什么是ipp电站项目

印尼Indorama电厂

印尼百通电厂

印尼是中建三局二公司自主拓展海外业务的发源地，同样也是电力优势业务的起始地。在这里，中建三局二公司承建了第一个海外电厂工程——印尼Indorama电厂；建造了当时印尼装机容量最大的百通电厂（660MW），竖起了时为东南亚第一高烟囱（275M）；承接了中建三局在海外首座水泥厂——印尼孔雀港440 万 t/a 粉磨站项目；承建的印尼当期单机装机容量最大的电厂——万丹电厂已进入商业运行，是印尼政府35000兆瓦电力5年规划中的第一个、也是唯一进入商业运行的IPP电厂项目；承建的巴厘岛一期3*142MW燃煤电厂项目钢结构工程获得2018年中国钢结构金奖，该工程投产后年发电量28亿度，供应全岛将近一半的发电量，大大缓解当地电力供应紧张状况。投资控股方为表彰中建三局二公司在印尼巴厘岛电厂建设中所做出的突出贡献，特以“中建路 CSCEC Road”命名电厂主厂房正门主干道。

印尼万丹电厂

巴厘岛一期3*142MW燃煤电厂

2011年，中建三局二公司海外业务开启新征程，踏上拓展柬埔寨市场之路，继印尼Indorama电厂之后再次牵手华电集团，承接柬埔寨西港2×60MW燃煤电厂，其120米高烟囱为当时柬埔寨西哈努克港地区最高构筑物。其后又承建了中建三局二公司在柬埔寨承建的首座工业厂房工程——富力地产的柬埔寨力量雪茄烟厂项目。市场开拓呈现以一带多、以点带面的良好发展态势。

柬埔寨西港2×60MW燃煤电厂

柬埔寨力量雪茄烟厂

做大越南

中建三局二公司2010年进入越南市场，近8年的砥砺奋进，深耕细作，承建5项工程，以现场促市场，从1个项目发展到2个国家、7个项目，累计实现合约额54.04亿元。

值得一提的是，越南永兴区域所有由中国资金投资建造的大型电厂——越南永新一、二、三期电厂，均由中建三局二公司承建，总合约额32.85亿元，这是海外以现场促市场的最好范例。尤其是越南永新电厂二期的履约，多次受到总包、业主和社会各界的好评，EPC总包上海电气称赞公司为“贴心小棉袄、总在最需要的时候站出来”，业主越南EVN称赞公司是“最会做电厂的队伍”，越南媒体称赞公司修建的烟囱为“越南东海岸最高、砼外观最漂亮的建筑物”。

世界上最大的光伏IPP项目AIDhafra2GW项目正式签署PPA和股东协议。1.2GW项目购电方为阿联酋阿布扎比国家水务电力公司EWEC，项目开发商为四国联合体——阿布扎比国家能源公司TAQA、阿联酋Masdas、法国EDF和中国晶科能源。

2GW是我国单体规模最大光伏治沙项目为解决西部荒漠化严重的问题，蒙西基地库布其200万千瓦光伏治沙项目已顺利开工。

由于光伏政策的调整，国内光伏企业纷纷将海外市场作为“突围”方向。近日，国际分析机构IHS

Markit将2018年的全球光伏装机量预测从113GW下调至105GW，预计全球需求提升将弥补中国市场的需求下降，今年装机量仍将比2017年增长10%以上。

在此背景下，作为光伏扬帆海外的重要模式，EPC工程如何躲避行业风险？

“出海”门槛降低

近年来，无论是传统电力还是新能源，

EPC工程总承包模式（即设计、采购与施工承包模式）在对外承包工程总额中所占比重逐渐加大，与传统的施工承包模式相比，其项目收益更高，但风险系数也更大，需要承包商通过管理能力、技术水平、融资实力、实施经验等方面提升与增强才能够有效实施项目，同时实现既定的项目收益目标。

据了解，我国对外EPC工程经历了劳务输出、EPC、EPC+F、投建营一体化等多种模式的形态演进。“海外EPC市场近几年变化非常大，合作条件越来越苛刻，承包价格越来越低，风险越来越大，与此同时，EPC自身模式也在不断创新，商业生态变化非常大。”阳光时代律师事务所律师宋玉祥告诉记者。

从法律法规上来讲，2017年中国对外承包工程行业最大的变化就是国家层面取消了相关管制，企业想要对外承包工程，在中国境内没有资质和门槛要求。

“这是双刃剑。对于原先没有相关工程总承包资质的企业是福音，但也导致中小企业‘走出去’，更加鱼龙混杂，竞争更加激烈，还有可能引发恶性竞争。”宋玉祥分析，海外市场大部分项目采取融资模式，后面跟着融资银行，会对EPC承包商进行审查，取消门槛限制，尽管对行业生态有一定影响，但不至于造成颠覆性后果。

另外，还有一个利好，随着简政放权的推进，商务部修改了《对外承包工程项目投标（议标）管理办法》，准制改成备案制，并将相关权限下放至省级商务部门。

“‘531’新政后，半年时间内是光伏行业需求的回调阶段，因成本下降带来的全球市场需求至少增长5%。”天合光能中国区组件“产品+”价值群负责人曾义认为，包括印度、拉丁美洲等地区以前不能做的项目，现在也可提上日程。也有国金证券分析师认为，一旦光伏成本继续下降，欧洲、拉丁美洲、美国、东南亚、阿联酋等众多市场也可实现增产。

