摘要：电涌保护器（SPD）可以有效地保护电压敏感设备免受瞬态电涌的影响，因此广泛应用于电气和电子系统中。SPD的定期运行和维护在IEC和GB标准中是必需的。但传统SPD在实际运行和维护方面存在一些问题，如效率低、风险高、成本高。如何实现SPD的经济、安全、高效运行和维护，目前是一项挑战。本文主要分析电气系统中电涌保护器的检测及技术参数分析。

关键词：电气系统;电涌保护器;防雷

引言

雷电产生于强对流天气（雷暴）之中，是伴有闪电和雷鸣的放电现象，具有电流强度大、电压值高、强电磁辐射等特征。随着我国经济水平的不断提高，信息技术得以快速发展，智能化设备越来越多的应用到各行各业以及民用家庭中，而雷电引起的危害也显著增加，产生的社会影响也越来越大，对电气以及电子设备的保护也越来越引起人们的重视，因此为了将雷电造成的损失降低，除应做好建筑物的外部防雷措施以外，还应做好内部防雷措施，包括屏蔽、等电位联结、合理布线以及装设电涌保护器。在防雷检测工作中，对电涌保护器的检测是防雷检测中的一个工作重点，对检测中已经存在安全隐患的电涌保护器应及时给受检单位提出并要求受检单位及时整改，防止造成更大的经济损失。

1、电涌保护器（SPD）的类别

①SPD开关类型：对于间隙放电装置，无过电压时，SPD呈现高强度状态，有过电压时，SPD突然呈现低阻抗特性;其雷电能量放电能力较大，主要功能是雷电能量放电，具有不连续的电压和电流特性。②电压限制器型SPD：无过电压时，SPD具有较高的电阻状态，但随着电流的侵入，电压和过电压电流增大，SPD阻抗越来越小，最后呈现阻抗+弱状态。当SPD是一种氧化锌压敏电阻装置时，其闪电放电能力较低，但由于其持续的电压和电流特性，抑制过电压的能力较好，使用SPD的主要作用是抑制过电压。③组合SPD：由压力限制器型组件和开关型组件组成，其特性可分别表示为开关型SPD压力限制器型SPD特性。SPD安装在电气或电子系统所在的总建筑中。在建筑物入口，即电源的一级保护部分，应使用开关式避雷器从闪电中排出能量，二级保护区和电源后线应使用电压限制器式避雷器。开关型电涌保护器和电压限制器型电涌保护器必须一起使用，以确保配电线路各级设备的安全。在线安装多个电涌保护器时，电压开关类型SPD和电压限制类型SPD之间的线路长度不得小于10m，前后SPD之间必须安装耦合元件。压力有限的SPD之间的线长不合适。

2、电涌保护器（SPD）的保护模式

电气系统中的电涌保护器的大多数保护模式是4种保护模式（L-PE和N-PE），即三个正极性导体连接到保护电缆，中性导体连接到保护电缆。每个电涌保护器（SPD）上的保护模式参数的含义如下：①最大持续工作电压（CPU）：可持久添加到电气系统电涌保护器保护模式中的平均电压或最大直流电压。所有布线系统的最低要求见附件j表J.1.1，GB50057-2010。②额定放电电流（in）：过压器8/20us峰值电流。典型波形（10/350μS，8/20μS）。I/im0.00.90.30.40.50.60.70.81.00.20.3dbcafett波形（10/350μS，8/20μS），其中波形头时间是从峰值电流的10%变为90%所需的时间;一半时间-值：从峰值电流切换到峰值电流的一半所需的时间。S7-1200可编程控制器。④电压保护等级（Up）：表面电涌保护器限制连接端子之间的电压性能参数，您可以从优先值列表中选择这些参数的值。电压保护水平值应大于实测极限电压的最大值。①一级试验：电气系统中使用一级试验的避雷器，应试验额定放电电流in、冲击电压1.2/50us和最大冲击电流Iimp。一级试验可以用T1加方形表示，即T1。⑥二级试验：电气系统采用二级试验的电涌保护器应使用额定放电电流in、冲击电压1.2/50us和最大电流波8/20us。

