電涌保護(hù)器的性能要求和使用原則

1、個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí) 防雷培訓(xùn)班教材之四電涌保護(hù)器的性能要求和使用原則引言SPD（SurgeProtectiveDevice）是國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)中對電涌保護(hù)器的英文縮寫。過去國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠商使用避雷器、低壓避雷器、電子防雷器等名稱均不夠準(zhǔn)確，使用避雷器一詞易與使用于高壓供電系統(tǒng)的避雷器相混淆，特別是國家標(biāo)準(zhǔn)已頒布了避雷器的內(nèi)容和設(shè)有專門的檢測單位，它們主要應(yīng)用于高壓系統(tǒng)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA173把SPD定名為防雷保安器是與國家制定電器安全標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定相矛盾的，該標(biāo)準(zhǔn)對使用“安全”一詞有特定規(guī)定，不允許把“安全”及類似含意的詞與某元件聯(lián)用，而且SPD除具備有防雷的功能外，還有抑制投切

2、過電壓的作用。在IEC61312、IEC61643和IEC60364等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對SPD性能和安裝使用提出了一系列要求，簡要?dú)w納出要點(diǎn)，以供討論。一、SPD的定義：在GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中，SPD定名是過電壓保護(hù)器：“用以限制存在于某兩物體之間的沖擊過電壓的一種設(shè)備，如放電間隙，避雷器或半導(dǎo)體器具”。近日標(biāo)準(zhǔn)起草人林維勇先生在為中國氣象局組織起草的某標(biāo)準(zhǔn)草案討論稿上鄭重的將“過電壓保護(hù)器”易名為“電涌保護(hù)器”，并以近期頒布的國際標(biāo)準(zhǔn)和美國標(biāo)準(zhǔn)做了更名的文字說明。SPD的定義應(yīng)是，電涌保護(hù)器（SPD）：用以限制瞬態(tài)過電壓和引導(dǎo)電涌電流的一種器具，它至少應(yīng)包括一種非線性元件。這一

3、觀點(diǎn)將在林維勇先生執(zhí)筆對GB50057-94局部修訂條文征求意見稿中做為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。二、SPD的分類：SPD可按幾種不同方法進(jìn)行分類：1按使用非線性元件的特性分類：（設(shè)計(jì)電路拓樸）電壓開關(guān)型SPD：當(dāng)沒有浪涌出現(xiàn)時(shí)，SPD呈高阻狀態(tài)；當(dāng)沖擊電壓達(dá)到一定值時(shí)（即達(dá)到火花放電電壓），SPD的電阻突然下降變?yōu)榈椭?。常用的非線性元件有放電間隙，氣體放電管等。開關(guān)型SPD具有大通流容量（標(biāo)稱通流電流和最大通流電流）的特點(diǎn)，特別適用于易遭受直接雷擊部位的雷電過電壓保護(hù)。（即LPZ0A直擊雷非防護(hù)區(qū)），有時(shí)可稱雷擊電流放電器。電壓限制型SPD：當(dāng)沒有浪涌出現(xiàn)時(shí)，SPD呈高阻狀態(tài)；隨著沖擊電流及電壓的

4、逐步提高，SPD的電阻持續(xù)下降。常用的非線性元件有壓敏電阻，瞬態(tài)抑制二極管等。這類SPD又稱箝壓型SPD，是大量常用的過電壓保護(hù)器，一般適用于戶內(nèi)，即IEC規(guī)定的直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZOb）、第一屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ1）、第二屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ2）的雷電過電壓防護(hù)。IEC標(biāo)準(zhǔn)要求將它們安裝在各雷電防護(hù)區(qū)的交界處?；旌闲蚐PD：開關(guān)型元件和箝壓型元件混合使用，隨著施加的沖擊電壓特性不同，SPD有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)開關(guān)型SPD特性，有時(shí)呈現(xiàn)箝壓型SPD特性，有時(shí)同時(shí)呈現(xiàn)兩種特性。按SPD的端口型式分類：根據(jù)在不同系統(tǒng)中使用的需求，SPD生產(chǎn)商廠可以把SPD制造成一端口或兩端口的型式。一端口（又稱單口）SPD:與

5、被保護(hù)電路并聯(lián)連接。一端口SPD可能有隔開的輸入端及輸出端，在它們之間沒有特意設(shè)置的電阻或電感。（見圖1）并聯(lián)單口SPD-QoO一-I-串聯(lián)單口SPD單口SPD總示意圖兩端口（又稱雙口）SPD:具有兩組端口的SPD,般與被保護(hù)電路串聯(lián)連接，或使用接線柱連接，在輸入端與輸出端之間有特意設(shè)置的串聯(lián)阻抗。（見圖2）a）雙口并聯(lián)SPD（三個(gè)端口）b）雙口并聯(lián)SPD（四個(gè)端口）雙口SPD總示意圖D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并聯(lián)在被保護(hù)電路中，SPD的非線性元件實(shí)質(zhì)上都是與被保護(hù)電路處于并聯(lián)狀態(tài)，當(dāng)其動(dòng)作時(shí)，能將被保護(hù)電路中的電涌電流通過SPD分流泄入地中。3按使用的性質(zhì)分類

6、:由于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，雷電過電壓可能沿信號(hào)線（含電話線）或天饋線侵入，因此安裝在不同的系統(tǒng)中的SPD必須滿足不同系統(tǒng)的特殊要求。這樣，生產(chǎn)廠商又可將SPD按使用性質(zhì)將SPD分為:電源系統(tǒng)SPD、信號(hào)系統(tǒng)SPD和天饋系統(tǒng)SPD。此外，還可以按安裝的環(huán)境（位置）分為室內(nèi)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、表征SPD性能的主要技術(shù)參數(shù)：在1998年2月IEC頒布的標(biāo)準(zhǔn)低壓系統(tǒng)的電涌保護(hù)器第1部分性能要求及測試（IEC61643-1）中規(guī)定了用于低壓配電系統(tǒng)的SPD的使用環(huán)境是：10OOVAC（交

7、流）50/60HZ和1500VDC（直流）以下電路系統(tǒng)中的SPD，使用高度不超過2000m，貯備和使用時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)在一5C40C之間，特殊情況下可擴(kuò)展到一40C70C之間，相對濕度在常溫下為30%90%。在此范圍之外的惡劣環(huán)境下和使用于戶外或暴露在日光中或處在其它輻射源之下的SPD應(yīng)有特別的設(shè)計(jì)要求，這是設(shè)計(jì)者、制造廠商和用戶要特別.A.f.注意的。在IEC61643-1的第6章中對制造廠商提出必須提供下列信息內(nèi)容（19項(xiàng)）：a）制造廠家、商標(biāo)及模塊型號(hào)b）安裝位置類別c）端口數(shù)d）安裝方法e）最大持續(xù)工作電壓UC（每一種保護(hù)方式一個(gè)值）及額定頻率f）制造商聲稱的各保護(hù)方式的放電參數(shù)及試驗(yàn)類