EPC出现新趋势

“EPC现在出现资金拉动工程的新趋势。”宋玉祥说，几年之前承包商只是单纯做承包，现在的趋势是“要挣钱，先出钱”，现在大多都是资金运作重大项目，其中包括先垫资，以亚非拉国家为主，通常要求中国承包商为其从中国的银行融资，巴基斯坦、孟加拉、菲律宾的EPC项目都出现过类似情况，业主要求在融资关闭前先垫资开工。

另外一种情形是参股投资拉动EPC工程，承包商参股10%—20%，在埃及就有多个这样的项目。“因为光伏项目有25年保质期，EPC承包商会被要求同时负责运维。”宋玉祥补充道，承包商同时承担运维是光伏项目趋势。

“融资租赁以前较多用在海外风电项目上，近年来，逐渐用于开发海外光伏项目。”

宋玉祥指出，除此以外，海外收购也越来越多，“对于境外投资行业来讲，海外收购并不是新交易模式，但对EPC企业来讲，则是新模式，不一定要短期收益，而是借此扩大平台，布局项目。”

市场风险加大

在采访过程中，记者了解到，海外EPC市场环境竞争日趋激烈，甚至达到了白热化的地步，这种竞争体现在EPC承包价格、IPP上网电价越来越低，工期越来越短。

近两年，比较典型的案例是2016年，迪拜电力和供水机构与阿布扎比未来能源公司正式签署了迪拜光伏园第三期800MW项目的购电协议，成交价格为0.299美分/千瓦时，创下彼时全球最低光伏价格纪录。2017年，沙特阿拉伯北部某省300MW光伏项目最低中标电价约为0.12元人民币/千瓦时，再创新低。

“如果IPP电价低，成本会被转移到承包商和组件企业上，将利润空间压得越来越低。有些承包商为了业绩，甚至不要利润去做项目。”某位不愿具名的行业人士对记者说，这是“很恐怖”的事情。

据了解，风险管控能力是光伏EPC企业的另一弱点。境外投资项目交易模式、交易文件复杂，一些EPC企业自身负债率高、融资能力不足，缺乏海外投融资人才，导致光伏EPC企业面临向境外投资转型的结构性风险。

“外国土地多为私有制，征地困难，且当地政府一般支持力度较差，尽可能多跟持有方签订长时间的合约。最容易产生的问题之一是设备采购，很多新兴市场原料储备不足，要做好准备前期。很多电力公司是私有制，价格、损害赔偿都要事先谈好。绝大部分海外项目必须保证一次性通过试运行，不会给调整时间，一定要保证质量。”TüV北德员工朋泰彧也谈到了光伏海外项目风控要点。

此外，受访人士建议，不同国家之间项目标准差异大，政策风险和汇率风险也都是值得反复推敲和注重的地方。

计算机控制设备要防雷击，首先要对低压配电线路进行防雷设计，特别是低压机组。如控制设备直接从400V母线上配电，雷电波可以沿母线侵入设备。解决的方法是在低压配电网的进线端安装低压防雷器，同时三相对地并接大容量吸收电容器；在电源进入设备前应加装隔离变压器，并在隔离变压器二次侧对地并接压敏电阻和TVS抑制二极管，最后通过UPS进入计算机控制设备。实践证明，该方法能较好地防止感应雷的侵入，下面作一具体叙述。

1.1低压母线及配电线路

低压配电线路应从变压器出口处安装低压防雷器或击穿保险器，防雷器一端接母线，另一端与接地回路相接，雷击造成的过电压经低压防雷器、吸收电容器放电后电压强度已大大减弱,氧化锌防雷器具有优异的非线性伏安特性，当过电压一出现时就开始吸收能量，使电压受到抑制。在实际系统中，影响电力自动化设备的干扰既有共模干扰又有差模干扰，且往往同时发生，浪涌能量最终通过保护器泄放入大地。

1.2电源接口浪涌保护器

（1）为防止雷电波从电源输入端侵入设备，将浪涌能量通过保护器以电流的形式通过地线释放到大地，使电源电压保持稳定。在装置电源的进线端安装压敏电阻，压敏电阻在正常情况下处于关断状态，其漏电电流≤50μA，对电路的正常工作无影响。一旦压敏电阻两端出现瞬间高压时，其阻值会急剧下降，达到释放浪涌电流的目的，使设备免受过电压的冲击而损坏。当瞬间高压消除时，压敏电阻又恢复到高阻状态，电路恢复正常。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电流，但却不能承受毫安级以上的持续电流，所以在压敏电阻的进线端应串接熔丝，从而保护压敏电阻。

（2）TVS的电压/电流特性曲线如图1所示。它的正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流/时间和电压/时间曲线。

