引言
因社会经济的发展和科学技术的进步，各种电子信息设备种类不断增多，并在人们日常生产生活和工作中得到了广泛应用。因微电子技术的快速发展，使得微电子器件的集成化和小型化水平愈发突出。在实际应用中，由于电子信息设备的耐过电压、过电流和抗雷击电磁脉冲的能力偏低，遭受雷击的可能性大幅度提升。为了确保电力系统安全，需要保证电力系统中的过电压在规定限值内，此时浪涌保护器开始出现。浪涌保护器在避免电子设备遭受过电压侵袭的同时，还能保护自身安全。浪涌保护器不能忍受暂时过电压，其引发的火灾对电子设备和电力系统的威胁较大，对浪涌保护器产品推广和使用也有很大阻碍。因此，使用科学有效的方法设计和安装浪涌保护器，可保证电力系统和电子设备安全，在雷电防护中占据重要地位。
1、雷击的形成和危害
因过电压引起的电力系统和设备故障受损的事件频繁出现，过电压包含有系统或设备的内过电压和外过电压。前者是系统磁能和电能间的能量转化，或者是能量以电容传递和线路参数不当，造成工频电压或高次谐波电压出现谐振，进而产生过电压。因人为操作不当产生的内过电压被称之为操作过电压；电网电压、电网结构、系统容量和参数等因素对过电压会产生不同程度的影响。对于普通工业和民用配电系统来说，内过电压倍数低于2~5倍相电压，也就是不会超过1000V。换句话说，内过电压基本不会对普通工业和民用建筑供配电系统产生太大影响。后者则是大气剧烈的放电现象，会有强大的电磁场出现，进而形成雷电，在电源、电容、电感等耦合途径后，以电源或信号传输系统为媒介进入到电子或电气设备内部，进而危害这些设备安全。雷击产生的巨大雷电流，在经过电力系统或直接经过地面被击中的物体后，因电磁效应较为强烈，在短时间内会转换和释放巨大的能量，破坏性极大。针对这种强烈的过电压，若是不能及时采取科学有效的措施，将严重破坏整个电力系统安全。因雷击过电压是引发大部分过电压问题的主要原因，将防雷工作做好显得刻不容缓。
2、浪涌保护器工作原理
对于浪涌保护器来说，其属于非线性元件，在工作中受施加于两端电压和触发电压值的影响较大，若是触发电压高于电压值，将会增大浪涌保护器的电阻值，通过的漏电电流随之下降；若是电压值比触发电压值要高，浪涌保护器上的电阻值将会大幅度降低，会将附加在自身的电压瞬间泄放出来，导致电压值下降幅度较大；若是电压值比触发电压值要小，浪涌保护器电阻值的高阻抗性特征则较为显著。因浪涌保护器可对配电系统中的雷电过电压和操作过电压进行限制，其在各级低压供配电系统中的应用范围较为广泛，保证配电装置与电气设备中的电压值在额定冲击电压以下，确保设备安全。
3、浪涌保护器分类
浪涌保护器大都是由气体放电管、半导体放电管、放电间隙、氧化锌压敏电阻、保险丝、滤波器等元件组成。从用途上可将其划分为电源浪涌保护器、信号浪涌保护器、天馈线浪涌保护器；从工作原理和性能上则划分为电压开关型浪涌保护器、限压型浪涌保护器和组合型浪涌保护器。
对于电压开关型浪涌保护器来说，在没有电涌出现时主要表现为高阻抗特征，一旦电涌电压达到一定数值，则突变为低阻抗。这种类型浪涌保护器的主要组件是充气放电管、放电间隙、三端双向可控硅元件和闸流管，有时会将其称之为短路开关型浪涌保护器，主要特点是残压高、放电能力强。主要在建筑物LPZ0和LPZ1区交界处安装，可将电网后续电流消除干净，疏导10/350μs的雷电冲击电流。
