引言spd（surge protective device）是國際電工委員會（iec）標準中對電湧保護器的英文縮寫。過去國內大多數生產廠商使用避雷器、低壓避雷器、電子防雷器等名稱均不夠準確，使用避雷器一詞易與使用於高壓供電系統的避雷器相混淆，特別是國家標準已頒布了避雷器的內容和設有專門的檢測單位，它們主要應用於高壓系統。行業標準ga173把spd定名為防雷保安器是與國家制定電器安全標準的規定相矛盾的，該標準對使用「安全」一詞有特定規定，不允許把「安全」及類似含意的詞與某元件聯用，而且spd除具備有防雷的功能外，還有抑制投切過電壓的作用。
在iec61312、iec61643和iec60364等相關標準中對spd效能和安裝使用提出了一系列要求，簡要歸納出要點，以供討論。
一、spd的定義：
在gb50057-94《建築物防雷設計規範》中，spd定名是過電壓保護器：「用以限制存在於某兩物體之間的衝擊過電壓的一種裝置，如放電間隙，避雷器或半導體器具」。近日標準起草人林維勇先生在為中國氣象局組織起草的某標準草案討論稿上鄭重的將「過電壓保護器」易名為「電湧保護器」，並以近期頒布的國際標準和美國標準做了更名的文字說明。
spd的定義應是，電湧保護器（spd）：用以限制瞬態過電壓和引導電湧電流的一種器具，它至少應包括一種非線性元件。這一觀點將在林維勇先生執筆對gb50057-94區域性修訂條文徵求意見稿中做為強制性國家標準出現。
二、spd的分類：
spd可按幾種不同方法進行分類：
1．按使用非線性元件的特性分類：（設計電路拓樸）
電壓開關型spd：當沒有浪湧出現時，spd呈高阻狀態；當衝擊電壓達到一定值時（即達到火花放電電壓），spd的電阻突然下降變為低值。常用的非線性元件有放電間隙，氣體放電管等。
開關型spd具有大通流容量（標稱通流電流和最大通流電流）的特點，特別適用於易遭受直接雷擊部位的雷電過電壓保護。（即lpz0a——直擊雷非防護區），有時可稱雷擊電流放電器。
電壓限制型spd：當沒有浪湧出現時，spd呈高阻狀態；隨著衝擊電流及電壓的逐步提高，spd的電阻持續下降。常用的非線性元件有壓敏電阻，瞬態抑制二極體等。
這類spd又稱箝壓型spd，是大量常用的過電壓保護器，一般適用於戶內，即iec規定的直擊雷防護區（lpz0b）、第一遮蔽防護區（lpz1）、第二遮蔽防護區（lpz2）的雷電過電壓防護。iec標準要求將它們安裝在各雷電防護區的交界處。
混合型spd：開關型元件和箝壓型元件混合使用，隨著施加的衝擊電壓特性不同，spd有時會呈現開關型spd特性，有時呈現箝壓型spd特性，有時同時呈現兩種特性。
2．按spd的埠型式分類：
根據在不同系統中使用的需求，spd生產商廠可以把spd製造成一埠或兩端口的型式。
一埠（又稱單口）spd：與被保護電路併聯連線。一埠spd可能有隔開的輸入端及輸出端，在它們之間沒有特意設定的電阻或電感。（見圖1）
兩端口（又稱雙口）spd：具有兩組埠的spd，一般與被保護電路串聯連線，或使用接線柱連線，在輸入端與輸出端之間有特意設定的串聯阻抗。（見圖2）
圖1和圖2上可以看出，無論spd從外表上看是否串接或併聯在被保護電路中，spd的非線性元件實質上都是與被保護電路處於併聯狀態，當其動作時，能將被保護電路中的電湧電流通過spd分流洩入地中。
3．按使用的性質分類：
由於雷電過電壓和投切過電壓（過去常稱為操作過電壓）可能沿供（配）電線路侵入，雷電過電壓可能沿訊號線（含**線）或天饋線侵入，因此安裝在不同的系統中的spd必須滿足不同系統的特殊要求。這樣，生產廠商又可將spd按使用性質將spd分為：電源系統spd、訊號系統spd和天饋系統spd。
此外，還可以按安裝的環境（位置）分為室內用或戶外用；按可接觸性分為可接觸或不可接觸；按安裝方式分為固定式或卡接可移式等等。
三、表徵spd效能的主要技術引數：