在瞬态峰值脉冲电流作用下，流过TVS的电流由原来的反向漏电流ID上升到IR时，其两端呈现的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，TVS被击穿。随着脉冲峰值的出现，流过TVS的电流达到峰值脉冲电流IPP，其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下，脉冲电流按指数衰减，TVS两端的电压也不断下降，最后恢复到起始状态，从而起到抑制浪涌电流、保护计算机控制设备的目的。

（3）通讯接口的防雷保护。通讯信息系统的信号电压很低，抗雷电电磁脉冲的能力较差 ，只要脉冲电平超过十几伏，就有可能造成设备损坏。通讯系统的防雷通常是在通讯串口采用光电隔离，通讯数据线上串接熔丝（0.3A），对地并接双向TVS管，一般就可以起到较好的雷电波抑制作用。

Samuel Insull受雇于爱迪生，为芝加哥爱迪生电灯公司工作，他发现电力公司在建发电厂和输电装置方面花费巨大，然而，运行费用——与燃料有关的费用则是相当低的。他还发现，可以通过为用户们增加一套系统而获得更多的收入。他大幅度地削减电费并积极推进电力市场化，以供给更多的用户的方式使发电赢利。当时，许多电力公司放弃了电灯泡和电熨斗，以图将更多的用户吸引到自己的系统中来。他们通过已知的经济效益寻求利润。

Insull发现可以从一个经济效益获得另一种利益：发电厂使用的时间越长，其效益因素就越高。效率为用户们产生了较高的利润并降低了每千瓦时（kWh）的费用。而且，公共部门用分离开发电的形式来适应各种用户的需求，比如在白天为工业输电，而晚上为民用输电，或者在早晚为路灯送电。Insull是基本负荷发电厂观念的开创者，这种发电厂满足了本系统内所有的基本电力需求，同时还有一部分电力储备以备需求高峰时所需。

Insull还提出小型公共设施的州际立法理念，以建立起投票权的界限并设定价格。这种观点也被接受了。到1916年，48个州中的33个州拥有公共设施委员会，同意这些公共设施部门拥有独一无二的权力在某一区域内运营，以获得现有的和未来的用户的合同。从那以后，规范化的公共部门，即所谓的“天然气垄断者”，就成为主要的服务的提供者了，虽然指导工业的立法在过去已被改变了。

PUHCA（《公共事业控股公司法》）

由于变得极为普及，公众对电气化的需求十分强烈。随着国民需求的增长，公共事业部门开始介入并进入了一些主要的大型联合企业。到1930年，只剩为数很少的电力公共部门了。对此，美国国会于1955年制定了《公共事业控股公司法》，将联合企业分化为按照特殊地理区域划分的小型企业。

出现了4种类型的电力公共事业部门：

（1）投资者自己拥有的电力公共事业部门，由私人投资者资助，为零售与批发的用户们出售电力；（2）多方拥有的电力公共事业部门，由其操纵的多个部门联合资助；（3）联邦拥有的电力公共事业部门，可以在联邦所拥有的水电项目中进行发电；（4）会员拥有的乡间电力合作组织，为其会员提供电力。

对于接下来的几个10年而言，随着公共事业部门的扩大，更加有效的发电设施、与发电厂相连接的大功率的输电线路，以及为扩张用户提供配电服务的系统等的发展，电的价格会下降。1973年的阿拉伯石油危机触发了一次可怕的商业倒退。这一事件发生时，也正值一些大型发电厂的经济效益达到其极限，所以就带来了1974—1981年间的降价与能源利用低效率的一种循环，当时，居民的平均用电价格翻番。使得用户之间的看法发生了改变。用户团体与大型工业用户们向这种增加提出了挑战。环境保护主义者发起了反对新建发电厂和输送电线的活动。

1979年4月在宾夕法尼亚州发生了三里岛核电站泄露事件及一些新核电站的停建，这使得人们对一度认为核电技术有朝一日会成为便宜得无需考虑就可大力推广的想法发生了动摇。

PURPA（《公共事业管制政策法》）

为了避免对新建电站的需求，人们采取了一种减少电力系统中高峰需求的方式。1978年的PURPA由联邦政府提出并实施了，用来支持能源保护并鼓励工业用户们去自己发电。该法令还倡导使用可再生能源，比如水、太阳能和风能。

PURPA还要求电力部门购买由工业用户生产的额外电力和来自可再生能源所发出的电力。结果，诞生了一个全新的发电部门——非公共事业部门的发电厂，这样，就为电力工业的竞争又打开了一扇门户。

很不幸，在购买这些转型的电力时，PURPA人为地为公共事业部门强加了一些高价，比如南加利福尼亚的爱迪生公司就不得不为太阳能付费15美分/（kW·h）即使当时的电力批发市场上的电价仅为2～3美分。降低燃料价格，加强开发小型的、更高效的天然气发电等措施就有可能使独立的电力生产者（IPP）去资助一些新电厂并生产出比已建设的公共部门更为经济的电力来。