8、別：I類試驗(yàn)I.impII類試驗(yàn)ImaxmaxIII類試驗(yàn)uocg）I類及II類試驗(yàn)中的額定放電電流值In（每一保護(hù)模式一個(gè)值）h）電壓保護(hù)水平Up（每一保護(hù)模式一個(gè)值）.）額定負(fù)載電流j）外殼提供的保護(hù)水平（IP代碼）k）短路承受能力l）備用過電流保護(hù)裝置的最大推薦額定值（如果有）m）斷路器動(dòng)作指示n）具有特殊用途產(chǎn)品的安裝位置o）端口標(biāo)志（進(jìn)、出口端標(biāo)志）P）安裝指南（如：連接、機(jī)械尺寸、引線長度等）q）電網(wǎng)電流類型：直流（d.c）交流（a.c）及頻率或兩者都可應(yīng)用r）I類試驗(yàn)中能量指標(biāo)（W/R）s）溫度范圍在上述19項(xiàng)內(nèi)容中，a）、e）、f）、h）、j）、i）、o）和q）等8項(xiàng)要求制造廠

9、商必須在產(chǎn)品的銘牌上注明。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠商使用的技術(shù)參數(shù)名稱不統(tǒng)一，國外廠商的參數(shù)譯文也不大一致，因此用戶很難正確使用，在此筆者試圖說明一些參數(shù)名稱和內(nèi)容。在進(jìn)行參數(shù)介紹之前，有必要介紹一下過電壓的概念。在IEC60664-1低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)中，定義過電壓（overvoltage）：“峰值大于正常運(yùn)行下最大穩(wěn)態(tài)電壓的相應(yīng)峰值的任何電壓”過電壓一般分為短時(shí)過電壓（或暫態(tài)過電壓）（temporaryovervoltage）和瞬態(tài)過電壓（transientovervoltage）。這兩種過電壓的區(qū)分是短時(shí)過電壓是持續(xù)時(shí)間較長的工頻過電壓，而瞬態(tài)過電壓則是振蕩的或非振蕩的，通常為高阻尼，持

10、續(xù)時(shí)間只有幾毫秒（ms）或更短的短時(shí)間過電壓。雷擊過電壓便屬瞬態(tài)過電壓。由于特定通斷操作或故障通斷，在系統(tǒng)中的任何位置出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓又稱投切過電壓（操作、通斷過電壓）（switchingovervoltage）。SPD應(yīng)具備抑制瞬態(tài)過電壓的功能，含防護(hù)雷電過電壓和投切過電壓。1保護(hù)模式：SPD可連接在L（相線）、N（中性線）、PE（保護(hù)線）間，如L-L、L-N、L-PE、N-PE，這些連接方式稱為保護(hù)模式，它們與供電系統(tǒng)的接地型式有關(guān)。按GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，供電系統(tǒng)的接地型式可分為：TN-S系統(tǒng)（三相五線）、TN-C系統(tǒng)（三相四線）TN-C-S系統(tǒng)（由三相四線改為三相五

11、線）、IT系統(tǒng)（三相三線）和TT系統(tǒng)（三相四線，電源有一點(diǎn)與地直接連接，負(fù)荷側(cè)電氣裝置外露可導(dǎo)電部分連接的接地極與電源接地極無電氣聯(lián)系）。2.額定電壓U,是制造廠商對SPD規(guī)定的電壓值。在低壓配電系統(tǒng)中運(yùn)行電壓（標(biāo)稱n電壓）有220VAC、380VAC等，指的是相對地的電壓值也稱為供電系統(tǒng)的額定電壓，在正常運(yùn)行條件下，在供電終端電壓波動(dòng)值不應(yīng)超過10%,這些是制造商在規(guī)定Un值時(shí)需考慮的。在IEC60664-1中定義了實(shí)際工作電壓（WorkingVoltage）：在額定電壓下，可能產(chǎn)生（局部地）在設(shè)備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(tài)現(xiàn)象）。最大連續(xù)工作電壓UC，指

12、能持續(xù)加在SPD各種保護(hù)模式間的電壓有效值（直流和交流）。UC不應(yīng)低于低壓線路中可能出現(xiàn)的最大連續(xù)工頻電壓。選擇230/400V三相系統(tǒng)中的SPD時(shí)，其接線端的最大連續(xù)工作電壓Uc不應(yīng)小于下列規(guī)定：TT系統(tǒng)中UC1.5UOTN、TT系統(tǒng)中UC1.1UOIT系統(tǒng)中UC三U。注1：在TT系統(tǒng)中Ucl.lUo是指SPD安裝在剩余電流保護(hù)器的電源側(cè)；Uc21.5Uo是指SPD安裝在剩余電流保護(hù)器的負(fù)荷側(cè)。注2：U。是低壓系統(tǒng)相線對中性線的電壓，在230/400V三相系統(tǒng)中Uo=230V。對以MOV（壓敏電阻）為主的箝壓型SPD而言，當(dāng)外部電壓小于UC時(shí)，MOV呈現(xiàn)高阻值狀態(tài)。如果SPD因電涌而動(dòng)作，在

13、泄放規(guī)定波形的電涌后，SPD在UC電壓以下時(shí)應(yīng)能切斷來自電網(wǎng)的工頻對地短路電流。這一特性在IEC標(biāo)準(zhǔn)中稱為可自復(fù)性。上邊提到的UC1.5Uo、UC1.1Uo、Uc三Uo等標(biāo)準(zhǔn)引自IEC60364-5-534，從我國供電系統(tǒng)實(shí)際出發(fā)，此值應(yīng)增大一些，有專家認(rèn)為原因是國外配電變電所接地電阻規(guī)定為1-2Q，而我國規(guī)定為4-10Q，因而在發(fā)生低壓相線接地故障時(shí)另兩相對地電壓常偏大且由于長時(shí)間過流很易燒毀SPD。但SPD的UC值定的偏大又會(huì)因產(chǎn)生殘壓較高而影響SPD的防護(hù)效果。也有些專家認(rèn)為，雖然變電所接地電阻較大，但在輸電線路中實(shí)現(xiàn)了多次接地，多次接地的并聯(lián)電阻要低于變電所的接地電阻值，因此uC1.1