3、电气系统中电涌保护器的检测管理解决方案

3.1实验测试

整个电路由主电路和辅助电路两部分组成。主电路由两级电压限制器保护组成。为了测试设计在实际应用中是否达到了上述预期的理论价值，采用CWG发生器来影响设备。也就是说，8/20s脉冲波形具有标称耐力应用于SPD的输入端，每个脉冲的间隔约为3分钟。在输出端测量残馀应力，其值应小于电压保护水平Up。是不同脉冲电压下线路与质量及电力容量的部分典型残馀应力关系。在一定范围的外部脉冲电压范围内，随着脉冲电压的增加，管线和质量之间的残馀应力逐渐增大，而增大幅度逐渐减小。电力容量也随着脉冲电压的增加而增加（在一定的外部脉冲幅度内）。当外部电压达到阈值时，脉冲电压与电流的比率接近固定值。3.0kv冲击时残馀电压值为52.0v，这并不导致设备卸载外壳，满足一般电路的要求。

3.2温度监测

过去，SPD中使用的大多数非线性元素都是非线性硅碳化物（SiC）电阻，但现在它们是金属氧化锌（ZnO）变换器，这是国家标准中定义的MOV缩写。MOV的内部结构可视为许多串联并联半导体P-N变换。当在受保护低压配电线路中的相位线路（l）与中性线路（n）或L-PE线路平行连接时，SPD两端之间的电位差，即相位电压导致微安电流通过MOV，定义为导数电流线路。le的流量会使MOV升温，导致一些P-N转换中断线路，从而MOV再次升温，导致一些P-N连接中断。这种恶性循环最终导致热塌陷，MOV温度可达80～120℃。因此，通过监测SPD体温可以预测SPD的寿命。SPD制造商很难确定温度波，因为它们应用不同的散热过程，并且受到使用环境温度差异和MOV附近检测点困难等因素的影响。依靠温度监测仍然难以预测SPD的寿命。

3.3SPD异常参数监测流程与思想

SPD异常参数的监控包括预处理最初收集的数据、删除冗馀和错误记录以及减小特征数量的大小。然后根据预处理的数据创建多个itree。最后确定了IForest每组抽样数据的离群值，并确定了与离群值较高对应的原始数据。上述步骤可行的原因如下：根据SPD异常采样参数分布的多样性，将正常采样参数提交给固定分布是有限的。此处的结束特性意味着正常SPD采样参数的特性具有一定的循环趋势。从统计角度来看，可以假定正常数据受到有限分布的限制，不正常数据虽然分布不同，但不能插入正常数据分布。这意味着我们可以将该算法与大量多参数SPD采样数据结合起来，形成一个学习常规参数数据分布的模型，并利用得到的分布检测无法插入分布的异常参数数据。数据异常值越高，SPD的实际性能越差。对国家和平与发展委员会异常参数的监测有助于评估国家和平与发展委员会的实际状况和退化程度，并发出警报。

4、防雷检测实例分析

电涌保护器（SPD）可能会因为长时间工作或因处于恶劣环境中而老化，或者因受闪电电涌侵入而引起性能下降或失效等故障，因此需用专业的检测仪器定期对线路和设备的SPD进行检查。如果测试结果表明SPD具有劣化显示或状态指示指出SPD失效，受检单位应及时更换，避免在雷雨天气因闪电电涌的侵入而造成线路或设备的损坏，则应对SPD进行更换。当检测低压配电室的总配电箱、配电柜时，应该检测是否在配电箱、配电柜里装设I级实验的电涌保护器（SPD），因为常规受检单位的建筑物一般是防雷接地装置和电气接地装置共用或者相连的，如果未装设I级实验的电涌保护器，则应该对受检单位提出整改，增设电涌保护器。

结束语

IEC和GB标准要求SPD定期运行，从而增加了某些建设期的资本成本。但是，传统的电气和电子系统存在安全风险，在实际操作过程中无法轻易检测到，需要手动检查，维护费用高昂。选择智能SPD并预先确定使用寿命和相关监控系统，可以及时检测故障风险，降低维护成本，并解决传统SPD传输大小的不足。有效的成本效益维护可确保电气和电子系统的安全运行，特别是在高层建筑、终端、数据中心、医院、体育场等方面。采用智能的国家和平与发展方案有助于优化地雷设计方案，并为制定更安全、更可靠和更具成本效益的技术标准提供大量数据支持。

参考文献

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