绝大多数人认为，工程项目融资是近期才出现的现象，但它的历史可以追溯到几百年前甚至近千年前。最早记载的工程融资行为是在1299年，当时英国国王招募佛罗伦萨商业银行援助加拿大北部德文岛银矿的开发。该银行获得了一年的租赁权，以支付所有开采作业的费用作为交换，可以获得这一年内全部开采出的银矿产品。如果采出的矿藏量或价值比所期望的少，英国国王也没有追索权。今天，这种类型的贷款被称为生产支付款项贷款，在17世纪和18世纪早期的交易中，也出现过以一个工程为基础的融资活动。投资者为荷属东印度公司和英属东印度公司提供资金，以供它们到亚洲的航海活动，在那以后，他们根据在出售时所承担的货物量而获得报酬。历史上，由于可以获得更多的长期不变的资金类型，所以这些商行就会削减它们的海运项目或工程的特殊融资措施。在美国，最早的工程融资发生在自然资源利用领域和房地产业。20世纪30年代，美国得克萨斯州与俄克拉荷马州的“野猫井”勘探者使用了生产支付性贷款资助处境困难的油田勘探工作。同样，房地产开发商在20世纪的工程基础上建筑并资助了独立的商业性（包括在工地上所建房屋在内的）地产项目。在这两种情况下，债权人拥有仅对所资助的工程的索取权。

20世纪70年代，工程项目融资开始进入现代模式，部分地担负起一些大型自然资源的开发工程项目，而且在一定程度上促使了能源价格的飙升，进而导致人们对非常规能源需求量的增加。70年代初期，英国石油公司（BP）以一个工程项目为基础融资9.45亿美元，用于北海的40个油田的勘探开发。大约在此前后时期，“自由港矿产（Free port Minerals）”工程项目融资资助了印度尼西亚的Ertsberg铜矿的开采工程，澳大利亚的ConzincRiotionto工程项目融资资助了巴布亚新几内亚的Bougainville铜矿的开采。现代的工程项目融资措施已经开始，大量统计表明，80年代初美国就以这种方式修建了数座发电站。70年代持续高攀的能源价位走势促使美国国会通过了“公共事业管理政策法案”（Public Utility Regulatory Policy Act，缩写PURPA），将其作为促进替代（非化石燃料）能源投资的途径。这一法案需要地方公共事业部门根据合同规定购买所有产品。股权投资者创造了新型的、独立的公司——它们拥有自己的发电厂并以无追索权的债务形式资助它们。这些发电厂是独立的电力生产者。

下图展示了一个典型的工程体系，其中包含了15个组成部分，以纵向互相连接，或以一些更为契约性的合同形成一个IPF，其显著特点在于一个开发者必须签署四份重要合同：（1）建设与设备合同，大多为价格固定的，与一位经验丰富的承包商签署的总承包性合同；（2）长期燃料供应合同；（3）与一家信誉出众的公共事业部门签署的长期电力购买合同；（4）一份运营与维护合同。在这些合同和大量其他合同签署之后，工程负责方就可在此工程基础上注入资金。由于这些合同用途广泛，一些工程融资也可以作为契约性资金运作。

一个IPP标准的工程融资体系

工程项目融资是一种颇具吸引力的方式，可以为工程主办方的资产负债提供有限或无限的索取权的举债经营方式。贷款者可能会对这种条款感到满足，因为IPP拥有长期公债和来源于有资格接受信用贷款的合同，加上另一方稳定的现金流支持，因此可以用常规的标准来约束这种契约。20世纪80年代，电力公司获得了总工程项目融资中三分之二的投资额度。根据这个原因，在90年代之前，工程项目融资已成为美国电力融资的同义词。但与此同时，也出现了分化，现代工程项目融资的前身是公共事业部门将免税的市政公债债券用于公路建设、水处理厂以及其他基础设施工程的融资。市政当局和其他实体部门往往利用依靠它们的良好信誉和信贷能力而获得常规公债保证金——以此作为自己的融资资金。长期以来，它们一直在用由特殊红利现金流返还的（美国市、州政府以收益为担保而发行的）收益债券作为一种融资手段。

20世纪90年代初期，美国市政当局开始把工程项目融资与私营企业的投资紧密结合起来，在规定的目标下，促进更为良好的管理。而且赞成者也能更加有效地分担风险时，这些公共部门和私人企业也可获得更多的可用资金。而实际上，此举限制了政府的预算案。公共部门和私人企业合作模式（英文缩写为PPP）近年来已经变得更为规范。比如，英国已经在1992年建立了私人融资计划（the Private Finance Initiative，PFI），内容包括私营企业对社会基础设施工程的资助与管理。到1999年，英国签署了总价值达160亿美元的250项 PFI工程，根据早期的成功，英国政府已经确认了更多的可以包括在PFI范畴的工程项目，包括百科医院、学校和监狱的建筑工程等。近年来，包括澳大利亚、爱尔兰、意大利和南非等许多国家已经建立了相似的PFI。PPP模式是另外一个混合体系的实例。PPP模式利用私人资金和私人公司构成并运作工程资金，如公路、监狱和学校。从历史上来看，这些都是由公共资金资助并以营利的目的运营的。

通过PPP模式，政府会将建设与运营的风险转嫁给私人企业，此举往往可以更加有效地收集并运作这些资金。然而，政府预料到了市场风险（如在公路收费的实例中，就会存在与交通收益相关的风险）。一个政府的市政部门能够比私人企业（公司）更适合应对许多重大的、长期的风险。随着PPP模式在未来的应用，公共部门与私人企业在开发与运营公共工程资金中的角色将继续得以确定。那些正在非传统领域中（如电力工业之外的工业部门）得到资助的或者正出现在市场上的工程项目将能从IFI和其他保险形式中获得更多的支持。