14、uO即可滿足要求。由于后者分析較接近實(shí)際，在有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)前，仍以IEC標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。點(diǎn)火電壓，開關(guān)型SPD火花放電電壓，是在電涌沖擊下開關(guān)型SPD電極間擊穿電壓。殘壓U，當(dāng)沖擊電流通過SPD時(shí)，在其端子處呈現(xiàn)的電壓峰值。U與沖擊電涌通resres過SPD時(shí)的波形和峰值電流有關(guān)。為表征SPD性能，經(jīng)常使用U/U=殘壓比這一概念，resas殘壓比一般應(yīng)小于3,越小則表征著SPD性能指數(shù)越好。箝位電壓U，當(dāng)浪涌電壓達(dá)到U值時(shí)，SPD進(jìn)入箝位狀態(tài)。過去認(rèn)為箝位電壓即標(biāo)asas稱壓敏電壓，即SPD上通過1mA電流時(shí)在其兩端測得的電壓。而實(shí)際上通過SPD的電流可能遠(yuǎn)大于測試電流1mA,這時(shí)不能不考慮SPD

15、兩端已經(jīng)抬高的U（殘壓）對設(shè)備保護(hù)的影res響。從壓敏電壓至箝位電壓的時(shí)間比較長，對MOV而言約為100ns。電壓保護(hù)水平Up（保護(hù)電平），一個(gè)表征SPD限制電壓的特性參數(shù)，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、28、10KV等），該值應(yīng)比在SPD限制電壓測量值，當(dāng)一定大小和波形的沖擊電流通過SPD時(shí)在其端子測得的最大電壓值。短時(shí)過電壓UT，保護(hù)裝置能承受的，持續(xù)短時(shí)間的直流電壓或工頻交流電壓有效值,它比最大連續(xù)工作電壓UC要大。電網(wǎng)短時(shí)過電壓U，電網(wǎng)上某一部件較長時(shí)間的短時(shí)過電壓，一般稱通斷操作過TOV電壓。UTOV一般等于最大連續(xù)供電系統(tǒng)實(shí)際電壓U

16、的1.25到1.732倍。TOVCS電壓降（百分比）：AU=（UiU）/UiX100%inoutin其中Uin指雙口SPD輸入端電壓，Ut指雙口SPD輸出端電壓，out通過電流為阻性負(fù)載額定電流。12最大連續(xù)供電系統(tǒng)電壓UCS，SPD安裝位置上的最大的電壓值，它不是諧波也不是事故狀態(tài)的電壓，而是配電盤上的電壓變及由于負(fù)載和共振影響的電壓值升（降），且直接與額定電壓U相關(guān)。UCS一般等于U的1.1倍。nCSn額定放電電流In：8/20卩s電流波形的峰值，一般用于II類SPD試驗(yàn)中不同等級(jí)，也可用于1、11類試驗(yàn)時(shí)的預(yù)試。脈沖電流limp：由電流峰值Ipeak和總電荷Q定義（見IEC61312中雷

17、電流參數(shù)表）。用于I類SPD的工作制測試，規(guī)定Iimp的波形為10/350卩s,也可稱之為最大沖擊電流。最大放電電流Imax:通過SPD的電流峰值，其大小按II類SPD工作制測試的測試順序而定，ImaxIn，波形為8/20s。持續(xù)工作電流Ic：當(dāng)對SPD各種保護(hù)模式加上最大連續(xù)工作電壓Uc時(shí)，保護(hù)模式上流過的電流。Ic實(shí)際上是各保護(hù)元件及與其并聯(lián)的內(nèi)部輔助電路流過的電流之和。續(xù)流f當(dāng)SPD放電動(dòng)作剛剛結(jié)束的瞬間，跟著來的流過其的由電源提供的工頻電流。續(xù)流If與持續(xù)工作電流Ic有很大曲別。額定負(fù)載電流：由電源提供給負(fù)載，流經(jīng)SPD的最大持續(xù)電流有效值（一般指雙口SPD）。額定泄放電流Isn：此值

18、與當(dāng)?shù)乩纂姀?qiáng)度、電源系統(tǒng)型式、有無下一級(jí)SPD及被保護(hù)設(shè)備對電涌的敏感程度有關(guān)，SPD的Isn決定其尺寸大小和熱容量。泄漏電流：由于絕緣不良而在不應(yīng)通電的路徑上流過的電流。SPD除放電閃隙外，在并聯(lián)接入電網(wǎng)后都會(huì)有微安級(jí)的電流通過，常稱為漏電流。當(dāng)漏電流通過SPD（以MOV為主的）時(shí)，會(huì)發(fā)出一定熱量，至使發(fā)生溫漂或退化，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成爆炸，又稱熱崩潰。溫漂：在工作時(shí)，SPD產(chǎn)生的工頻能量超過SPD箱體及連接裝置的散熱能力，導(dǎo)致內(nèi)部元件溫度上升，性能下降，最終導(dǎo)致失效。退化：當(dāng)SPD長時(shí)間工作或處于惡劣工作環(huán)境時(shí)，或直接受雷擊電流沖擊而引起其性能下降，原技術(shù)參數(shù)改變。SPD的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮退化在各種

19、環(huán)境中的期限，并采用運(yùn)行測試和老化性試驗(yàn)方法（參見有關(guān)表格）。響應(yīng)時(shí)間：SPD兩端施加的壓敏電壓到SPD箝位電壓的時(shí)間（注：如6所說明的MOV從壓敏電壓到箝位電壓的時(shí)間約為100ns）。24插入損耗：在特定頻率下，接入電網(wǎng)的SPD插入損耗是指實(shí)驗(yàn)時(shí)在插入點(diǎn)處接通電源立即出現(xiàn)的，插入SPD之前和以后的電壓的比值。一般用dB表示。25兩端口SPD負(fù)載端耐沖擊能力：雙口SPD能承受的從輸出口引入由被保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生的沖擊的能力。26熱穩(wěn)定性：當(dāng)進(jìn)行操作規(guī)定試驗(yàn)引起SPD溫度上升后，對SPD兩端施加最大持續(xù)工作電壓，在指定環(huán)境溫度下，在一定時(shí)間內(nèi)，如果SPD溫度逐漸下降，則說明SPD具有良好的穩(wěn)定性。外殼

