【導(dǎo)讀】三相電源避雷器，又稱三相浪涌保護(hù)器（Surge Protective Device，簡稱SPD），是一種安裝在三相交流電路中的過電壓防護(hù)裝置，用于保護(hù)電氣系統(tǒng)中的各類設(shè)備免受雷擊浪涌、電網(wǎng)操作過電壓及開關(guān)瞬變過電壓的損害，適用于交流50/60 Hz、額定電壓380 V的供電系統(tǒng)及光伏系統(tǒng)等場景。
該類裝置的設(shè)計(jì)依據(jù)符合GB/T 18802系列國家標(biāo)準(zhǔn)及IEC 61643系列國際標(biāo)準(zhǔn)，適用于TN-S、TN-C-S、TT、IT等多種供電系統(tǒng)的雷擊電磁脈沖保護(hù)。
其核心工作原理可概括為“常態(tài)高阻、瞬態(tài)導(dǎo)通”：在正常工作狀態(tài)下，SPD內(nèi)部的非線性元件（以氧化鋅壓敏電阻MOV為主體）處于極高的電阻狀態(tài)，不影響電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行；當(dāng)線路中出現(xiàn)雷擊或操作引發(fā)的浪涌過電壓時(shí)，SPD的電阻在納秒級時(shí)間內(nèi)急劇下降并導(dǎo)通，將浪涌能量通過接地系統(tǒng)泄放入大地；浪涌過后，SPD迅速恢復(fù)為高阻狀態(tài)，系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。
按試驗(yàn)等級分類，地凱科技三相防雷SPD可劃分為T1級（Ⅰ級，沖擊電流Iimp≥12.5 kA，用于總配電處直擊雷防護(hù)）、T2級（Ⅱ級，標(biāo)稱放電電流In典型值為20 kA~60 kA，用于分配電處）及T3級（Ⅲ級，用于末端精密設(shè)備保護(hù)）。按結(jié)構(gòu)形式，三相SPD多采用模塊化插拔設(shè)計(jì)，支持35 mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，內(nèi)置熱脫扣機(jī)構(gòu)，在SPD老化過熱時(shí)可自動(dòng)脫離電網(wǎng)，避免引發(fā)火災(zāi)。
地凱科技三相電源浪涌保護(hù)器行業(yè)應(yīng)用方案：
三相浪涌保護(hù)器的應(yīng)用已涵蓋建筑電氣、通信、工業(yè)控制、新能源、水利電力等多個(gè)領(lǐng)域。
建筑電氣領(lǐng)域。 智能樓宇、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心等場所電氣設(shè)備密集，一旦遭受雷擊浪涌后果嚴(yán)重。方案通常在總配電室安裝三相T1級SPD（或T1+T2復(fù)合型），各樓層分配電箱和弱電機(jī)房配置T2級SPD，逐級削弱殘壓。
通信基站。 基站鐵塔高聳、設(shè)備精密，雷電風(fēng)險(xiǎn)極高。在室外天饋柜和室內(nèi)電源進(jìn)線端各設(shè)一級SPD，要求標(biāo)稱放電電流In≥10 kA、電壓保護(hù)水平Up≤1.5 kV，必要時(shí)在信號線入柜處增設(shè)信號SPD。
工業(yè)控制系統(tǒng)。 生產(chǎn)現(xiàn)場的PLC、DCS、變頻器等對電源穩(wěn)定性要求極高。工業(yè)主配電回路選用高Iimp的T1級SPD，控制設(shè)備端加裝高靈敏度T3級SPD，避免因浪涌導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或設(shè)備停機(jī)。
新能源領(lǐng)域。 光伏電站的直流側(cè)和交流側(cè)均需配置SPD，直流側(cè)須選用專用直流SPD，Uc≥系統(tǒng)開路電壓的1.2倍，并兼顧電勢誘導(dǎo)衰減（PID）的影響；風(fēng)電系統(tǒng)因塔筒高度常在LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)交界處配置T1級SPD，沖擊電流不低于12.5 kA。
水利電力設(shè)施。 水泵站、變電站在主配電柜入口安裝T1+T2復(fù)合型防雷箱，接地電阻須≤4Ω，重要控制系統(tǒng)還需在PLC或RTU柜前增設(shè)T2級SPD。
三相電源浪涌保護(hù)器關(guān)鍵選型參數(shù)：
三相SPD的選型須圍繞以下核心參數(shù)展開。