投资者在寻找能够化解最重大风险并掌控宏观经济学风险的新途径，其部分原因在于市政部门参与后而提供保护措施要弱于工程承包者们事先想象的程度。作为替代，那些工程承包商们正在使用政治风险保险（PRI）去抵消当前货币贬值、没收（土地或财产）以及合同不履行等所造成的损失。如人们所期望的那样，PRI价格正在因需求量开始超过实际供给量而呈增长的趋势。此外，标准商业活动的终止费用和其他类型的商业保险也正在变得更加昂贵。尤其是，2002年9月11日发生的悲剧性事件以后，保险公司为恐怖主义危害的保险金额度大幅度增加了。从那以后，保险公司要求为恐怖事件分割一部分保险金，此前，这部分金额是包含在普通财产和事故伤害保险金中的。这种增加的成本使得许多种类的工程融资和那些已经开展且需要再度筹措资金的措施更加难以进行。其他一些特别棘手的是国外货币交换汇率风险，对于发展中国家和“零售”型工程项目（即这些工程涉及公路收费、电力、供水等相关的个人用户）来说，更成问题。目前，这些工程将使用当地的货币进行融资，以化解货币贬值所造成的损失，而且这种趋势日渐明显。一种相对较新的措施是货币贬值保险。2001年，美国海外私人投资公司（Overseas Private Investment Corporation，缩写OPIC）和美国银行（Bank of American）引进了一种新的防止货币贬值损失的形式。如在巴西的一项水力发电工程中，AES Tiete使用了3亿美元融资资金。货币贬值保险在这些没有投资等级的国家中成为一级投资资金来源。

2002年，世界所有工程项目融资市场的资金约为1350亿美元，包括贷款和工程承包公司的股权投资数额，比2001年的2170亿美元下降了38%。在2003—2007年间，工程项目融资都是正向增长的，尤其是在海湾合作委员会和中东地区，总投资金额以年均23%的速率增长。随着中东地区成为世界最大的工程项目融资市场，从迪拜到整个中东地区都存在着用举债经营融资的方式进行全部收购式投资的明显趋势。在过去的几年中，在阿拉伯联合酋长国，尤其是迪拜酋长国对举债经营性融资的兴趣持续且稳定地增加。日益活跃的中东地区已成为全球最大的工程融资市场：2006—2007年间，全世界工程项目融资贷款额已达2755亿美元，其中仅中东地区的工程项目融资就高达1013亿美元。基础设施建设投资不仅在传统的以能源为基础的工程，而且在所有领域都迅速扩大了。来自海湾合作委员会的市场开发贷款和市场资金配给都已连续而快速地增加，在企业联合组织的贷款市场上也可以看到这种增加。海湾合作委员会的企业联合组织贷款市场从2003年以来一直持续增长；企业联合组织贷款以其总金额高达1905亿美元的股权市场而扬名天下，它已成为全球最大的OPI（份额高达39%），而就规模而已，沙特阿拉伯拥有最大的份额（达47%）。

避雷器和电涌保护器运用说明

目录

一、定义

二、防雷器与浪涌保护器的比较

三、线路避雷器运用及其说明

四、浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴

五、参考依据与文献

一、定义

1.避雷器

避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经过良导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护。

2.浪涌保护器

也叫防雷器，是一种为各种电力设备、仪器仪表、通讯线路等提供安全防护的装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

从以下资料可以看出，浪涌保护器也是防雷器的一种，但是有很大的区别。

二、避雷器与浪涌保护器的比较

避雷器指建筑物避雷器，与避雷针、接地排等一起形成一个法拉第笼，防止建筑物被损坏，避雷器的基本原理是把雷击电磁脉冲(LEMP)导入地进行消解。但是为什么在安装避雷器后仍有大量的建筑物及其里面的设备被雷击损坏呢?

首先，避雷器的导线采用铜铁合金，因此其导线性能是有限的，反应速度仅为200微妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量达到最大值)为20微妙(uS)，也就是说LEMP的速度快于避雷器，这样避雷器把第一次直击雷导入地后，对于二次雷、三次雷往往反应不过来，直接泄漏打在设备上。也就是说，避雷器对二次雷、三次雷几乎不起作用。

其次，LEMP导入地后，会从地返回形成感应雷。感应雷会从所有含有金属的导线上泄漏到设备(网线、电源线、信号线、传输线等)。由于避雷器是单向作用的，因此它对感应雷不起作用，感应雷可以直接打坏设备。更何况，导线部分往往不会安装避雷器。