20、保護(hù)能力（IP代碼）：設(shè)備外殼提供的防止與內(nèi)部帶電危險(xiǎn)部分接觸及外部固體物體和水進(jìn)入內(nèi)部的能力。（具體標(biāo)準(zhǔn)見IEC60529）承受短路能力：SPD能承受的可能發(fā)生的短路電流值。過電流保護(hù)裝置：安裝在SPD外部的一種防止當(dāng)SPD不能阻斷工頻短路電流而引起發(fā)熱和損壞的過電流保護(hù)裝置（如熔絲、斷路器）。30.SPD斷路器：當(dāng)SPD失效時(shí)，一個(gè)能把SPD同電路斷開的裝置，它能防止當(dāng)SPD失效時(shí)，接地短路故障電流損壞設(shè)備，且應(yīng)能指示SPD失效狀態(tài)。漏流保護(hù)裝置（RCD）：一種當(dāng)漏電流或不平衡電流達(dá)到一定值時(shí)便斷開電路接點(diǎn)的機(jī)械開關(guān)或組件，又稱剩余電流保護(hù)器。退耦裝置：當(dāng)對SPD施加工頻電壓并進(jìn)行沖擊試驗(yàn)

21、時(shí)，一個(gè)阻止沖擊反饋到供電網(wǎng)的裝置。定型試驗(yàn)：當(dāng)一個(gè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型后，必須進(jìn)行一系列的試驗(yàn)來建立本身的性能指標(biāo)及論證是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。之后，只要設(shè)計(jì)及性能不變，則不必重做定型試驗(yàn)，而只需做一些相關(guān)試驗(yàn)。例行試驗(yàn)：對每個(gè)SPD或其部件進(jìn)行的檢查其是否符合設(shè)計(jì)要求的試驗(yàn)。35接收試驗(yàn)：貿(mào)易時(shí)，由用戶和制造商協(xié)商同意對SPD或?qū)τ嗁徠烦闃舆M(jìn)行的試驗(yàn)。沖擊試驗(yàn)分類36.1.1類試驗(yàn)：對樣品進(jìn)行額定放電電流I，1.2/50s沖擊電壓，最大沖擊電流I.nimp的試驗(yàn)（僅對I類SPD）。36.2.II類試驗(yàn)：對樣品進(jìn)行額定放電電流In，1.2/50s沖擊電壓和最大放電電流Imax試驗(yàn)（僅對【I類SP3.II

22、I類試驗(yàn)：對樣品進(jìn)行混合波（1.2/50s,8/20s）試驗(yàn)。1.2/50s電壓脈沖：一個(gè)電壓脈沖，其波頭時(shí)間（從10%峰值上升到90%峰值的時(shí)間）為1.2s；半峰值時(shí)間為50s。8/20s電流脈沖：一個(gè)電流脈沖，其波頭時(shí)間為8s,半峰值時(shí)間為20s。混合波：由發(fā)生器產(chǎn)生的開路電壓波形為1.2/50s波，短路電流波形為8/20s電流波。當(dāng)發(fā)生器與SPD相連，SPD上承受的電壓、電流大小及波形由發(fā)生器內(nèi)阻和SPD阻抗決定。開路電壓峰值與短路電流峰值之比為2Q（相當(dāng)于發(fā)生器虛擬內(nèi)阻Zf）。短路電流用ISC表示，開路電壓用uoc表示。I類試驗(yàn)中單位能量指標(biāo)W/R:電流脈沖I.流過1Q電阻時(shí)，電阻上消

23、耗的能量。imp數(shù)值上等于電流脈沖波形函數(shù)平方的時(shí)間積分，W/R=門2dt。SPD最大承受能量Emax：SPD未退化時(shí)能承受的最大能量，又稱SPD的耐沖擊能量。說明：上述參數(shù)及定義主要源自IEC低壓配電系統(tǒng)的SPD標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)用于信號(hào)或數(shù)據(jù)線的SPD參數(shù)將在以后介紹。四、SPD在低壓系統(tǒng)中的選擇用戶是否需要安裝SPD的選擇1）在低壓供（配）電系統(tǒng)裝置中的設(shè)備均應(yīng)具有一定的耐受浪涌能力（耐沖擊過電壓能力）。當(dāng)無法獲得230/400V三相系統(tǒng)各種設(shè)備的耐沖擊過電壓值時(shí)，可按IEC60664-1的給定指標(biāo)選用。見表1表1230/400V三相系統(tǒng)各種設(shè)備耐沖擊過電壓額定值設(shè)備的位置電源處的設(shè)備配電線路和

24、最后分支線路的設(shè)備用電設(shè)備特殊需要保護(hù)的設(shè)備耐沖擊過電壓類別W類III類II類I類耐沖擊電壓額定值（kV）642.51.5注：1類一一需要將瞬態(tài)過電壓限制到特定水平的設(shè)備；II類一一如家用電器、手提工具和類似負(fù)荷；III類一一如配電盤、斷路器、布線系統(tǒng)（包括電纜、母線、分線盒、開關(guān)、插座），應(yīng)用于工業(yè)的設(shè)備和一些其他設(shè)備（例如永久接至固定裝置的固定安裝的電動(dòng)機(jī)）；個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí) w類一一如電氣計(jì)量儀表、一次線過流保護(hù)設(shè)備、波紋控制設(shè)備。在IEC60364-4-443中也將建筑物電氣裝置的電氣設(shè)備按其所在裝置內(nèi)的位置劃分為4類耐雷電

25、或投切過電壓的區(qū)域。鑒于集成化程度很高的電子設(shè)備是通過微電位和小電流進(jìn)行工作的，其元件的耐沖擊能量很低，因此從一次性投資與效益（主要指該信息系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)停頓的風(fēng)險(xiǎn)）之比出發(fā)，可能需要設(shè)置耐沖擊電壓更低的安裝位置類別，如將I類安裝類別定為500V或耐沖擊電壓值更低，參看圖4,在實(shí)際低壓運(yùn)行中雷電過電壓常常大于6KV,因此必須考慮SPD的選擇問題。R類安裝位置的設(shè)備一能承受進(jìn)線處電涌的設(shè)備,包括進(jìn)線開關(guān)、電纜、架空線、母排等電氣設(shè)備和附件類安裝位置瞬備I類安裝位置2）在區(qū)6眾4站瞬提出低壓電氣裝曹設(shè)置防止雷電或投切過電壓保護(hù)裝置需考慮的因素有：所在地區(qū)多年平均雷暴日數(shù)是否超過25天/年；供電線路使用

26、裸線或電纜以及是否架空或埋地入戶等。但在實(shí)際工作中不能僅使用25天/年這個(gè)指標(biāo)，也不能僅用是否使用埋地電纜供電來決定是否選用SPD。正確的方法是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，其一為是否需要使用SPD,其二是需要使用多少級(jí)SPD，及SPD能量承受能力的分析。關(guān)于用戶是否應(yīng)使用SPD，可參考如下參數(shù)進(jìn)行綜合考慮:A：環(huán)境參數(shù)Al-Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度（次/km2.年）環(huán)境系數(shù)的分析應(yīng)考慮到直擊雷對建筑物閃擊造成的電阻耦合和電感耦合，也應(yīng)考慮到閃擊到輸電線路或通訊線路上的影響。風(fēng)險(xiǎn)分析要考慮到直接雷擊和間接雷擊的各種能量，雷電流可能通過外部防雷裝置（LPS）,電線（纜），通訊線，以及各種金屬管線的

