1．SPD的基本功能

对于正常工作状态下的低压系统，安装后的SPD不应对系统和系统装置内的设备工作特性有明显的影响。

对于出现浪涌等非正常工作状态的低压系统，SPD应及时对浪涌作出反应，通过SPD能限制瞬态过电压和分走电涌电流的特性，将过电压降到IEC60664-1规定的各类别位置设备耐冲击过电压额定值以下。

对于经历了非正常状态的低压系统，即经过浪涌后恢复正常状态的SPD，应恢复其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制电力线上的续流。

2．使用SPD的附加要求

    1)对直接接触进行保护。 SPD应以这种方式安装：安装在不可接触的范围内或对直接接触采取保护（如安置隔离设备）。

    2)发生 SPD失效事件的安全性。当浪涌电压超过设计的最大承受能力和放电电流容量时， SPD可能会失效或被损坏。 SPD的失效模式大致分为开路和短路两种方式。

    处于开路模式时，被保护设备将不再受保护。这时，因为对系统本身几乎不会产生影响，很难发现 SPD己失效。为了保证在下一浪涌到来之前，能将失效的SPD替换掉，必须要求SPD具备指示失效的功能。

处于短路模式时，系统出于 SPD的失效而受到严重影响。短路电流由配电系统流向失效的 SPD。因为失效的 SPD通常并未完全短路且有一定阻抗，在开路前将产生热能引起燃烧。在这种情况下，被保护系统没有合适的器件使其与失效的SPD发生脱离，此时，对处于短路失效模式的SPD要求安装一个合适的脱离装置。（断路器）

3．SPD的选择步骤

一般来说，SPD的选择有如下六个步骤：

说明如下：

A：Uc、UT和Ic

关于Uc在不同供电系统中的取值已在本文中说明。UT是SPD能承受的短时过电压值，在理论上是一直线。但在实际中常因一些值（电源频率、直流过压）可能随时间变化，使得在一定的时间间隔内（一般在0.05秒到10秒间），会超过最大连续工作电压Uc，因此选用UT值应考虑大于UTOV。但事实上，要求一个SPD既要有较高的耐短时过电压能力同时又能提供低保护等级不可能的，只有比较而舍取，或采用多级保护。

当外加连续工作电压Uc时，通过SPD的最大连续工作电流值为Ic。为避免过电流保护设备或其它保护设备（如RCD）不必要动作，Ic值的选择非常有用。Ic的选择可参看“五分法”的利用分流来确定。

B．保护距离

主要指SPD的安装位置。一般SPD应安装在低压供电系统在建筑物的入口处多指在变压器的低压侧（特别说明：在公共配电系统中安装SPD必须取得公共配电系统管理部门如供电局的批准）的配电盘上。当配电盘与用电设备距离较远或用电设备需要多重保护时，SPD2、SPD3应尽可能的靠近被保护设备并在防雷区交界处做等电位连接。

C．SPD的寿命和失效模式

SPD的寿命是指其在使用期限内耐受规定的冲击能力。由于浪涌类型及浪涌出现的频率不同，SPD的寿命可以很长也可以很短。事实上，如果一个最大放电电流Imax为20KA（8／20μs）的 SPD，在安装几秒钟后便遭受了一个30KA（8／20μs）的雷击电流，这个SPD可能会损坏!这种情况下，SPD的实际使用寿命只有几秒钟!这种极端的情况说明预期寿命只可能是通过标准化测试得到的，而由厂家提供的预期使用寿命没有任何保证。

唯一可能的途径是进行寿命长短的比较。在先前的例子中，两个最大放电电流分别为10KA和20KA（8／20μs）的SPD在几秒钟后都将会损坏，但一般来说，第二个SPD的寿命应该比第一个SPD的寿命长。

一般应选择在标准老化试验条件下，测试SPD是否老化，而选用来老化的 SPD。另外还需考虑 UTOV、预计的雷击浪涌及与其它 SPD的协调，这样即使在 SPD失效时也能保证安全。

