的總配電箱也可選用經(jīng)Ⅱ類試驗(波形8／20μs)的浪涌保護器：A級In≥80kA、B級In≥60kA、C級In≥50kA、D級In≥50kA。這些推薦值是征求國內(nèi)各方面意見得來的。
為了提高電子信息系統(tǒng)的電源線路浪涌保護可靠性，應保證局部雷電流大部分在LPZ0與LPZ1的交界處轉(zhuǎn)移到接地裝置。同時限制各種途徑入侵的雷電浪涌，限制沿進線侵入的雷電波、地電位反擊、雷電感應。建筑物中的浪涌保護通常是多級配置，以防雷區(qū)為層次，每級SPD的通流容量足以承受在其位置上的雷電浪涌電流，且對雷電能量逐級減弱；SPD電壓保護水平也要逐級降低，最終使過電壓限制在設備耐沖擊電壓額定值以下。
表5.4.3-3中分配電箱、設備機房配電箱處及電子信息系統(tǒng)設備電源端口的浪涌保護器的推薦值是根據(jù)電源系統(tǒng)多級SPD的能量協(xié)調(diào)配合原則和多年來工程的實踐總結(jié)確定的。
8款：雷電電磁脈沖(LEMP)是敏感電子設備遭受雷害的主要原因。LEMP通過傳導、感應、輻射等方式從不同的渠道侵入建筑物的內(nèi)部，致使電子設備受損。其中，電源線是LEMP入侵最主要的渠道之一。安裝電源SPD是防御LEMP從配電線這條渠道入侵的重要措施。正確安裝的SPD能把雷電電磁脈沖拒于建筑物或設備之外，使電子設備免受其害。不正確安裝的SPD不僅不能防御入侵的LEMP，連SPD自身也難免受損。
其實，SPD作用只有兩個： (1)泄流。把入侵的雷電流分流入地，讓雷電的大部分能量泄入大地，使LEMP無法達到或僅極少部分到達電子設備；(2)限壓。在雷電過電壓通過電源線入戶時，在SPD兩端保持一定的電壓(殘壓)，而這個限壓又是電子設備所能接受的。這兩個功能是同時獲得的，即在分流過程中達到限壓，使電子設備受到保護。
目前，防雷工程中電源SPD的設計和施工不規(guī)范的主要問題有兩個：一是SPD接線過長，國內(nèi)外防雷標準凡涉及電源浪涌保護器(SPD)的安裝時都強調(diào)接線要短直，其總長度不超過0.5m，但大多情況接線長度都超過1m，甚至有長達(4～5)m的；二是多級SPD安裝時的能量配合不當。對這兩個問題的忽視導致有些建筑物內(nèi)部雖安裝了SPD仍出現(xiàn)其內(nèi)的電子設備遭雷擊損壞的現(xiàn)象。
圖5.4.3-2：當SPD與被保護設備連接時，最終有效保護水平Up／f應考慮連接導線的感應電壓降△U。SPD最終的有效電壓保護水平Up／f為：
式中：△U——SPD兩端連接導線的感應電壓降。
式中：L——為兩段導線的電感量(μH)；
——為流入SPD雷電流陡度。
當SPD流過部分雷電流時，可假定△U＝1kV／m，或者考慮20％的裕量。
當SPD僅流過感應電流時，則△U可以忽略。
也可改進SPD的電路連接，采用凱文接線法見圖11：
9款：SPD在工作時，SPD安裝位置處的線對地電壓限制在Up。若SPD和被保護設備間的線路太長，浪涌的傳播將會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，設備端產(chǎn)生的振蕩電壓值會增至2Up，即使選擇了Up≤Uw，振蕩仍能引起被保護設備失效。
圖11 凱文接線法
保護距離Lpo是SPD和設備間線路的最大長度，在此限度內(nèi)，SPD有效保護了設備。若線路長度小于10m或者Up／f＜Uw／2時，保護距離可以不考慮。若線路長度大于10m且Up／f＞Uw／2時，保護距離可以由公式估算：
式中：k＝25(V／m)。
公式引自《雷電防護 第4部分：建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)》GB／T 21714．4-2008(IEC 62305-4：2006，IDT)第D.2.3條。
當建筑物或附近建筑物地面遭受雷擊時，會在SPD與被保護設備構(gòu)成的回路內(nèi)感應出過電壓，它加于Up上降低了SPD的保護效果。感應過電壓隨線路長度、保護地PE與相線的距離、電源線與信號線間的回路面積的尺寸增加而增大，隨空間屏蔽、線路屏蔽效率的提高而減小。