27、侵入。光纖電纜如果沒有金屬外護(hù)層或金屬加強(qiáng)芯，一般情況下不會(huì)帶來雷電波侵入。A2：要充分考慮所在配電系統(tǒng)的投切（操作）過電壓產(chǎn)生的頻次和嚴(yán)重程度。A3：當(dāng)一建筑物受到雷擊時(shí)，除LPS系統(tǒng)接閃引下過程中產(chǎn)生電磁耦合，可至使設(shè)備損害外。進(jìn)入地中的雷電流在接地裝置和遠(yuǎn)處大地之間產(chǎn)生一個(gè)數(shù)百kV量級(jí)的電壓，即地電位升。此電壓值取決于接地電阻。這是部分雷電流流入建筑物并引至遠(yuǎn)處大地的導(dǎo)體（如電纜，的原因。A4：建筑物和設(shè)備的位置地形鄰近高大建筑物和森林與山谷和低矮地區(qū)相比，位于高山或山地頂部的設(shè)備更易遭受雷擊，高塔架上的設(shè)備也是這樣。一些位于低處的設(shè)備會(huì)因鄰近更高物的保護(hù)遭受直擊雷次數(shù)較少，但不能解決雷

28、電流通過金屬線纜引入的危險(xiǎn)。B：設(shè)備和器材B1：設(shè)備耐沖擊類型和抗沖擊等級(jí)設(shè)備的耐各種沖擊的能力應(yīng)由設(shè)備制造商提供，一般來說耐受能力越低則雷擊風(fēng)險(xiǎn)越高。通常在不了解（或廠商未提供有關(guān)資料，設(shè)備耐受能力時(shí)，可以按設(shè)備內(nèi)部無耐沖擊能力進(jìn)行防電涌設(shè)計(jì)。正確的防護(hù)方案是：在建筑物入口處將最大的電涌能量分流使進(jìn)入設(shè)備的電涌降到最低程度。B2:接地系統(tǒng)接地電阻和阻抗不同接地系統(tǒng)的間距不同接地系統(tǒng)的連接在應(yīng)用SPD中最重要的一點(diǎn)是在SPD接地端的接地和等電位連接。B3：供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架空電力線埋地電力線纜兼有架空和埋地的電力線纜雖然埋地電力線纜雷擊概率較架空電力線更低，但仍有因埋地電纜附近遭受雷電直接閃擊而

29、產(chǎn)生的過電壓，對于高阻值土壤電阻率的地區(qū)更是這樣。在兼有架空和埋地電力線纜的防雷設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要進(jìn)一步進(jìn)行精確的計(jì)算。一般來說，架空線路很長和架設(shè)高度較高的線路，風(fēng)險(xiǎn)較大。C：經(jīng)濟(jì)損失和業(yè)務(wù)中斷C1：業(yè)務(wù)量下降或業(yè)務(wù)損失因雷電災(zāi)害損壞設(shè)備至使業(yè)務(wù)工作運(yùn)轉(zhuǎn)困難或中斷造成的損失。如工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，在故障的短時(shí)間內(nèi)改為人工操作是不可能的。C2:經(jīng)營損失由于計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備等信息系統(tǒng)在瞬態(tài)過電壓影響下無法使用會(huì)造成商業(yè)的營運(yùn)和工業(yè)生產(chǎn)的停頓的直接損失。C3：設(shè)備更換、修理的損失C4：應(yīng)急系統(tǒng)如火警系統(tǒng)因供電或信號(hào)系統(tǒng)中斷降低了使用效率。D：安全如果存在著絕緣擊穿危及人身安全，那么有

30、必要選用SPD。E：防護(hù)所需費(fèi)用含：設(shè)計(jì)費(fèi)、材料費(fèi)和安裝費(fèi)用。根據(jù)以上A、B、C、D、E參數(shù)制作的風(fēng)險(xiǎn)估算計(jì)算公式正在研究中。選擇SPD的基本原則在低壓系統(tǒng)中確定使用SPD后。便是如何選擇SPD這個(gè)問題了。選用SPD是一系統(tǒng)工程，其基本原則應(yīng)包含：防護(hù)分區(qū)、利用分流、劃分等級(jí)、區(qū)分系統(tǒng)和分別安裝，簡稱“五分法”，介紹如下。1）防護(hù)分區(qū)：在培訓(xùn)班教材之三中，我們已對雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）的概念和實(shí)際意義做了說明，其作用之一是便于確定在不同的LPZ交界處SPD的安裝位置和估算SPD的不同性能指標(biāo)。其中在LPZ0與LPZ1區(qū)交界處因沖擊電流幅值較大（200100kA）,持續(xù)時(shí)間較長（T2為350“s）

31、,因而要求SPD具有較大的通流能量和最大承受能量（Emax）值，所以應(yīng)選用開關(guān)型SPD,但由于開關(guān)型SPD的弱項(xiàng)是響應(yīng)時(shí)間較長和大多帶有續(xù)流和殘壓較大等，因此從能量配合角度出發(fā)需要在LPZ1和LPZ2區(qū)交界處選用SPD2，在敏感電子設(shè)備前端選用SPD3SPDn等，其安裝位置也就是等電位連接位置基本都在各雷電防護(hù)區(qū)的交界處，如LPZ2與LPZ3區(qū)交界處。在一多層建筑物中，LPZ的劃分與SPD的安裝位置可參見圖5。SPD:電涌保護(hù)器PZ：保護(hù)區(qū)LPZ：雷電防護(hù)區(qū)圖5LPZOa2）利用分流：在培訓(xùn)班教材之三中，我們介紹了對進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施之間雷電流的分配。圖6進(jìn)步示意說明了利用外部防雷裝置（LP

32、Z）對于分流雷電流起積極作用。在圖6示意說明了通過低壓配電線路進(jìn)入建筑物的雷電流僅為全部雷電流的17%，在相線和中性線上各為8.5%。假定該建筑物為第一類防雷建筑物，那么在每一相線或中性線上安裝的SPD的放電參數(shù)limp（最大沖擊電流）達(dá)到200KAX8.5%=17kA20KA（10/350“s）即能滿足要求。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定50%的電流通過外部防雷裝置泄入地中，余下的50%稱In,它平均在實(shí)際工作中，不可能計(jì)算每次雷擊電流的分配，但可以設(shè)定有50%的電流通過外部防雷裝置泄入地中。余下的50%，稱IS，它平均分配于進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施（外來導(dǎo)電物、電力線和通信線等），流入每一設(shè)施中的電流Ii