在2023年2月iec頒布的標準《低壓系統的電湧保護器第1部分效能要求及測試》（iec61643-1）中規定了用於低壓配電系統的spd的使用環境是：
1000vac（交流）50/60hz和1500vdc（直流）以下電路系統中的spd，使用高度不超過2000m，貯備和使用時的環境溫度應在－5℃~40℃之間，特殊情況下可擴充套件到—40℃~70℃之間，相對濕度在常溫下為30%~90%。在此範圍之外的惡劣環境下和使用於戶外或暴露在日光中或處在其它輻射源之下的spd應有特別的設計要求，這是設計者、製造廠商和使用者要特別注意的。
在iec61643-1的第6章中對製造廠商提出必須提供下列資訊內容（19項）：
a)製造廠家、商標及模組型號
b)安裝位置類別
c)埠數
d)安裝方法
e)最大持續工作電壓uc(每一種保護方式乙個值)及額定頻率
f)製造商聲稱的各保護方式的放電引數及試驗類別：
—— i類試驗iimp
——ii類試驗imax
——iii類試驗uoc
g) i類及ii類試驗中的額定放電電流值in(每一保護模式乙個值)
h)電壓保護水平up(每一保護模式乙個值)
i)額定負載電流
j)外殼提供的保護水平(ip**)
k)短路承受能力
l)備用過電流保護裝置的最大推薦額定值(如果有)
m)斷路器動作指示
n)具有特殊用途產品的安裝位置
o)埠標誌(進、出口端標誌)
p)安裝指南(如：連線、機械尺寸、引線長度等)
q)電網電流型別：直流(d.c)交流(a.c)及頻率或兩者都可應用
r) i類試驗中能量指標(w/r)
s)溫度範圍
在上述19項內容中，a）、e）、f）、h）、j）、i）、o）和q）等8項要求製造廠商必須在產品的銘牌上註明。
目前國內生產廠商使用的技術引數名稱不統一，國外廠商的引數譯文也不大一致，因此使用者很難正確使用，在此筆者試圖說明一些引數名稱和內容。
在進行引數介紹之前，有必要介紹一下過電壓的概念。在iec60664-1《低壓系統內裝置的絕緣配合》標準中，定義過電壓（overvoltage）：「峰值大於正常執行下最大穩態電壓的相應峰值的任何電壓」。
過電壓一般分為短時過電壓（或暫態過電壓）（temporary overvoltage）和瞬態過電壓（transient overvoltage）。這兩種過電壓的區分是短時過電壓是持續時間較長的工頻過電壓，而瞬態過電壓則是振盪的或非振盪的，通常為高阻尼，持續時間只有幾毫秒（ms）或更短的短時間過電壓。雷擊過電壓便屬瞬態過電壓。
由於特定通斷操作或故障通斷，在系統中的任何位置出現的瞬態過電壓又稱投切過電壓（操作、通斷過電壓）（switching overvoltage）。spd應具備抑制瞬態過電壓的功能，含防護雷電過電壓和投切過電壓。
1．保護模式：spd可連線在l（相線）、n（中性線）、pe（保護線）間，如l-l、l-n、l-pe、n-pe，這些連線方式稱為保護模式，它們與供電系統的接地型式有關。按gb50054-95《低壓配電設計規範》規定，供電系統的接地型式可分為：
tn-s系統（三相五線）、tn-c系統（三相四線）tn-c-s系統（由三相四線改為三相五線）、it系統（三相三線）和tt系統（三相四線，電源有一點與地直接連線，負荷側電氣裝置外露可導電部分連線的接地極與電源接地極無電氣聯絡）。
2．額定電壓un，是製造廠商對spd規定的電壓值。在低壓配電系統中執行電壓（標稱電壓）有220vac、380vac等，指的是相對地的電壓值也稱為供電系統的額定電壓，在正常執行條件下，在供電終端電壓波動值不應超過±10%，這些是製造商在規定un值時需考慮的。
在iec60664--1中定義了實際工作電壓（working voltage）：在額定電壓下，可能產生（區域性地）在裝置的任何絕緣兩端的最高交流電壓有效值或最高直流電壓值（不考慮瞬態現象）。
