GB／T 18802.22-2019 标准规范下载简介：

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GB／T 18802.22-2019 低压电涌保护器 第22部分：电信和信号网络的电涌保护器 选择和使用导则

这类SPD元件的伏安特性是不连续的，在某一规定的电压值，它们转换至低电压状态。在该低电 玉状态下，其吸收的能量相比于其他将电压“限制”在规定的保护水平的SPD要低。由于该开关型元件 动作，被保护设备承受高于系统正常电压的时间是很短暂的。如果系统的运行电压和电流超过开关型 元件的恢复（复位）特性，则这些元件仍将保持导通状态。合理地选择SPD及电路设计将使SPD在正 常系统电压和电流下恢复至高阻抗状态

为了限制过电流，保护元件应切断或减小流过被保护负载的电流。限制过电流的方法有三种：切 断、衰减或分流。过电流保护所使用的技术大多数是热驱动方式，这导致动作响应时间相对较长。在过 电流保护动作之前，负载及SPD应具有相应的耐受电涌的能力

4.3.2电流切断型元件

这类元件使SPD或信息技术设备的电涌电流通道开路（参见图B.1）。载流电路的突然开路通常会 产生电弧DB41T 1647-2018 金属非金属深井矿山通风安全规程，尤其当电流处于峰值时。这种电弧应加以控制以预防产生危害。电流切断后需要进行维护 以恢复运行。熔断器是电流切断型元件的一个例子。

4.3.3电流衰减型元件

这类元件通过有效地接入一个与负载串联的大电阻来减小流过的电流（参见图B.4）。自热式正温 度系数（PTC)热敏电阻是这种电流衰减型元件的一个例子。过电流使PTC热敏电阻发热。当PTC热 救电阻的温度超过其临界温度（典型值为120℃）时，将导致PTC热敏电阻的阻值从欧姆级变为数百干 欧级，从而减小了电流。在进人高电阻状态后，较小的电流仍可维持PTC热敏电阻的温度，使PTC热 敏电阻仍保持在高电阻状态。PTC热敏电阻为保持温度所需要的典型功耗约为1W，例如当过电压为 交流200V时，电流为5mA。冲击电流过后，PTC热敏电阻将冷却并恢复至低电阻状态（也称为“复 位”）。当电流超过预先设定的值时，电流衰减型的限流器（参见B.3.2.3)将响应雷电电涌和交流电涌 而启动。

4.3.4电流分流型元件

电流分流型元件能有效形成一 参见图B2）。电压限制型元件亏起的 温升或负载电流感应可触发电流分流型元件动作。虽然负载被保护，但网络馈线中的电涌电流却不变 或变得更大。电流分流型元件动作以后，可能需要进行维护使之恢复运行。

本章讨论SPD的参数，以及这些参数与SPD及SPD相连网络的正常运行的关系。这些参数可作为 SPD之间互相比较的基础，也可为信号系统和电源系统的SPD选型提供指南。这些参数值可从SPD制造 商和供应商处得到。验证这些参数，或者当供应商不能提供这些参数时，可采用GB/T18802.21一2016所 述的试验和方法

SPD参数应与预期的环境相适应。

相对湿度应分布在以下范围： 正常范围：5%~95% 注1：本定义范围正常情况下对室内SPD使用，与GB/T16895.18一2010中代码AB4相一致。 一扩展范围：5%~100% 注2：本定义范围正常情况下对室外无气候防护场所的SPD适用（例如在箱体之外的SPD)

5.2.5非正常使用环境

SPD如暴露在非正常使用环境下，在设计和应用中应给予特殊

5.3可能影响系统正常运行的SPD参数

用于保护电信和信号系统，有电压限制功能的，或既有电压限制功能又有电流限制功能的SPD的 基本工作参数如下： 最大持续工作电压Uc； 电压保护水平Up； 冲击复位； 绝缘电阻（泄漏电流）； 额定电流。 SPD应符合特定的应用要求。某些SPD参数会影响网络的传输特性。这些参数如下： 电容； 串联电阻； 插入损耗； 回波损耗； 纵向平衡； 近端串扰（NEXT）。 因此，SPD应按GB/T18802.21一2016中选取的试验项目进行试验。附录D给出了有关IT系统 其传输特性的信息。在这些系统中应用SPD时，这些信息应予以考虑

考虑到过电压和过电流的概率，信息技术系统保护措施（例如SPD保护）的必要性应建立在风险 的基础之上。信息技术系统所有部分的评估应达到对整个网络的配合良好的保护效果。这就要综