33、=IS/n，此處n為上述設(shè)施的個(gè)數(shù)。為估算流經(jīng)無屏蔽電纜芯線的電流再，電纜電流Ii要除以芯線數(shù)m,即IV=Ii/m。所以，在防雷工程設(shè)計(jì)時(shí)需認(rèn)真計(jì)算分流系數(shù)，充分利用分流這一理論，做到在盡可能節(jié)約的情況下達(dá)到安全防護(hù)的目的。環(huán)型接地8.5%8.5%圖6雷擊中建筑物外部設(shè)施時(shí)的電流分布3）劃分等級(jí)：在IEC61312-1中給出了首次雷擊的雷電流參量，首次以后雷擊的雷電流參量（后續(xù)雷擊）和長時(shí)間雷擊的雷電流參量。（參見培訓(xùn)班教材之一的表1表3）此表中防雷建筑物類別是由建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果等綜合因素考慮而確定的，是在防雷絕對保護(hù)與耗費(fèi)之間取得折衷方案。簡單的說：就是對

34、易發(fā)生雷電事故，且事故后果嚴(yán)重的重要建筑物在防雷設(shè)計(jì)中取較大的雷電流參數(shù)（如200KA10/350us）。但是這種分類并未考慮到建筑物內(nèi)部電子設(shè)備的復(fù)雜性和設(shè)備的耐受沖擊電流的能力（抗擾性），也未考慮到雷擊通過電磁場干擾的屏蔽效力等因子。但是，在目前國內(nèi)外尚無一比較系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)估算方式可以為我們提供一定量計(jì)算的方法時(shí)，利用GB50057-94建筑物防雷分類并與其它因子相結(jié)合，可模糊的選用雷電流參數(shù)。至于設(shè)計(jì)裕度的大小要考慮被保護(hù)設(shè)備以往的雷擊事故歷史，也要從一次性投資的經(jīng)費(fèi)寬裕程度考慮，4）區(qū)分系統(tǒng)：區(qū)分系統(tǒng)是指SPD的選擇和安裝要區(qū)分開是在IT還是TT或TN系統(tǒng)。在培訓(xùn)班教材之三中已經(jīng)詳細(xì)介紹

35、了低壓配電系統(tǒng)中常用的型式（參培訓(xùn)班教材之三的圖14及圖前文字說明）在選擇230/400V三相系統(tǒng)中的電涌保護(hù)器時(shí)，其接線端的最大連續(xù)工作電壓U不應(yīng)小c于下列規(guī)定?？偨拥囟嘶蚩偨拥剡B接帶；電涌保護(hù)器（SPD）；電涌保護(hù)器的接地連接，5a或5b；6需要保護(hù)的設(shè)備；路器、剩余電流保護(hù)器）；ra本裝置的接地電阻；RB供電系統(tǒng)的接地電阻;B 個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)圖7TT系統(tǒng)中電涌保護(hù)器安裝在剩余電流保護(hù)器的負(fù)荷側(cè)裝置的電源；配電盤；總接地端或總接地連接帶；電涌保護(hù)器（SPD）；電涌保護(hù)器的接地連接，5a或5b；圖86需要保護(hù)的設(shè)備；F電涌保護(hù)器制造商指定的保護(hù)器（如熔絲、斷路器、剩余電流保護(hù)器）

36、；RA本裝置的接地電阻；RB供電系統(tǒng)的接地電阻；B注：當(dāng)采用TN-C-S或TN-S系統(tǒng)時(shí)，在N與PE線連接處電涌保護(hù)器用三個(gè)，在其以后N與PE線分開處安裝電涌保護(hù)器時(shí)用四個(gè)（即在N與PE線間增加一個(gè)）?？偨拥囟嘶蚩偨拥剡B接帶；電涌保護(hù)器（SPD）；4a放電間隙或電涌保護(hù)器，它們應(yīng)能承受電源變壓器高壓側(cè)碰外殼短路產(chǎn)生的過電壓；電涌保護(hù)器的接地連接，5a或5b；F電涌保護(hù)器制造商指定的保護(hù)器（如熔絲、斷路器、剩余電流保護(hù)器）；RA本裝置的接地電阻；RB供電系統(tǒng)的接地電阻；B個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)1裝置的電源；2配電盤；6需要保護(hù)的設(shè)備；7剩余電流保護(hù)器，可位于母線的上方或下方;圖9TT系統(tǒng)中電

37、涌保護(hù)器安裝在剩余電流保護(hù)器的電源側(cè)器、剩余電流保護(hù)器）；RA本裝置的接地電阻；RB供電系統(tǒng)的接地電阻;B3總接地端或總接地連接帶；電涌保護(hù)器（SPD）；電涌保護(hù)器的接地連接，5a或5b；6需要保護(hù)的設(shè)備；圖10IT系統(tǒng)中電涌保護(hù)器安裝在剩余電流保護(hù)器的負(fù)荷側(cè)5）分別安裝：在本文參數(shù)定義和SPD的分類中，我們已介紹了組成SPD的非線性元件可按其特性分為開關(guān)型和箝壓型兩大類，也可串、并聯(lián)組成混合型，它們主要有放電間隙、氣體放電管和可控硅整流器及壓敏電阻雪崩二極管等，常用符號(hào)參見圖11。各種SPD在浪涌（8/20“s）下的響應(yīng)曲線，見圖12。從圖12中可以看出開關(guān)型與箝壓型SPD具有不同的箝位電壓

38、和響應(yīng)曲線，利用混合型采用不同元件和串（并）聯(lián)方式又能取得新的參數(shù)。個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)雪崩二極管壓敏電阻放電間隙可控整流器 個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)圖12各種SPD在浪涌（8/20s）下響應(yīng)曲線在IEC61024-1-2中指出：要處理脈沖為10/350s的電荷量，相當(dāng)于8/20s脈沖情況下電荷量的200倍，即：Q（10/350s）=200XQ（8/20s）：上式可用圖13示意看出，其中脈沖電流曲線包絡(luò)下的面積即Q值1006050FLT25-4002510/350ps(lEC1024SPD安裝在雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）的交界處圖14SPD的安裝位置及其所提供的保護(hù)對于固定式SPD,常規(guī)安裝

