隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)與電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣設(shè)備對雷電和電磁干擾的敏感度顯著提升。雷電不僅通過直擊雷形式造成破壞，更常見的情況是 感應(yīng)雷擊（即雷電電磁脈沖通過感應(yīng)耦合進(jìn)入線路），引發(fā)過電壓與浪涌，損壞設(shè)備。為此，在配電系統(tǒng)中普遍應(yīng)用浪涌保護(hù)器（SPD）。其中，一級浪涌保護(hù)器 作為建筑物防雷的第一道屏障，主要安裝在建筑物進(jìn)線總配電柜內(nèi)，承擔(dān)泄放直擊雷流與強(qiáng)雷電感應(yīng)電流的重要任務(wù)。

一個常見的問題是：一級防雷浪涌保護(hù)器能否防住感應(yīng)雷擊？ 答案是：可以有效防護(hù)，但需結(jié)合后續(xù)二級、三級防雷器形成分級保護(hù)體系，單獨使用一級SPD不能完全抑制感應(yīng)雷引起的高頻干擾和殘壓。

本文將從原理、參數(shù)分類、國標(biāo)要求、行業(yè)部署等方面進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出一套符合 GB/T 18802.11-2020 與 IEC 61643 標(biāo)準(zhǔn)的工程化應(yīng)用方案。

二、一級防雷浪涌保護(hù)器是否能防住感應(yīng)雷擊？

感應(yīng)雷擊的特點

感應(yīng)雷多由雷電電磁場對建筑物周邊導(dǎo)線感應(yīng)耦合形成，幅值通常在幾千伏至幾萬伏。

上升沿極快（納秒級），能量低于直擊雷但對精密電子設(shè)備破壞性更大。

常見于架空線路、通信線路和弱電系統(tǒng)。

一級SPD的作用

一級浪涌保護(hù)器安裝在建筑物的電源總進(jìn)線處，其主要設(shè)計目標(biāo)是：

泄放直擊雷電流或雷擊引起的強(qiáng)浪涌。

限制雷電過電壓幅值，降低進(jìn)入建筑內(nèi)部線路的沖擊電壓。

承受 沖擊電流 Iimp ≥12.5 kA（10/350 μs 波形），這是國標(biāo)要求的一級SPD指標(biāo)。

能否防護(hù)感應(yīng)雷？

可以防住大部分感應(yīng)雷擊：由于感應(yīng)雷引起的浪涌電流一般為幾千安到幾萬安，低于直擊雷電流，一級SPD具備較強(qiáng)的泄放能力，因此可以將其有效限制在安全范圍內(nèi)。

但無法完全防護(hù)高頻干擾：一級SPD的響應(yīng)時間通常在25 ns 以上，而感應(yīng)雷擊中部分高頻瞬態(tài)可能需要更快的響應(yīng)器件（如二級SPD中的壓敏電阻或三級SPD中的TVS）。