考虑用户和网络运营商服务的损失、系统的重要性（例如医院、交通管控）、在特定位置的电磁环境（损坏 的概率）和修复成本等因素。 应根据下列因素评估决定是否采取保护措施： 一建筑物内、外网络损坏的风险； 可接受的损坏风险。 对于建筑物及其内部网络，用户应分析上述两个因素。对于建筑物外部的网络，网络运营商也应分 析上述两个因素。因为风险因素的权重可以导致在运营商网络和私人网络连接处的保护结果不同（见 图1，“NT”点），表1给出了保护措施对应责任主体的概述。

表1保护措施的分工职责

风险分析需考虑以下电磁现象： 电力线感应； 雷电放电； 地电位抬升； 电力线触碰，

风险分析需考虑以下电磁现象： 电力线感应； 雷电放电； 地电位抬升； 电力线触碰

风险识别需考虑如下几个经济因素，如： 成本（缺乏充分保护的设备的高修复成本相对于具有充分保护的设备的零修复成本，损坏性电 磁现象的发生概率）； 预期的使用方式； 装置内的保护措施； 服务的连续性； 设备的可维护性（设备安装在难以到达的地区，例如在高山上）

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风险处理考虑减少整个通信网络（即包含各种传输设备或终端设备在内的各类公共的和私人的 的损坏。应按网络运营商、网络管理部门和系统制造商的要求和/或规定安装SPD（见图1和图 关风险管理的更多信息参见附录C。

说明： 信息技术设备（例如控制器）： 客户或用户可能给出的SPD要求/规定； (3)— 信息技术设备（例如传感器/驱动器）； (4)配电盘。

说明： 信息技术设备（例如控制器）： 客户或用户可能给出的SPD要求/规定： (3)— 信息技术设备（例如传感器/驱动器）； (4)配电盘。

图1电信和信号网络的SPD安装

图2测量和控制网络（MCR）

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当考虑应用SPD来保护连接至电信和信号网络的设备时，重要的是确定可能的过电压和过电流的 来源以及它们的能量如何耦合至网络。耦合机理如图3所示，图4说明了降低耦合至网络的能量的 方法。

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雷电直击建筑物 雷击建筑物的附近 雷电直击线路 雷击线路的附近 电涌源 交流电源的影响 (S1) (S2) (S3) (S4) 注：（1)～(5)见图3"耦合机理”。 。也适用于邻近供电网络开闭操作的电容性/电感性耦合。 b见GB/T18802.21—2016表3。 。国际电工委员会将该模拟直击雷冲击试验表述为峰值电流和总电荷，能够达到这些参数的典型波形是双指数 冲击电流，在这个例子中采用10/350波形，

7.3电涌保护器(SPD)的应用、选择和安装

电涌保护器（SPD）的应用、选择和安装

7.3.1SPD的应用要求

SPD应符合GB/T18802.21一2016和被保护系统有关的技术规范。 应用于公共电源系统的SPD，可能要采用其他的或附加的要求，在下面的分条款中不再叙述。以 下各分条款涉及SPD在建筑物内部信息技术系统中的应用。

可减小雷电效应的SPD的

SPD通过吸收或反射能量来限制电涌。应基于GB/T21714.2一2015风险评估中峰值冲击电流和 波形的详细情况（例如5kA，8/20），根据GB/T18802.21一2016表3来选择SPD。 当确定保护措施时，应考虑每个不同保护位置（见图4）的保护要求。应在雷电防护区分界面分级 采用保护装置（雷电防护区的划分请参考GB/T21714.4一2015）。当存在雷电保护系统（LPS)时，防护 区概念尤为重要。例如，位于建筑物的入口处的第一级保护水平（i，m），主要保护装置不被损坏。该级 保护措施应按此设计并设定参数，该保护输出一个被削减了的能量，此输出又成为后一级保护的输人。 后一级的保护水平（k，1及n，o)进一步将电涌水平降低至随后的后级保护或设备可以接受的值（也可见 7.3.1.3）。 图4是与GB/T21714.1一2015相一致的雷电保护的示例。 根据过电压/过电流危险程度及SPD特性，建筑物内的设备也可由单个SPD保护。数个保护水平 可通过在一个SPD中组合保护电路而确定。根据设备位置，一个SPD可用于保护建筑中的多个区域 当存在级联的SPD时，应考虑第9章的配合条件

降低瞬态电涌的SPD的

图4雷电保护原理的配置示例

SPD应按7.3.1.2所述的雷电防护区的级联和表3进行选用（配合可参见第9章）。为达此目的，保 护装置的选用方法是SPD标识的电压保护水平Up小于后级SPD或信息技术设备可耐受的电压值（见 图5）。 表3中关于雷电防护区的选择是假设防护区分界面LPZ0/LPZ1的总雷电流I的各分量通过 SPD(j)由电阻耦合进人信息技术系统（部分电涌电流Ipc）。这样在信息技术系统传播的雷电波形将受 到系统布线和SPD动作的影响。如果SPD(j)的保护水平高于设备耐受水平，就再安装一个具有合适 的保护水平的SPD，且能与SPD(j)能量配合。另外一种方法，就是采用一个具有合适保护水平的SPD 取代SPD(j）。 由雷击的电磁效应或预装的限制装置（如SPD)的允通电流感应产生的电涌电流，用8/20电流波形