39、應(yīng)遵循下述步驟：1）確定放電電流路徑2）標(biāo)記在設(shè)備終端引起的額外電壓降的導(dǎo)線，見圖15.1和15.2說明：在圖15中，UreI、II類SPD的殘壓或更一般地說是限制電壓。個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)3）為避免不必要的感應(yīng)回路，應(yīng)標(biāo)記每一設(shè)備的PE導(dǎo)體，圖15.3、15.4和16。5）要進(jìn)行多級(jí)SPD的能量協(xié)調(diào)為了限制安裝后的保護(hù)部分和不受保護(hù)的設(shè)備部分之間感應(yīng)耦合，需進(jìn)行一定測量。能通過感應(yīng)源與犧牲電路的分離、回路角度的選擇和閉合回路區(qū)域的限制能降低互感，見圖15。當(dāng)載流分量導(dǎo)線是閉合回路的一部分時(shí)，由于此導(dǎo)線接近電路而使回路和感應(yīng)電壓而減少。見圖16。一般來說，將被保護(hù)導(dǎo)線和沒被保護(hù)的導(dǎo)線分開

40、比較好，而且，應(yīng)該與接地線分開。同時(shí)，為了避免動(dòng)力電纜和通信電纜之間的瞬態(tài)正交耦合，應(yīng)該進(jìn)行必要的測量。與防護(hù)距離有關(guān)的振蕩效應(yīng)當(dāng)SPD1用來保護(hù)設(shè)備或安裝在輸入口配電盤上卻不能對某些設(shè)備提供足夠的保護(hù)時(shí)，個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)spd2的安裝位置應(yīng)該盡可能地靠近被保護(hù)的設(shè)備。如果距離太遠(yuǎn)，可能會(huì)在終端設(shè)備上產(chǎn)生2倍于Up甚至更高的振蕩電壓，盡管對設(shè)備使用了SPD保護(hù)，但這個(gè)振蕩電壓仍會(huì)使個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí) 設(shè)備發(fā)生損壞（見圖17）。合理的距離（又稱防護(hù)距離）與SPD類型、系統(tǒng)類型、進(jìn)入的浪涌源的陡度和波形及相連的負(fù)載有關(guān)。特別是在設(shè)備相當(dāng)于高阻負(fù)載或設(shè)備內(nèi)部發(fā)生脫離可能出現(xiàn)電壓倍增

41、。為了解釋此現(xiàn)象，圖18給出了這類情況下出現(xiàn)電壓倍增的一個(gè)例子。物理圖解由r決定的L與C之間的振蕩,使設(shè)備終端UkUk值取決于各種參數(shù)，在設(shè)備為高阻時(shí)kV2圖17SPD與被保護(hù)設(shè)備之間可能出現(xiàn)的振蕩一般認(rèn)為距離小于10米時(shí)不會(huì)產(chǎn)生振蕩，圖18說明即使距離為10米，也有可能產(chǎn)生電壓倍增，但只有負(fù)載為純電容時(shí)才有可能發(fā)生。有時(shí)設(shè)備有內(nèi)部保護(hù)元件（如壓敏電阻），即使距離較遠(yuǎn)，振蕩也會(huì)顯著減少。此時(shí)應(yīng)注意SPD與設(shè)備內(nèi)部保護(hù)元件的協(xié)調(diào)。說明：一般來說，僅在靠近被保護(hù)設(shè)備處安裝一個(gè)SPD是不夠的。由于電磁兼容原因（為避免浪涌電壓產(chǎn)生的電磁干擾，最好在入口處進(jìn)行分流）和為了對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)（避免導(dǎo)線之間的閃

42、絡(luò)），最好在設(shè)備的入口處安裝SPD。如果設(shè)備不在入口處安裝的SPD的保護(hù)范圍內(nèi)，有必要在靠近設(shè)備處另行安裝一個(gè)SPD,此時(shí)也應(yīng)考慮其協(xié)調(diào)性。說明：這種現(xiàn)象可以通過由與浪涌頻率和導(dǎo)線長度相關(guān)的振蕩和行波來解釋。連接線長度的影響為獲得最佳過壓保護(hù)應(yīng)使SPD的連接導(dǎo)線盡可能短。如導(dǎo)線太長將引起SPD電壓降，為提供有效的保護(hù)有必要降低安裝于此的SPD的保護(hù)等級(jí)。轉(zhuǎn)移至設(shè)備的殘壓為由SPD上和導(dǎo)線上感應(yīng)電壓的總和。這兩種電壓不一定同時(shí)達(dá)到峰值。出于實(shí)用的目的，一般情況下個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)它們可以相加。圖19說明連接線的感應(yīng)如何導(dǎo)致SPD殘壓的增加。圖19b）表示脈沖發(fā)生器先加在金屬氧化物壓敏電阻

43、然后通過幾米連接導(dǎo)線后的結(jié)果。圖18電壓倍增圖示SPD建議使用的方式Aa）rII廠一I導(dǎo)線長度11和12對應(yīng)SPD的電感A、B兩點(diǎn)的電壓為SPD的終端電壓（殘壓）與由于導(dǎo)線l、12產(chǎn)生電壓降之和SPD的終端電壓沖擊電流d）ASPD合格的設(shè)計(jì)圖19與SPD連接導(dǎo)線對SPD的影響一般假設(shè)導(dǎo)線感抗為1UH/m。當(dāng)脈沖陡度為lkA/ps,導(dǎo)線上感應(yīng)電壓降接近lkV/m,而且，如果di/dt陡度更大時(shí)，感應(yīng)電壓值將增加。在可能情況下，當(dāng)這種感抗的影響被認(rèn)為是由于環(huán)路的分離而顯著減小時(shí)，最好選用方案c）；當(dāng)方案c）不能米用時(shí)，則米用方案d）,盡可能避免采用方案a）。注意：如果回流線與進(jìn)線是通過緊湊接線方式

44、磁耦合，感抗將減小。需要附加保護(hù)之處當(dāng)建筑物進(jìn)線處浪涌電壓較低時(shí)，在靠近進(jìn)線處安裝一個(gè)SPD便行。但在某些特殊情況下，例如安裝了非常敏感的設(shè)備（電子設(shè)備，計(jì)算機(jī)）或這些需要保護(hù)的設(shè)備離安裝在入口處的SPD太遠(yuǎn)、在建筑物內(nèi)由于雷電放電和內(nèi)部干擾源而產(chǎn)生電磁場時(shí)，有必要在靠近被保護(hù)設(shè)備處或設(shè)備內(nèi)部安裝附加的SPD。電源系統(tǒng)和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)入防護(hù)區(qū)時(shí)，應(yīng)彼此靠近并連接在同一金屬物上，實(shí)現(xiàn)等電位連接，這一點(diǎn)對由非屏蔽金屬（如木材、磚混結(jié)構(gòu)）建筑物尤為重要。要考慮系統(tǒng)中多數(shù)被保護(hù)的電子敏感設(shè)備的耐壓水平。對安裝在設(shè)備最近處的SPD，必個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)須使其Up值至少低于設(shè)備耐壓值的20%。假定安