最大持續(xù)工作電壓Uc。 指SPD可長期承受而不動(dòng)作的最高電壓值。選型要求Uc必須高于系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓，一般按相電壓計(jì)算：國內(nèi)常規(guī)三相380 V/400 V系統(tǒng)中，L-N間建議選擇Uc=275 V~385 V的產(chǎn)品；IT系統(tǒng)因線電壓原因，Uc應(yīng)≥440 V。若Uc選取過低，SPD在電網(wǎng)正常波動(dòng)時(shí)即會(huì)頻繁動(dòng)作而提前失效。
沖擊電流Iimp。 屬于T1級SPD的專有參數(shù)，測試波形為10/350 μs，表征SPD承受直擊雷電流沖擊的能力，典型值12.5 kA、25 kA、50 kA。
標(biāo)稱放電電流In。 T2級SPD的核心參數(shù)，測試波形為8/20 μs，SPD可通過至少15次此電流而不損壞，常見取值10 kA、20 kA、40 kA、60 kA。
最大放電電流Imax。 亦為8/20 μs波形，通常為In的1.5~2倍，表征SPD單次可承受的最大浪涌電流，常見40 kA~120 kA。
電壓保護(hù)水平Up。 即SPD導(dǎo)通后的殘壓值。選型時(shí)要求Up低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐受電壓，并且各級SPD的Up應(yīng)逐級遞減：I級約2.5~4.0 kV，II級約1.5~2.5 kV，III級應(yīng)≤1.0 kV。響應(yīng)時(shí)間方面，電源SPD一般≤25 ns。
選型步驟可歸納為： 第一步，確認(rèn)系統(tǒng)接地形式（TN-S、TT、IT等）和額定電壓；第二步，根據(jù)GB 50057確定建筑防雷類別和LPZ分區(qū)，進(jìn)而明確各級SPD的沖擊電流要求；第三步，依據(jù)系統(tǒng)電壓和電網(wǎng)波動(dòng)范圍確定Uc，依據(jù)設(shè)備耐壓水平校核Up。此外，上述參數(shù)均需符合GB/T 18802.11—2020《低壓電涌保護(hù)器（SPD）第11部分：低壓電源系統(tǒng)的電涌保護(hù)器性能要求和試驗(yàn)方法》，當(dāng)前版本已于2021年7月1日起實(shí)施，替代了此前的GB/T 18802.1—2011。
接線與接地規(guī)范：
地凱科技三相SPD的接線方式須根據(jù)供電系統(tǒng)接地制式確定。
TN-S系統(tǒng)中，N線與PE線獨(dú)立分離，SPD采用4P結(jié)構(gòu)（L1、L2、L3、N對PE）或3P+N-PE結(jié)構(gòu)，其中N-PE間需配置專用放電器件（如火花間隙），避免雷電流從N線侵入設(shè)備回路。TN-C系統(tǒng)中，N與PE合一為PEN，SPD通常選用3P的L-PEN模式。TT系統(tǒng)中，N與PE分別獨(dú)立接地，SPD須采用4P配置，且在N-PE間必須加裝SPD模塊，防止雷電流通過用電設(shè)備形成回路。若采用“3+1”接線方式（三只模塊保護(hù)L-N，一只模塊保護(hù)N-PE），對電網(wǎng)質(zhì)量較差的地區(qū)尤為適用。IT系統(tǒng)因中性點(diǎn)不接地，應(yīng)采用L-L和L-PE組合保護(hù)模式。
施工接線須嚴(yán)格遵循以下要求。
安裝位置。T1級SPD并聯(lián)安裝在總配電柜進(jìn)線開關(guān)下端，距零線排及地線排不宜超過10 cm，以減小并聯(lián)電感。T2級SPD安裝在分配電箱進(jìn)線端，T3級SPD安裝在終端設(shè)備前端。
接線長度。SPD的連接導(dǎo)線應(yīng)盡可能短且直，相線/零線以不大于1 m為宜，PE接地線以不大于0.5 m為宜，以降低導(dǎo)線電感對殘壓的疊加效應(yīng)。布線時(shí)應(yīng)與動(dòng)力線束分開，避免干擾耦合。
導(dǎo)線截面。接地線截面積不得小于6 mm2銅線，推薦10 mm2以上，主回路相線建議不小于16 mm2。
接地電阻。SPD的PE端子須以最短距離單獨(dú)連接至接地母排，嚴(yán)禁串聯(lián)經(jīng)過設(shè)備外殼或金屬管道。一般建筑物防雷接地電阻應(yīng)≤4Ω，通信基站、變電站等重要場所建議控制在1Ω以內(nèi)。
后備保護(hù)器。地凱科技SPD前端應(yīng)串聯(lián)專用后備保護(hù)器（SCB）或適配的小型斷路器，其分?jǐn)嗄芰?yīng)不小于系統(tǒng)短路電流，確保SPD在異常失效時(shí)能安全脫離電路。接線順序?yàn)椋弘娫础鶶CB后備保護(hù)器→SPD→接地端。