再次，浪涌只有20%来自雷击等外部环境，80%来自系统内部运行，避雷器对这80%是不起任何作用的。

根据分析来回答电涌保护器(SPD，有的称浪涌保护器)和避雷器的区别：

1、应用范围不同(电压)：避雷器范围广泛，有很多电压等级，一般从0.4kV低压到500kV超高压都有(详见楼上分析)，而SPD一般指1kV以下使用的过电压保护器

2、保护对象不同：避雷器是保护电气设备的，而SPD浪涌保护器一般是保护二次信号回路或给电子仪器仪表等末端供电回路。

3、绝缘水平或耐压水平不同：电器设备和电子设备的耐压水平不在一个数量级上，过电压保护装置的残压应与保护对象的耐压水平匹配。

4、安装位置不同：避雷器一般安装在一次系统上，防止雷电波的直接侵入，保护架空线路及电器设备而SPD浪涌保护器多安装于二次系统上，是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后，或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施所以避雷器多安装在进线处SPD多安装于末端出线或信号回路处。

5、通流容量不同：避雷器因为主要作用是防止雷电过电压,所以其相对通流容量较大而对于电子设备，其绝缘水平远小于一般意义上的电器设备，故需要SPD对雷电过电压和操作过电压进行防护，但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端，不会直接与架空线路连接，经过上一级的限流作用，雷电流已经被限制到较低值，这样通流容量不大的SPD完全可以起到保护作用，通流值不重要，重要的是残压。)

6、其它绝缘水平、对参数的着眼点等也有较大差异。

7、浪涌保护器适用于低压供电系统的精细保护，依据不同的交直流电源电床可选择各种相应的规格。电源浪涌保护器一精细由于终端设备离前级浪涌保护器距离较大，从而使得该线路上容易产生振荡过电压或感应到其他过电压。适用于终端设备的精细电源浪涌保护，与前级浪涌保护器配合使用，则保护效果更好。

8、避雷器主材质多为氧化锌（金属氧化物变阻器中的一种），而浪涌保护器主材质根据抗浪涌等级、分级防护（IEC61312）的不同是不一样的，而且在设计上比普通防雷器精密得多。

9、从技术上来说，避雷器在响应时间、限压效果、综合防护效果、抗老化特性等方面都达不到浪涌保护器的水平。

共同点：都能防止雷电过电压

因为上述原因，SPD也就应运而生。

SPD的原理是把LEMP转化为热能进行消解，由于不是导通式，反应速度非常快，可低于纳秒，可以有效防止二次雷和三次雷。SPD分为电源SPD，精密仪器SPD，数字线路SPD，而且也是双向作用的，因此可以有效防止感应雷。因此，IEEE标准规定，在安装避雷器的同时应该加上SPD，以形成防雷的双保险。

此外，SPD对于内部的80%的浪涌也能起到有效抑制作用，这是避雷器所不能做到的。

总体上讲，避雷器是专门针对电气设备免受雷电冲击波所设置的防护设备，而浪涌保护器是比避雷器更先进的防护设备，除开雷电冲击波，还可以极大程度消弱电力系统自身所产生的其它破坏性浪涌冲击。在用电单位高压进线系统（10KV及以上）已装设避雷器的情况下，在低压系统中就应装设防护功能更精密的浪涌保护器。

三、避雷器运用与说明

1、线路避雷器防雷的基本原理

雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。

雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值为

Ut=iRdL.di/dt(1)

式中i——雷电流；

Rd——冲击接地电阻；

L.di/dt——暂态分量。

当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50的放电电压时，将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1＞U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1Um＞U50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不加装避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻，在山区，降低接地电阻是非常困难的，这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。

加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。

以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法，在平原地带相对较容易，对于山区杆塔，则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时，因接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量L.di/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。因为线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不太严格，对山区线路防雷比较容易实现。

2线路避雷器使用及动作情况

淄博电业局管辖的110kV龙博1线和35kV南黑线、炭谢线位于丘陵和山地，多年来经常发生雷击跳闸故障，据统计110kV龙博1线在1989～1996年共发生5次雷击掉闸，35kV南黑线、炭谢线分别在1994～1997年各发生6次雷击掉闸，虽然采取了各种措施，效果均不明显。1997年在易遭雷击的龙博1线62～64号和南黑线87、89、90号及炭谢线51号分别装设了7组共20只线路型氧化锌避雷器，安装方式是在龙博1线和南黑线各悬挂3组9只，在炭谢线51号上相和下相各悬挂1只(该杆不久前遭雷击)，经过2个雷雨季节的考验，线路未发生故障及掉闸事故。

3避雷器的选型及安装维护

线路避雷器有2种类型，即带串联间隙和无串联间隙2种，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。

线路避雷器安装时应注意：(1)选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；(2)垂直排列的线路可只装上下2相；(3)安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25mm2，尽量减小接地电阻的影响。

投运后进行必要的维护：(1)结合停电定期测量绝缘电阻，历年结果不应明显变化；(2)检查并记录计数器的动作情况；(3)对其紧固件进行拧紧，防止松动；(4)5a拆回，进行1次直流1mA及75参考电压下泄漏电流测量。

四、浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴

设计原理

在最常见的浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器（MetalOxideVaristor，MOV）的元件，用来转移多余的电压。如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起。

MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料，由两个半导体连接着电源和地线。

这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之，当电压超过该特定值时，电子运动会发生变化，半导体电阻会大幅降低。如果电压正常，MOV会闲在一旁。而当电压过高时，MOV可以传导大量电流，消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线，火线电压会恢复正常，从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式，MOV仅转移电涌电流，同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说，MOV的作用就类似一个压敏阀门，只有在压力过高时才会打开。