保護距離Lpi是SPD與被保護設備間最大線路長度，在此距離內(nèi)，SPD對被保護設備的保護才是有效的，因此應考慮感應保護距離Lpi。當雷電產(chǎn)生的磁場極強時，應減小SPD與設備間的距離。也可采取措施減小磁場強度，如建筑物(LPZ1)或房間(LPZ2等后續(xù)防護區(qū)域)采用空間屏蔽，使用屏蔽電纜或電纜管道對線路進行屏蔽等。
當采用了上述屏蔽措施后，可以不考慮感應保護距離Lpi。
當SPD與被保護設備間的線路長、線路未屏蔽、回路面積大時，應考慮感應保護距離Lpi，Lpi用下列公式估算：
式中：h＝30000×Ks1×Ks2×Ks3(V／m)。
公式引自《雷電防護 第4部分：建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)》GB／T 21714．4-2008(IEC 62305-4：2006 IDT)第D.2.4條。
IEC 62305-4第二版修訂草案(FDIS版)附錄C中不再計算振蕩保護距離和感應保護距離，而是對Up／f作出以下規(guī)定：
1 SPD和設備間的電路長度可忽略不計時(如SPD安裝在設備端口)，Up／f≤Uw。
2 SPD和設備間的電路長度不大于10米時(如SPD安裝在二級配電箱或插座處)，Up／f≤0.8Uw。當內(nèi)部系統(tǒng)故障會導致人身傷害或公共服務損失時，應考慮振蕩導致的兩倍電壓并要求滿足Up／f≤Uw／2。
3 SPD和設備間的電路長度大于10m時(如SPD安裝在建筑物入口處或某些情況下二級配電箱處)：
式中：Uw——被保護設備的絕緣耐沖擊電壓額定值(kV)；
Ui——雷擊建筑物上或附近時，SPD與被保護設備間線路回路的感應過電壓(kV)。
鑒于IEC 62305-4第二版在本規(guī)范修訂完成時尚未成為正式標準，本規(guī)范仍采用已等同采納為國標的IEC 62305-4：2006中的有關計算方法。
10款：在一條線路上，級聯(lián)選擇和安裝兩個以上的浪涌保護器(SPD)時，應當達到多級電源SPD的能量協(xié)調(diào)配合。
雷電電磁脈沖(LEMP)和操作過電壓會危及敏感的電子信息系統(tǒng)。除了采取第5章其他措施外，為了避免雷電和操作引起的浪涌通過配電線路損害電子設備，按IEC防雷分區(qū)的觀點，通常在配電線穿越防雷區(qū)域(LPZ)界面處安裝浪涌保護器(SPD)。如果線路穿越多個防雷區(qū)域，宜在每個區(qū)域界面處安裝一個電源SPD(圖12)。這些SPD除了注意接線方式外，還應該對它們進行精心選擇并使之能量配合，以便按照各SPD的能量耐受能力分攤雷電流，把雷電流導引入地，使雷電威脅值減少到受保護設備的抗擾度之下，達到保護電子系統(tǒng)的效果。這就是多級電源SPD的能量配合。
—浪涌防護器（例如Ⅱ類測試的SPD）；
—去耦元件或電纜長度。
圖12 低壓配電線路穿越兩個防雷區(qū)域時在邊界安裝SPD示例
有效的能量配合應考慮各SPD的特性、安裝地點的雷電威脅值以及受保護設備的特性。SPD和設備的特性可從產(chǎn)品說明書中獲得。雷電威脅值主要考慮直接雷擊中的首次短雷擊。后續(xù)短時雷擊陡度雖大，但其幅值、單位能量和電荷量均較首次短雷擊小。而長雷擊只是SPDⅠ類測試電流的一個附加負荷因素，在SPD的能量配合過程中可以不予考慮。因此，只要SPD系統(tǒng)能防御直接雷擊中的首次短雷擊，其他形式的雷擊將不至于構(gòu)成威脅。
1 配合的目的
電源SPD能量配合的目的是利用SPD的泄流和限壓作用，把出現(xiàn)在配電線路上的雷電、操作等浪涌電流安全地引導入地，使電子信息系統(tǒng)獲得保護。只要對于所有的浪涌過電壓和過電流，SPD保護系統(tǒng)中任何一個SPD所耗散的能量不超出各自的耐受能力，就實現(xiàn)了能量配合。
2 能量配合的方法
SPD之間可以采用下列方法之一進行配合：
1)伏安特性配合
這種方法基于SPD的靜態(tài)伏安特性，適用于限壓型SPD的配合。該法對電流波形不是特別敏感，也不需要去耦元件，線路上的分布阻抗本身就有一定的去耦作用。
2)使用專門的去耦元件配合