失效模式取决于浪涌类型。很容易选择到失效时开路(直接地或通过脱离装置)的 SPD，而选择一个失效时短路的 SPD却很困难。无论采用何种类型，为避免发生供电电源扰动或中断，必须考虑 SPD与上游备用防护装置之间的配合。

    失效模式的作用：

    如果SPD的失效模式是开路(由SPD本身的非线性元件形成或由与SPD串联的内部或外部断路器与供电电源短路所形成)，则供电电源的连续性在SPD失效的情况下被保证。然而，应特别注意在电源的后备保护动作前 SPD的脱离能力。

    SPD的断路器和后备电源的保护的协调关系应作更认真的考查。

对与电源在线相连的二端口 SPD或一端口 SPD，一个内部脱离装置可提供电源的连续性或不依赖于断路器在SPD中的位置，如图21所示。

如果没有使用失效指示灯(遥控或本地)给断路器送信号，则用户将不会注意到设备己不再受保护，此时更容易感应浪涌进入。这种解决方法的主要优点是系统仍处于通电状态，其缺点是系统不再受保护。为了避免由于脱离而不再受保护，将装有断路器的 SPD并联使用是可行的，见图22。

如果SPD的失效模式是短路(由 SPD本身引起或由一附加设备引起)那么，电源供电将由于系统的后备保护而中断。这种解决方法的优点是系统受到保护，主要缺点是系统不再被供电。

除非，制造商申明一种特定的失效模式，（即假设 SPD能承受上述两种失效模式)，这时为了得到仅只一种失效模式(短路或开路情况)，一般可使用附加设备(如过电流断路器)。

模糊状态是在 SPD的失效过程中出现的一个短时间的状态。为了产生一个明确的状态(短路或开路)，需要更多的附加设备(如热脱离装置)。

    备注：文献IEC60364-4-41(防触电保护)．对应用安全原则作了描述。

D．SPD与其它外部设备的关系

在正常状态下Ic应不会造成对任何人身安全危害（非直接接触）或设备故障（如RCD）。一般情况下对RCD，Ic应小于额定残压电流值（IΔn）的1/3。如果SPD安装在RCD（或熔断器、断路器）的负荷侧，则不能对由于浪涌引起的障碍跳闸，无意识动作或设备损坏提供任何保护。

在故障状态下，为了不引起SPD与其它器件（如RCD，断路器等）相互干扰，SPD应配有必要的脱离装置。

SPD与防过电流装置间的配合应达到在额定放电电流In下，过电流设备不动作（断路器未断开或熔丝未融化）。但当电流很大时如Imax时，过流保护设备必须动作。对有复位功能的过电流保护设备（如断熔器），在发生浪涌之后应能立即恢复正常状态。

    在这种情况下，在过流保护设备的响应时间内，所有浪涌将流过SPD。因此，SPD应有足够的能量承受力。由于这种现象引起的损坏不应认为 SPD己失效，因为此时设备仍被保护。如果用户不允许供电中断，则应该使用特殊配置或使用特殊过流保护设备。

    说明1：对于强电流暴露环境，如外部防雷装置和架空输电线，过流保护装置允许在In时动作，如果In高于设备中所使用的保护装置的实际承受能力，此时应根据承受浪涌能力来选择SPD的额定放电电流。

    说明2：如使用开关型的 SPD发生火花放电，其工作性能将降低，除非开关类型 SPD为自熄式，否则较大的残压和续流对设备会产生不利影响，这就有必要与SPD入口处的过流保护系统协调。

E．电压保护水平的选择  

    在选择 SPD的最佳电压保护水平时，应考虑被保护设备的浪涌承受力和系统的额定电压。电压等级值越低，则保护性能越好。主要受到UC，UT、SPD的退化和与其它SPD的协调等因素的限制。