另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同——它们将多余的电流从火线转移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。当电压处于某一特定范围时，该气体的组成决定了它是不良导体。如果电压出现浪涌并超过这一范围，电流的强度将足以使气体电离，从而使气体放电管成为非常良好的导体。它会将电流传导至地线，直到电压恢复正常水平，随后它又会变成不良导体。

这两种方法都是采用并联电路设计——多余的电压从标准电路流入另一个电路。有几种浪涌保护器产品使用串联电路设计抑制电涌——它们不是将多余的电流分流到另一条线路，而是通过降低流过火线的电量。基本上说，这些抑制器在检测到高电压时会储存电能，随后再逐渐释放它们。制造这种保护器的公司解释说该方法可以提供更好的保护，因为它反应速度更快，并且不会向地线分流，但另一方面，这种分流可能会干扰建筑物的电力系统。

抑制二极管：抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7.

抑制二极管的技术参数主要有：

（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。

（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。

（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。

（4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。

（5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。

（6）响应时间：10-11us

作为辅助元件，有些浪涌保护器还配有内置保险丝。保险丝是一种电阻器，当电流低于某个标准时，它的导电性能非常好。反之，当电流超过了可接受的标准，电阻产生的热量会烧断保险丝，从而切断电路。如果MOV不能抑制电涌，过高的电流将烧断保险丝，保护连接的设备。该保险丝只能使用一次，一旦烧断就需要更换。

SPD前端熔断器应根据避雷器厂家的参数安装。

如厂家没有规定，一般选用原则：

根据（浪涌保护器的最大保险丝强度A）和（所接入配电线路最大供电电流B）来确定（开关或熔断器的断路电流C）。

确定方法：

当：B>A时C小于等于A

当：B＝A时C小于A或不安装C

当：B有些浪涌保护器具有线路调节系统，用于滤除“线路噪声”，减小电流波动。这种基本浪涌保护器的系统结构非常简单。火线通过环形扼流线圈接到电源板插座上。扼流线圈只是一个用磁性材料做成的环，外面缠绕着导线——基本的电磁铁。火线中所流经电流的上下波动会给电磁铁充电，使其发出电磁能量，从而消除电流的微小波动。这种“经过调节”的电流更加稳定，可使计算机（或其他电子设备）的供电电流更加平缓。

在电子设计中，浪涌主要指的是电源(只是主要指电源)刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能有高于电源本身的脉冲或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌。它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等。而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路,简单而常用的是并联大小电容和串联电感。

浪涌保护器（SPD）的分类

按工作原理分：

（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。

（2）限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。

（3）分流型或扼流型

分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。

扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。

按用途分：

（1）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。

（2）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。

浪涌保护器及其应用

1、浪涌电压

电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰：例如直流6V继电器线圈断开时会出现300V～600V的浪涌电压；接通白炽灯时会出现8～10倍额定电流的浪涌电流；当接通大型容性负载如补偿电容器组时，常会出现大的浪涌电流冲击，使得电源电压突然降低；当切断空载变压器时也会出现高达额定电压8～10倍的操作过电压。浪涌电压现象日趋严重地危及自动化设备安全工作，消除浪涌噪声干扰、防止浪涌损害一直是关系到自动化设备安全可靠运行的核心问题。现代电子设备集成化程度在不断提高，但是它们的抗御浪涌电压能力却在下降。在多数情况下，浪涌电压会损坏电路及其部件，其损坏程度与元器件的耐压强度密切相关，并且与电路中可以转换的能量相关。

为了避免浪涌电压击毁敏感的自动化设备，必须使出现这种浪涌电压的导体在非常短的时间内同电位均衡系统短接（引入大地）。在其放电过程中，放电电流可以高达几千安，与此同时，人们往往期待保护单元在放电电流很大时也能将输出电压限定在尽可能低的数值上。因此，空气火花间隙、充气式过电压放电器、压敏电阻、雪崩二极管、TVS（Transientvoltagesuppressor）、FLASHTRAB、VALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件，是单独或以组合电路形式被应用到被保护电路中，因为每个元器件有其各自不同的特性，并且具有不同的性能：放电能力；响应特性；灭弧性能；限压精度。根据不同的应用场合以及设备对浪涌电压保护的要求，可根据各类产品的特性来组合出符合应用要求的过电压保护系统。

2、浪涌电压吸收器

浪涌噪声常用浪涌吸收器进行抑制，常用的浪涌吸收器有：

（1）氧化锌压敏电阻

氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料制成的压敏电阻，其电压非线性系数高，容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小，且具有工艺简单、成本低廉等优点，是目前广泛使用的浪涌电压保护器件。适用于交流电源电压的浪涌吸收、各种线圈、接点间浪涌电压吸收及灭弧，三极管、晶闸管等电力电子器件的浪涌电压保护。

（2）R、C、D组合浪涌吸收器

R、C、D组合浪涌吸收器比较适用于直流电路，可根据电路的特性对器件进行不同的组合，如图1（a）适用于高电平直流控制系统，而图1（b）中采用齐纳稳压管或双向二极管，适用于正反向需要保护的电路。