為了達到配合的目的，可以使用具有足夠的浪涌耐受能力的集中元件作去耦元件(其中，電阻元件主要用于信息系統(tǒng)中，而電感元件主要用于電源系統(tǒng)中)。如果采用電感去耦，電流陡度是決定性的參數(shù)。電感值和電流陡度越大越易實現(xiàn)能量配合。
3)用觸發(fā)型的SPD配合
觸發(fā)型的SPD可以用來實現(xiàn)SPD的配合。觸發(fā)型SPD的電子觸發(fā)電路應當保證被配合的后續(xù)SPD的能量耐受能力不會被超出。這個方法也不需要去耦元件。
3 SPD配合的基本模型和原理
SPD配合的基本模型見圖13。圖中以兩級SPD為例說明SPD配合的原理。配電系統(tǒng)中兩級SPD的兩種配合方式介紹如下：
●兩個限壓型SPD的配合；
●開關型SPD和限壓型SPD的配合。
這兩種配合共同的特點是：
圖13 SPD能量配合電路模型
1)前級SPD1的泄流能力應比后級SPD2的大得多，即通流量大得多(比如SPD1應泄去80％以上的雷電流)；
2)去耦元件可采用集中元件，也可利用兩級SPD之間連接導線的分布電感(該分布電感的值應足夠大)；
3)最后一級SPD的限壓應小于被保護設備的耐受電壓。
這兩種配合不同的特點是：
1)兩個限壓型SPD的伏安特性都是連續(xù)的(例如MOV或抑制二極管)。當兩個限壓型SPD標稱導通電壓(Un)相同且能量配合正確時，由于線路自身電感或串聯(lián)去耦元件LDE的阻流作用，輸入的浪涌上升達到SPD1啟動電壓并使之導通時，SPD2不可能同時導通。只有當浪涌電壓繼續(xù)上升，流過SPD1的電流增大，使SPD1的殘壓上升，SPD2兩端電壓隨之上升達到SPD2的啟動電壓時，SPD2才導通。只要通過各SPD的浪涌能量都不超過各自的耐受能力，就實現(xiàn)了能量配合。
2)開關型SPD1和限壓型SPD2配合時，SPD1的伏安特性不連續(xù)(例如火花間隙(SG)、氣體放電管(GDT)，半導體閘流管、可控硅整流器、三端雙向可控硅開關元件等)，后續(xù)SPD2的伏安特性連續(xù)。圖14說明了這兩種SPD能量配合的基本原則。當浪涌輸入時，由于SPD1(SG)的觸發(fā)電壓較高，SPD2將首先達到啟動電壓而導通。隨著浪涌電壓繼續(xù)上升，流過SPD2的電流增大，使SPD2的兩端電壓u2(殘壓)上升，當SPD1的兩端電壓u1(等于SPD2兩端的殘壓u2與去耦元件兩端動態(tài)壓降uDE之和)超過SG的動態(tài)火花放電電壓uSPARK，即u1=u2+uDE≥USPARK時，SG就會點火導通。只要通過SPD2的浪涌電流能量未超出其耐受能力之前SG觸發(fā)導通，就實現(xiàn)了能量配合。否則，沒實現(xiàn)能量配合。這一切取決于MOV的特性和入侵的浪涌電流的陡度、幅度和去耦元件的大小。此外，這種配合還通過SPD1的開關特性，縮短10／350μs的初始沖擊電流的半值時間，大大減小了后續(xù)SPD的負荷。值得注意的是，SPD1點火導通之前，SPD2將承受全部雷電流。
圖14 SG和MOV的能量配合原理
4 去耦元件的選擇
如果電源SPD系統(tǒng)采用線路的分布電感進行能量配合，其電感大小與線路布設和長度有關。線路單位長度分布電感可以用下述方法近似估算：兩根導線(相線和地線)在同一個電纜中，電感大約為0.5到1μH／m(取決于導線的截面積)；兩根分開的導線，應當假定單位長度導線有更大的電感值(取決于兩根導線之間的距離)，則去耦電感為單位長度分布電感與長度的積。因此，為了配合，必須有最小線路長度要求。如不滿足要求就須加去耦元件(電感或電阻)。
5.4.4 2款：是根據(jù)《低壓電涌保護器 第22部分：電信和信號網(wǎng)絡的電涌保護器(SPD)選擇和使用導則》GB／T 18802．22-2008(IEC 61643-22：2004，IDT)標準的第7.3.1條第1款編寫的，圖5.4.4是根據(jù)GB／T 18802．22-2008圖3編寫的。
3款：表5.4.4是根據(jù)《低壓電涌保護器 第22部分：電信和信號網(wǎng)絡的電涌保護器(SPD)選擇和使用導則》GB／T 18802．22-2008標準的第7.3.1條第2款表3編寫的。
住宅設計規(guī)范 GB50096
電動汽車充電站設計規(guī)