    说明：电压保护水平与Ⅰ类试验规定的Ipeak、Ⅱ类试验规定的In相关。Ⅲ类试验中电压保护水平由混合波试验(Uoc)来定义。

F．被选择的SPD与其它SPD间的协调关系

F．1．综述

如上所述，为了使被保护设备承受的浪涌减少至设备可接受的值(较低的保护水平)， 有时需要安装两个(甚至更多)的SPD。

为了获得两个（或更多的）SPD共同耐受电涌冲击值，需要根据它们的各自耐受电涌冲击值及其它特征进行协调，可参见图23。

两个SPD间的阻抗Z(一般为电感)可以是一个物理器件或代表一定长度线的电感(一般为1μH／m)，当Z为一个实际阻抗时（物理器件），导线的电感因与阻抗Z相比较小可忽略。图23中Z代表了上述两种情况。事实上，由SPD至汇流排（等电位连接带）的电流回路也存在一定阻抗且发生的频数很大。当两个 SPD间未插入一特定阻抗时（物理器件），见图24，在这种情况下，电感Z表示两个SPD(Z／2)与回路(Z／2)之间连续的电感。若两SPD之间距离为10米长，则意味着两个SPD增加了5m的回路长度。

    说明1：以下应适合于经过Ⅰ类、Ⅱ类试验的单口SPD其中Ures的曲线为己知，曲线用8／20μs波形进行测量，且在厂家提供SPD技术文献中给出。Ⅲ类试验及二端口SPD需要作特殊考虑。

    说明2：图23表示出在没有连通设备的情况下，没有电流流过设备，全部浪涌由两个SPD承受。当浪涌发生在SPD终端及负载之间时则需作其它考虑。

    说明3：例子中忽略了连接导线。在实际情况中，连接导线对SPD间浪涌的分流有一定影响。

说明4：出线及回路线紧密耦合能降低回路阻抗，且总的阻抗小于Z。

F．2．协调问题

    协调问题可简单的规纳为要解决以下问题：假设有一个浪涌电流i进入时，电流i中哪部分将流过SPDl、又有哪一部分将流过SPD2？另外，这两个SPD能否耐受这个浪涌电流?

为了更好地解决这些问题，图25给出了由一个电感器进行隔离两个氧化锌压敏电阻之间协调的典型例子，SPD2的 UP值较低，由于电感影响，浪涌波头的绝大部分波头浪涌，电流的大部分将流过 SPD1。在一定的时间内流过 SPD2的电流将逐渐增加，这个时间决定于电感及 SPD2的特性，依靠这种方法，总电流中越来越大一部分将流过SPD2。

 如果两个 SPD之间的距离和两者之间的传播时间由浪涌持续时间决定较短促，电感器影响可忽略不计，SPD2则可能过载。图24绘出了总电流、通过SPDl和SPD2的电流及SPDl和 SPD2两端的电压。

较好的协调可以通过选择SPD使i2降到合理的(可接受的)值、考虑SPD之间的阻抗使 SPD之间进行较好的协调，这种方法自然将使SPD2的残压降至期望值。

    应该避免采取下述协调方法：

    —对SPD2进行超裕度的设计

    —如果i2过大，则由 EMC扰动将对建筑物内其它设备干扰，只考虑电流值处理协调问题还不够，有必要根据能量进行协调。

为了确保两个SPD之间很好地协调，必须满足以下需要，称为能量法则。

 在此应用指南中，最大承受能量(Emax)定义为 SPD未退化时能承受的最大能量。Emax可由试验结果得出(1类试验电流为Iimp、Ⅱ类试验电流为Imax时，工作负载试验中所测量到的能量)。或通过厂家提供的数据如 Imax(II类试验)或Ipeak(I类试验)，Ures(Imax)或Ures(Ipeak)等获得Emax的值。

两个 SPD间的距离l与起退耦元件作用的电感L相关。这个电感L可以退耦。另一种退耦方法是在两个SPD间安装一个电感阻抗器件。

通常需要处理两类浪涌的协调：

—与长波浪涌的协调（与I类试验中使用的一样）

—与短波浪涌的协调（与II类试验中使用的一样）

    说明：应该强调：两个协调好的SPD的最大能量承受能力至少应等于两个SPD中最低的能量承受力。当只使用了一个SPD，但随后又需连接一个新的SPD，必须保证得到了恰当的协调。