图1R、C、D浪涌保护器(a)单向保护(b)双向保护

图2TVS电压（电流）时间特性

（3）瞬态电压抑制器（TVS）

当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10－12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数kW的浪涌功率，使两极的电位箝位于预定值，有效地保护自动化设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前被广泛应用于电子设备等领域。

①TVS的特性

其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流－时间和电压－时间曲线。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压Vbr而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。

②TVS与压敏电阻的比较

目前，国内不少需要进行浪涌保护的设备上应用压敏电阻较为普遍，TVS与压敏电阻性能比较如表1所示：

表1TVS与压敏电阻的比较

参数TVS压敏电阻

反应速度10－12s50×10－9s

是否老化否是

最高使用温度175℃115℃

器件极性单双极性单极性

反向漏电流5μA200μA

箝位因子VC/Vbr不大于15最大7～8

封闭性质密封透气

价格较贵便宜

3、综合浪涌保护系统组合

3.1三级保护

自动控制系统所需的浪涌保护应在系统设计中进行综合考虑，针对自动控制装置的特性，应用于该系统的浪涌保护器基本上可以分为三级，对于自动控制系统的供电设备来说，需要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护器。数据通信和测控技术的接口电路，比各终端的供电系统电路显然要灵敏得多，所以必须对数据接口电路进行细保护。

自动化装置的供电设备的第一级保护采用的是雷击电流放电器，它们不是安装在建筑物的进口处，就是在总配电箱里。为保证后续设备不承受太高的残压，必须根据被保护范围的性质，在下级配电设施中安装过电压放电器，作为二级保护措施。第三级保护是为了保护仪器设备，采取的方法是，把过电压放电器直接安装在仪器的前端。自动控制系统三级保护布置如图3所示。在不同等级的放电器之间，必须遵守导线的最小长度规定。供电系统中雷击电流放电器与过压放电器之间的距离不得小于10m，过压放电器同仪器设备保护装置之间的导线距离则不应小于5m（即一级SPD与二级SPD连接线路间距至少10米，二级SPD与三级SPD连接线路间距至少5米）。

3.2三级保护器件

（1）充有惰性气体的过电压放电器是自动控制系统中应用较广泛的一级浪涌保护器件。充有惰性气体过电压放电器，一般构造的这类放电器可以排放20kA（8/20μs）或者2.5kA（10/350μs）以内的瞬变电流。气体放电器的响应时间处于ns范围，被广泛地应用于远程通信范畴。该器件的一个缺点是它的触发特性与时间相关，其上升时间的瞬变量同触发特性曲线在几乎与时间轴平行的范围里相交。因此保护电平将同气体放电器额定电压相近。而特别快的瞬变量将同触发曲线在十倍于气体放电器额定电压的工作点相交，也就是说，如果某个气体放电器的最小额定电压90V，那么线路中的残压可高达900V。它的另一个缺点是可能会产生后续电流。在气体放电器被触发的情况下，尤其是在阻抗低、电压超过24V的电路中会出现下列情况：即原来希望维持几个ms的短路状态，会因为该气体放电器继续保持下去，由此引起的后果可能是该放电器在几分之一秒的时间内爆碎。所以在应用气体放电器的过电压保护电路中应该串联一个熔断器，使得这种电路中的电流很快地被中断。

图3放电器分布图

（2）压敏电阻被广泛作为系统中的二级保护器件，因压敏电阻在ns时间范围内具有更快的响应时间，不会产生后续电流的问题。在测控设备的保护电路中，压敏电阻可用于放电电流为2.5kA～5kA（8/20μs）的中级保护装置。压敏电阻的缺点是老化和较高的电容问题，老化是指压敏电阻中二极管的PN部分，在通常过载情况下，PN结会造成短路，其漏电流将因此而增大，其值的大小取决于承载的频繁程度。其应用于灵敏的测量电路中将造成测量失真，并且器件易发热。压敏电阻大电容问题使它在许多场合不能应用于高频信息传输线路，这些电容将同导线的电感一起形成低通环节，从而对信号产生严重的阻尼作用。不过，在30kHz以下的频率范围内，这一阻尼作用是可以忽略的。

（3）抑制二极管一般用于高灵敏的电子电路，其响应时间可达ps级，而器件的限压值可达额定电压的1.8倍。其主要缺点是电流负荷能力很弱、电容相对较高，器件自身的电容随着器件额定电压变化，即器件额定电压越低，电容则越大，这个电容也会同相连的导线中的电感构成低通环节，而对数据传输产生阻尼作用，阻尼程度与电路中的信号频率相关。

五、参考依据与文献

1.IEC61643-12：2002电涌保护器(SPD)第12部分：连接于低压电力系统的电涌保护器——选型和应用原则。

2.IEC61643-1:1998，IDT：低压配电系统的电涌保护器（SPD）第一部分：性能要求和试验方法

3.建筑物防雷设计规范（GB50057-94）工程建设标准局部修订公告第24号

4.中国气象局第3号令《防雷减灾管理办法》

北京德曼尼机电技术有限公司总工程师曹原撰