3．最大連續工作電壓uc，指能持續加在spd各種保護模式間的電壓有效值（直流和交流）。uc不應低於低壓線路中可能出現的最大連續工頻電壓。選擇230/400v三相系統中的spd時，其接線端的最大連續工作電壓uc不應小於下列規定：
tt系統中uc≥1.5 uo
tn、tt系統中uc≥1.1 uo
it系統中uc≥uo
注1：在tt系統中uc≥1.1uo是指spd安裝在剩餘電流保護器的電源側；uc≥1.5uo是指spd安裝在剩餘電流保護器的負荷側。
注2：uo是低壓系統相線對中性線的電壓，在230/400v三相系統中uo=230v。
對以mov（壓敏電阻）為主的箝壓型spd而言，當外部電壓小於uc時，mov呈現高阻值狀態。如果spd因電湧而動作，在洩放規定波形的電湧後，spd在uc電壓以下時應能切斷來自電網的工頻對地短路電流。這一特性在iec標準中稱為可自復性。
上邊提到的uc≥1.5uo、uc≥1.1uo、uc≥uo等標準引自iec60364-5-534，從我國供電系統實際出發，此值應增大一些，有專家認為原因是國外配電變電所接地電阻規定為1-2ω，而我國規定為4-10ω，因而在發生低壓相線接地故障時另兩相對地電壓常偏大且由於長時間過流很易燒毀spd。
但spd的uc值定的偏大又會因產生殘壓較高而影響spd的防護效果。也有些專家認為，雖然變電所接地電阻較大，但在輸電線路中實現了多次接地，多次接地的併聯電阻要低於變電所的接地電阻值，因此uc≥1.1uo即可滿足要求。
由於後者分析較接近實際，在有關國家標準出台前，仍以iec標準為準。
4．點火電壓，開關型spd火花放電電壓，是在電湧衝擊下開關型spd電極間擊穿電壓。
5．殘壓ures，當衝擊電流通過spd時，在其端子處呈現的電壓峰值。ures與衝擊電湧通過spd時的波形和峰值電流有關。為表徵spd效能，經常使用ures / uas =殘壓比這一概念，殘壓比一般應小於3，越小則表徵著spd效能指數越好。
6．箝位電壓uas，當浪湧電壓達到uas值時，spd進入箝位狀態。過去認為箝位電壓即標稱壓敏電壓，即spd上通過1ma電流時在其兩端測得的電壓。而實際上通過spd的電流可能遠大於測試電流1ma，這時不能不考慮spd兩端已經抬高的ures（殘壓）對裝置保護的影響。
從壓敏電壓至箝位電壓的時間比較長，對mov而言約為100ns。
7．電壓保護水平up（保護電平），乙個表徵spd限制電壓的特性引數，它可以從一系列的參考值中選取（如0.08、0.09、……1、1.
2、1.5、1.8、2……8、10kv等），該值應比在spd端子測得的最大限制電壓大，與裝置的耐壓一致。
up、un、uc之間關係參見圖3。
8．限制電壓測量值，當一定大小和波形的衝擊電流通過spd時在其端子測得的最大電壓值。
電湧保護器的作用
一 含義 surge protection device 是電子裝置雷電防護中不可缺少的 一種裝置，過去常稱為 避雷器 或 過電壓保護器 英文簡寫為 spd。電 湧保護器的作用是把竄入電力線 訊號傳輸線的瞬時過電壓限制在裝置或 系統所能承受的電壓範圍內，或將強大的雷電流洩流入地，保護被保護的 裝置或...
電湧保護器的工作原理及結構
電湧保護器 surge protection device 是電子裝置雷電防護中不可缺少的一種裝置，過去常稱為 避雷器 或 過電壓保護器 英文簡寫為spd。電湧保護器的作用是把竄入電力線 訊號傳輸線的瞬時過電壓限制在裝置或系統所能承受的電壓範圍內，或將強大的雷電流洩流入地，保護被保護的裝置或系統不受...
D類電湧保護器使用說明書
d類電源電湧保護器 使用說明書 應用範圍 d類電源電湧保護器ps d 用於終端電源裝置防雷及抗浪湧保護。產品類別 技術引數 電路原理圖 安裝示意圖 安裝說明 電湧保護器可以固定在35mm電氣導軌上 in 端連線引線，out 端連線裝置 電湧保護器串聯電源線路，l 連線電源相線或電源正線，n 連線電源...