結(jié)論：一級SPD能有效防御感應(yīng)雷的主要能量沖擊，但需要二級、三級SPD配合，才能全面保護(hù)終端設(shè)備。

三、一級浪涌保護(hù)器的參數(shù)與類型

依據(jù) GB/T 18802.11-2020《低壓浪涌保護(hù)器》 和 IEC 61643-11:2011，一級SPD的典型參數(shù)如下：

沖擊電流 Iimp

定義：SPD在 10/350 μs 雷電波形下能承受的最大電流。

國家標(biāo)準(zhǔn)要求：總配電箱的SPD Iimp ≥ 12.5 kA（每極）。

工程選型常用：12.5 kA、25 kA、50 kA。

標(biāo)稱放電電流 In

定義：SPD在 8/20 μs 浪涌波形下能承受的電流。

常見值：20 kA、30 kA、40 kA。

最大放電電流 Imax

定義：SPD在 8/20 μs 波形下的極限承受能力。

常見值：50 kA、80 kA、100 kA。

電壓保護(hù)水平 Up

定義：SPD限制浪涌過電壓后的殘壓值。

一級SPD常見值：≤ 2.5 kV。

工作電壓 Uc

定義：SPD可長期承受的電壓。

對應(yīng)低壓配電系統(tǒng)：

TN-S/TN-C-S 系統(tǒng)：Uc = 275 V AC

TT 系統(tǒng)：Uc = 320 V AC

IT 系統(tǒng)：Uc = 440 V AC

響應(yīng)時間

一級SPD：≤ 100 ns

二級SPD：≤ 25 ns

三級SPD/TVSS：≤ 1 ns

失效模式與脫扣裝置

一級SPD需具備 熱脫扣 與 熔斷保護(hù)（SCB 后備保護(hù)器），避免SPD在短路或劣化后引發(fā)火災(zāi)。

四、一級浪涌保護(hù)器的安裝部署原則

安裝位置

安裝于建筑物的 總配電柜進(jìn)線端（靠近電源進(jìn)線處）。

距離電源進(jìn)線口不超過 0.5 m。

接線方式

三相四線制（TN-S）：L1、L2、L3 與 N 分別接入 SPD，SPD 接地端連接至總等電位接地。

三相三線制（IT 系統(tǒng)）：SPD需配置相間保護(hù)。

TT 系統(tǒng)：需在 N-PE 之間增加專用SPD。

接地要求

接地電阻 R ≤ 4 Ω（一般建筑），重要場所如數(shù)據(jù)中心要求 ≤ 1 Ω。

接地線截面積不小于 16 mm2 銅或 25 mm2 鋁。

配合后備保護(hù)器

GB/T 18802 明確規(guī)定：SPD前必須串聯(lián) SCB（后備保護(hù)器） 或?qū)Ｓ萌蹟嗥鳎_保在SPD短路時安全分?jǐn)唷?/span>

常用參數(shù)：C 型斷路器，In=100 A，分?jǐn)嗄芰?≥25 kA。

分級保護(hù)協(xié)同

一級SPD：總配電柜，Iimp ≥ 12.5 kA。

二級SPD：分配電箱，Imax ≥ 40 kA，Up ≤ 1.5 kV。

三級SPD：終端設(shè)備，Up ≤ 1.0 kV 或使用 TVS。

五、不同領(lǐng)域的應(yīng)用與選型方案

民用建筑

選型：Iimp=12.5 kA，Uc=275 V，Up ≤ 2.5 kV。

部署：總配電箱安裝一級SPD，樓層配電箱安裝二級SPD。

數(shù)據(jù)中心/通信機(jī)房

選型：Iimp=25 kA，Up ≤ 2.0 kV。

部署：主配電室安裝一級SPD，機(jī)柜電源入口處安裝二級 SPD（In=20 kA，Up ≤ 1.2 kV），終端增加精密級SPD（TVSS）。

軌道交通與地鐵

選型：Iimp=50 kA，Uc=320 V，滿足冗余雷電流泄放需求。

部署：變電所總進(jìn)線安裝大電流SPD，站臺與信號控制系統(tǒng)安裝二級SPD。

石化與危險場所

選型：Iimp ≥ 25 kA，帶防爆認(rèn)證（Ex d IIB T4）。

部署：總電源配電箱安裝SPD，同時信號線路需配置信號防雷器。

新能源（光伏/風(fēng)電）

光伏直流側(cè)：Ucpv=1000 V/1500 V，Iimp ≥ 12.5 kA。

風(fēng)電場：Iimp ≥ 25 kA，Up ≤ 2.5 kV。

部署：在匯流箱、逆變器交流側(cè)、升壓站均需安裝 SPD。

浪涌保護(hù)器作為防雷系統(tǒng)的第一道屏障，不僅能夠泄放直擊雷電流，也能有效防護(hù)感應(yīng)雷擊帶來的強(qiáng)能量沖擊。但由于其殘壓和響應(yīng)時間的限制，僅靠一級SPD不足以全面抵御高頻瞬態(tài)干擾，必須與二級、三級SPD協(xié)同，才能形成完整的分級保護(hù)體系。

在選型時應(yīng)重點關(guān)注：

沖擊電流 Iimp ≥ 12.5 kA（國標(biāo)強(qiáng)制要求）

電壓保護(hù)水平 Up ≤ 2.5 kV

配合SCB后備保護(hù)器使用

根據(jù)行業(yè)特點選擇合適參數(shù)（數(shù)據(jù)中心、軌交、石化、新能源均有差異化需求）

只有嚴(yán)格按照國標(biāo)參數(shù)與工程實踐部署，才能真正實現(xiàn)對感應(yīng)雷和直擊雷的全方位防護(hù)，保障電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全運行。