防雷和选择电涌保护器和相关问题

3．多级集成电涌保护器(integrated multiSPD—IMP)
雷击事故调查显示，使用多级SPD或单级SPD时在雷击时SPD完好无损，被保护设备被雷击坏。分析其原因：一是SPD的残压高，开关型间隙放电SPD，残压2—5KV，限压型金属氧化物压敏电阻(MOV)残压1．2-2．8KV；二是响应速度慢，开关型间隙放电型为lOOns，限压型MOV为25ns；三是安装位置远离被保护设备，空间强电磁场侵入SPD与设备之间供电线路。
针对以上问题建议选用多级集成电涌保护器(1MP)，IMP的特点：三级集成，前二级用MOV第三级用半导体瞬态电压抑制器(TVS管)，因此级间互为备份，残压低≤800V，半导体TVS嵌位，响应速度快，TVS与被保护的设备同一响应速度，TVS在前，提前响应，响应时间约10ns。IMP特别适用于重要设备的保护，紧贴被保护设备安装，也适用于2．2．4所提的特殊电磁环境的防护。
以上主要介绍是供电系统SPD选择。信号系统SPD的选择也应根据防护等级、工作频率范围、接门形式、传输速率、功率选用插入损耗小，电压驻波比小，通流量大的适配的SPD。
4．电源SPD自保护和SPD的后备保护
电涌保护器(SPD)是保护电气、电子设备的器件，其本身的安全性和可靠性是非常重要的.
SPD都应在SPD劣化时有热脱扣装置，在升温到120℃时应脱扣从并联线路中断开，保证不发生火灾、爆炸等事故。
目前有多种脱扣装置，应选择脱扣性能经过严格检测的SPD.
SPD的后备保护措施有熔断器、断路器和漏电断路器：二种。
熔断器作后备保护是一种常用的方案，其特点是熔断体为易熔金属，呈电阻性，电阻为R。电感量很小，可以忽略。当雷电流(8/20us)冲击时，在线路两端的限制电压为：U熔=Ri+L(di/dt) L为连接导线电感，限制电压主要由L(di/dt)决定，R上压降较小。
断路器作后备保护，因断路器线路中有双金属热敏元件和串联的电磁脱扣器，呈感性阻抗，电感为lAB。当雷电流(8／20us)冲击时在线路两端电压为
U断=L(di/dt)+LB(di/dt)
其中L为连接导线电感，LB为断路器电感，一般情况LB>L0.IB附加电压要大于连接导线上的压降。
熔断器的限制电压要小于断路器的限制电压，对保护下游设备有利。
U熔<U断这是因为Ri<<LB(di/dt)所致。
海电器科学研究所测得：对同一型号SPD进行测试：
h=20KA Imax=40KA时，串联RTl4—63熔断器，在19．8KA大电流冲击时(8／20us)，熔断器断开。测得限制电压U熔为2674V。
串联DZ47—63断路器，在18．29KA大电流冲击时，断路器脱扣断开。测得限制电压为u断为5014V，其中断路器附加电压为3KV。
从上述分析和实验表明：用断路器作后备保护时，线路上的限制电压要高于用熔断器作后备保护的线路上的限制电压，故大多数专业SPD供应厂家都采用熔断器作后备保护的原由。
另一方面由于断路器电感的存在，其响应时间长，这也是系统不希望的。漏电断路器不能用于MOV SPD。
5．电涌保护(SPD)安装施工应注意的事项
5．1尽量缩短引接线的长度，有些标准中给出每只并联SPD引接线总长不宜超过0．5米，串联型SPD的接地线也应尽量短，SPD的接地线应就近接人保护接地PE线或PE母排。
这是因为当SPD对雷电流脉冲分流时，引线中必存在一个附加电压，附加电压的大小不是取决于引线的电阻值的压降VI<，主要的是引线的电感所产生的压降。电感上的压降设为VL，VL=L(di/dt)，因雷电流脉冲前沿很徒di/dt变化率很大，所以V>>VRo由此可见只有减小引线长度才能减小我们不希望的附加电压。
例如某公司用6KV/3KA对SPD测试冲击，如下图。SPD的残压为600V，当引线长度为25cm并进行绑扎，测得UAB为630V，当引线长度为2m并进行绑扎，测得UAB为1200V，当引线长度为25cm未绑扎，测得UAn为810V，当引线长为2m，未绑扎时，测得UAB为2300V。
结论为引线越短，UAB电压越小，有利于保护被保护设备。
5．2引接线相互紧密绑扎
对SPD的引入和引出线应用电缆扎带、胶布带将它们相互尽可能紧密绑扎在一起，这样可以十分有效地消除感应磁场。对于流人和流出雷电流脉冲方向相反，其磁场方向也相反，当两根引接线紧密靠近时，其相反的磁场会相互抵消，因而相互紧绑的引接线可以降低压降。如上例所述。
5．3防止交叉耦合电缆布线
雷电流脉冲在未通过SPD前和通过接地引线到地的过程中，它是一个强电磁场辐射源。所以应将流入SPD入口端的线路和地线电缆不能布设在靠近SPD洁净的(没雷电流的)出口端线路是十分重要的，否则雷电流脉冲在SPD以后线路上也会形成二次侵入。
选择好、用好电涌保护器只是雷电防护的一个环节，只有根据实际情况做好综合防雷才能防止或减小雷害。