来表示。 由发生在信息技术/电信线路附近，但又远离连接在这些线路的信息技术设备（ITE)的雷击产生的 电压，用10/700电压波形来表示（参见GB/T18802.21一2016表9）

息技术/电信线路附近，但又远离连接在这些线路的信息技术设备（ITE)的雷击产生的 电压波形来表示（参见GB/T18802.21—2016表9）

表3根据GB/T21714.1一2015且用于防护区接口的SPD额定值的选型推荐

图5雷电保护区（图4）配置示例

一般来说，为实现保护设备所需的SPD数量决定于安装SPD的雷电保护区域（LPZ)分界面的 保护设备也可采用单个使用了7.3.1.2中所述的组合保护电路的SPD。 从(i)至SPD3(1)的级联保护装置的配合条件应按第9章考虑。

7.3.1.4为限制低频电涌电压的SPD的选择

.3.1.5SPD的限制电压与被保护系统的兼容性

图6信息技术设备数据（f)和电源输入电压（g）的共模电压和差模电压的保护方法示例

7.3.2SPD安装布线

安装SPD应把引线/连接线上的电压降减至最小。 下述方法与低保护水平U共同构成了防止任何由于不正确布线（耦合、环路、电缆电感）引起的在 限压过程中额外电压升高的基本规则，从而得到有效的电压限制效果。 有效的电压限制效果通过下列方式达到： 尽可能靠近设备安装SPD（见7.3.2.3）； 避免SPD连接导线过长，并减小SPD端子X1、X2（见图7）与被保护区域之间不必要的弯曲。 图8对应的连接方式是最理想的。

7.3.2.2 二端子 SPD

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说明： Li,L? SPD连接导线的导体电感。 ULI,UL2 电涌电流Ipc变化率di/dt在相应的电感“L”上感应的常模电压，与连接导线整体长度或单位长度 有关。 X1,X2 SPD的端子。对应于SPD的非保护侧，限压元件[见图6的（1），（2)位于这些端子间。 I pc 直击雷电流的部分电涌电流 Up(r) 在信息技术设备输入端（f)由保护水平Up及SPD与被保护设备间连接导体上的电压降产生的电压 （实际保护水平）。应注意，在SPD开始导通前UL及UL2等于零。对于开关型SPD，当SPD导通时Up 为残压。 Up SPD输出端电压（保护水平）

7.3.2.3 三端子,五端子或多端子 SPD

7引线电感引起的U,和Ur,对保护水平U，的

过把连接导线连接至公共点去除保护单元的电

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(c) SPD公共参考端，SPD内的所有共模、电压限制型电涌电压元件通常以此为参考点； (d) 等电位连接体（EBB)； (f) 信息技术/电信接口； (1) 根据表3的SPD(也可见GB/T18802.212016表3)； (p) 接地导体； (pl,p2)— 接地导体（尽可能短），对于远程供电的信息技术设备，（p2)可能不存在； (q) 必要的连接导线（尽可能短）； X,Y SPD的端子。对应于SPD的非保护侧，限压元件[见图6的（1)，（2)位于这些端子

图9实际保护水平受干扰影响最小的信息技术设备与三、五或多端子SPD安装的必要条件 附加措施： 不要将连至保护端口的电缆与连至非保护端口的电缆放置在一起； 不要将连至保护端口的电缆与接地导体（p）放置在一起； SPD保护侧至被保护的信息技术设备的连接应尽可能短，或采取屏蔽措施。

图9实际保护水平受干扰影响最小的信息技术 端子SPD安装的必要条件 附加措施： 不要将连至保护端口的电缆与连至非保护端口的电缆放置在一起； 不要将连至保护端口的电缆与接地导体（p)放置在一起； SPD保护侧至被保护的信息技术设备的连接应尽可能短，或采取屏蔽措施

7.3.2.4雷电感应过电压对建筑物内部系统的影响

建筑物内部可能存在雷电感应过电压，可通过7.2中所述的机理耦合进入内部网络。这类过电压 常是共模的，但也可能以差模形式出现，这类过电压会造成绝缘击穿或信息技术设备中的元件损坏。 为限制过电压的影响，应按图6安装SPD。 其他可采取的措施如下： SPD与信息技术设备间采取等电位连接（q)以减小共模电压（见图9）； 采用双绞线以减小差模电压； 采用屏蔽线以减小共模电压； 关于各种回路的计算方法，见GB/T21714.4一2015附录A