限压型浪涌保护器在没有电涌出现时表现为高阻抗特征，而电涌电流和电压增加的过程中，阻抗值将会连续下降。这种类型浪涌保护器的主要组件是压敏电阻、抑制二极管等，这类浪涌保护器被称之为钳制型浪涌保护器，主要特点是残压高，通常在雷电保护器建筑物内安装，可对8/20μs的雷电冲击电流进行输送，过电压保护中的逐级限制雷电过电压功能较为突出。
组合型浪涌保护器是电压开关型和限压型组件的组合，通过利用限压型组件对浪涌电压反应速度快的特征，在选择雷电过电压保护时，自身需要承受电涌电流；若是雷电过电压量级较大，一级限压型电路保险管将会自动断开；二级电压开关型组件保护雷电过电压。
4、浪涌保护器在防雷设计中的选择及应用
4.1被保护负载特性
在根据被保护负载特性对浪涌保护器进行选择时，需要将电网运行中的最高电压、冲击耐受电压考虑进去，还要参考接地系统类型选择浪涌保护器级别和保护方式，浪涌保护器的过电压保护水平应参照。
4.1.1浪涌保护器选择方式
①在选择浪涌保护器类型时，需要将雷电防护区要求和保护区内被保护设备自身抵抗外界的抗干扰能力和雷电防护级别结合起来；②将一级分类实验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器安装到LPZ0和LPZ1交界处，作为一级防护；将限压型浪涌保护器安装到LPZ1和LPZ2交界处作为二级防护；将限压型浪涌保护器安装到建筑物配电箱输出端作为三级防护；③对于同导线相连的浪涌保护器来说，应确保长度在0.5m以内；若是有多个浪涌保护器安装到电网上，这些浪涌保护器将会相互影响，为保证保护区内被保护线路安全，应使保护器间的能量互相配合。最终的配合效果是：在雷电形成浪涌过电压时，浪涌保护器将会有响应，在带走高电流的同时，避免因电量超过负荷破坏其他级别的浪涌保护器。若是浪涌保护器自身具备能量自动配合功能，则不会限制线路的长短。若是线路上安装有浪涌保护器，将其以过电流保护装置配合使用，防止因浪涌保护器老化而出现短路，可优先选择具有劣化显示功能的浪涌保护器；④将限压型浪涌保护器或开关型浪涌保护器直接安装到电源总配电箱的输出端，作为一级防护。
4.1.2浪涌保护器后备元件
为保证电气设备安全，若是浪涌保护器在市电电源上并联安装，为防止失效后线路短路，在浪涌保护器安装前需要配备短路保护器件。而断路器和熔断器则是浪涌保护器主要的后备元件。
4.2现场环境
若是在建筑物直径100m范围内存在避雷针保护区域，应将II级、I级分类实验的浪涌保护器分别安装到低压系统进线处、架空进线处；应根据就近原则在被保护设备最近位置处安装II级分类实验浪涌保护器，作为二级防护；若是没有避雷针出现在建筑物直径100m范围内，应将被保护对象和地理位置结合起来选择合适的浪涌保护器。
结论：
综上所述，在防雷设计中应用浪涌保护器，虽然会在前期增加资金投入，但会增加防雷性能，可确保电子系统运行的安全性水平。另外，在整体防雷设计中选择的浪涌保护器，需要同时考虑到峰值电涌电流、响应时间、可测试电压、最大持续工作流等性能参数，严格按照施工规范进行安装，以提升浪涌保护器自身的防雷性能。
参考文献：
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［2］刘煜斌,姜一峰.浪涌保护器 SPD 在防雷设计中的应用研究［J］.工程技术.2016,5:6
［3］刘子刚,杨弢.王超.浪涌保护器 SPD 在防雷设计中的应用［J］.工程技术.2015.50:249.
作者简介：孙鲁昌（1970.09），男，汉族，山东临沂市人，大专，工程师，从事雷电防护技术的开发与应用工作。