SPD冲击电流的选择是基于服务系统（如电源、数据线、通信设备）上的直流雷电流的分流，且分流 大小可以根据GB/T21714.1一2015中附录E或根据表4进行计算。 表4举例说明了安装在LPZ分界面与电源SPD的试验类别以及信号SPD分类之间的关系

布线工作可能导致建筑物线缆产生电磁感应电涌 良。已研发出MSPD可以保护如图10所示设备和局部设备终端群免受上述困扰，这些设备终端连接 多项服务线路。 MSPD设计和构造的一个重要特征是将用于各种独立服务线路中的SPD进行等电位连接，这减小 了在不同服务线路之间的电压差，如图11所示

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图11具有PE线连接的MSPD

根据应用情况，有必要在MSPD上设置一个接地端子。 验证MSPD的等电位连接，包括在独立的服务设施之间、它们的接地之间，或两者之间施加一个电 涌，然后测量MSPD被保护侧通过的接地电流。 在设备内部设置共用参考点可通过直接等电位连接（如图11所示)或者通过一个合适的元件[如 图12中的SPC（电涌保护元件)来实现。SPC在正常情况下具有绝缘特性，但是当一个系统内或两个 系统间有电涌出现时能提供一个有效的等电位连接。这些SPC元件可集成到SPD中。

具有SPC与PE端子瞬态等电位连接的MSP

表5LPZ和MSPD要求的试验分类之间的关系

除电源和数据端口的电压限制功能之外，MSPD应满足它所支持的通信/数据接口的传 特性

9SPD与信息技术设备的配合

条件下SPD1的输出保护水平不应超过SPD2或信息技术设备的输入耐受水平。 如果满足下面的判据，则前后级SPD就达到配合良好： 前级SPD的电压保护水平Up小于后级设备的电压耐受水平UiN；前级SPD的让通电流Ip小于后 级设备的电流耐受水平IN，见图13。如果达不到这些配合条件GB/T 30043-2013 煤炭直接液化　液化残渣软化点的测定 环球法，可通过一个去耦元件来实现配合。这 个去耦元件可能需要通过试验来确定

图13两个SPD的配合

当使用单端口SPD时，应考虑并联连接可能产生的电压降。GB/T18802.12一2014中给出的例子 通过要求SPD的电压保护水平不超过设备的耐受电压Uw的80%来解决这一问题 因为SPD至少包含一个非线性限压元件，保护端开路输出的电压是试验发生器所施加的（开路）过 电压的畸变形式。这就使一般所说的“黑匣子”SPD配合困难。使用制造商推荐的SPD是最安全的。 制造商有能力评估如何良好配合或如何通过试验确定配合。为使SPD与信息技术设备配合良好，需要

A.1.2金属氧化物压敏电阻（MOV)

图A.1箱压元件特性图

金属氧化物压敏电阻是由金属氧化物制造的非线性电阻器。在大部分电压限制范围内，MOV的 电压随电流非线性地增加。在最大电流水平处，材料体积电阻起主导作用，使其伏安特性实际上为线性 性。 MOV元件适用于Uc不小于5V的电压，通常U允许变动约士10%。大电流冲击时，MOV的限 电压可显著增加，这有利于级联SPD的配合，但下游设备有可能承受高电压， MOV响应时间短，使其适合于限制快速瞬变电压。其还具有较大的热容量，能消耗相当高的能 量。承受多次额定电流冲击或几次超额定电流冲击将使MOV劣化。劣化将导致Uc降低，使用这类 元件时需予考虑， MOV元件呈现高电容，这使其在高频领域应用受限

这类SPD元件由单个或多个PN结构成。 通常HG/T 20589-2011 化学工业炉受压元件强度计算规定，这类SPD元件能量处理能力较低且对温度敏感。它们用于需要快速限压的场合，其限压值 为1V及以上。

A.1.3.2正向偏压 PN结

正向偏压PN结的正向导通电压（V)约0.5V。在大部分限压范围内，二极管电流随外加电压快速 增加。大电流时，正向导通电压V，可增加至10V或更高。 在施加电压迅速上升的情况下，二极管可呈现一些电压过冲。该过冲电压（正向恢复电压，V）可 大于大电流情形下的正向导通电压。在正向偏压极性下，二极管具有相对较高的电容量。该电容量取 决于信号和直流偏压水平。如果二极管用于反向偏压，电容量则减小。在较高工作电压情况下，使用审 联的二极管元件组件，总的电容由于串联的缘故，会显著降低。