45、裝在進(jìn)線處的SPD在保護(hù)范圍內(nèi)，如果進(jìn)線處的SPD的Upl乘以一個(gè)過壓因子后低于Up2,那么，只能使用進(jìn)線處的SPD。（見圖20）下，調(diào)在建筑物內(nèi)部當(dāng)可能出現(xiàn)一些高能量的開關(guān)浪涌（投切過電壓）時(shí)，此時(shí)需安裝附加SPD。五、SPD應(yīng)具備的功能和附加要求1SPD的基本功能對于正常工作狀態(tài)下的低壓系統(tǒng)，安裝后的SPD不應(yīng)對系統(tǒng)和系統(tǒng)裝置內(nèi)的設(shè)備工作特性有明顯的影響。對于出現(xiàn)浪涌等非正常工作狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，SPD應(yīng)及時(shí)對浪涌作出反應(yīng)，通過SPD能限制瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流的特性，將過電壓降到IEC60664-1規(guī)定的各類別位置設(shè)備耐個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)沖擊過電壓額定值

46、以下。對于經(jīng)歷了非正常狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，即經(jīng)過浪涌后恢復(fù)正常狀態(tài)的SPD，應(yīng)恢復(fù)其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續(xù)流。2.使用SPD的附加要求1）對直接接觸進(jìn)行保護(hù)。SPD應(yīng)以這種方式安裝：安裝在不可接觸的范圍內(nèi)或?qū)χ苯咏佑|采取保護(hù)（如安置隔離設(shè)備）。2）發(fā)生SPD失效事件的安全性。當(dāng)浪涌電壓超過設(shè)計(jì)的最大承受能力和放電電流容量時(shí)，SPD可能會(huì)失效或被損壞。SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。處于開路模式時(shí)，被保護(hù)設(shè)備將不再受保護(hù)。這時(shí)，因?yàn)閷ο到y(tǒng)本身幾乎不會(huì)產(chǎn)生影響很難發(fā)現(xiàn)SPD己失效。為了保證在下一浪涌到來之前，能將失效的SPD替換掉，必須要求SPD具備指示失效的功能。處

47、于短路模式時(shí)，系統(tǒng)出于SPD的失效而受到嚴(yán)重影響。短路電流由配電系統(tǒng)流向失效的SPD。因?yàn)槭У腟PD通常并未完全短路且有一定阻抗，在開路前將產(chǎn)生熱能引起燃燒。在這種情況下，被保護(hù)系統(tǒng)沒有合適的器件使其與失效的SPD發(fā)生脫離，此時(shí)，對處于短路失效模式的SPD要求安裝一個(gè)合適的脫離裝置。（斷路器）3SPD的選擇步驟一般來說，SPD的選擇有如下六個(gè)步驟：3SPD壽命和失效模式4SPD與其它夕卜部設(shè)備的關(guān)系正常1故障_1狀態(tài)丨狀態(tài)1IC不會(huì)涉及到人身安全，不會(huì)SPD不干擾其它器件或線路開關(guān)SPD與防過電流裝置間的配合對設(shè)備產(chǎn)生故在In人防過電流設(shè)備不動(dòng)作；在ImaxA防過電流設(shè)備動(dòng)作，且不會(huì)產(chǎn)生任何

48、損傷;5電壓保護(hù)水平UP的選擇考慮被保護(hù)設(shè)備的承受浪涌能力和配電系統(tǒng)的額定電壓-86考慮SPD之間的能量配合個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí) 說明如下：A：Uc、UT和Ic關(guān)于Uc在不同供電系統(tǒng)中的取值已在本文中說明。UT是SPD能承受的短時(shí)過電壓值，在理論上是一直線。但在實(shí)際中常因一些值（電源頻率、直流過壓）可能隨時(shí)間變化，使得在一定的時(shí)間間隔內(nèi)（一般在0.05秒到10秒間），會(huì)超過最大連續(xù)工作電壓Uc,因此選用UT值應(yīng)考慮大于UTOV。但事實(shí)上，要求一個(gè)SPD既要有較高的耐短時(shí)過電壓能力同時(shí)又能提供低保護(hù)等級(jí)不可能的，只有比較而舍取，或采用多級(jí)保護(hù)。當(dāng)外加連續(xù)工作電壓U

49、c時(shí)，通過SPD的最大連續(xù)工作電流值為Ic。為避免過電流保護(hù)設(shè)備或其它保護(hù)設(shè)備（如RCD）不必要?jiǎng)幼?，Ic值的選擇非常有用。Ic的選擇可參看“五分法”的利用分流來確定。B保護(hù)距離主要指SPD的安裝位置。一般SPD應(yīng)安裝在低壓供電系統(tǒng)在建筑物的入口處多指在變壓器的低壓側(cè)（特別說明：在公共配電系統(tǒng)中安裝SPD必須取得公共配電系統(tǒng)管理部門如供電局的批準(zhǔn)）的配電盤上。當(dāng)配電盤與用電設(shè)備距離較遠(yuǎn)或用電設(shè)備需要多重保護(hù)時(shí)，SPD2、spd3應(yīng)盡可能的靠近被保護(hù)設(shè)備并在防雷區(qū)交界處做等電位連接。CSPD的壽命和失效模式SPD的壽命是指其在使用期限內(nèi)耐受規(guī)定的沖擊能力。由于浪涌類型及浪涌出現(xiàn)的頻率不同，SPD

50、的壽命可以很長也可以很短。事實(shí)上，如果一個(gè)最大放電電流I為20KA（8/max20s）的SPD，在安裝幾秒鐘后便遭受了一個(gè)30KA（8/20s）的雷擊電流，這個(gè)SPD可能會(huì)損壞!這種情況下，SPD的實(shí)際使用壽命只有幾秒鐘!這種極端的情況說明預(yù)期壽命只可能是通過標(biāo)準(zhǔn)化測試得到的，而由廠家提供的預(yù)期使用壽命沒有任何保證。唯一可能的途徑是進(jìn)行壽命長短的比較。在先前的例子中，兩個(gè)最大放電電流分別為10KA和20KA（8/20s）的SPD在幾秒鐘后都將會(huì)損壞，但一般來說，第二個(gè)SPD的壽命應(yīng)該比第一個(gè)SPD的壽命長。一般應(yīng)選擇在標(biāo)準(zhǔn)老化試驗(yàn)條件下，測試SPD是否老化，而選用來老化的SPD。另外還 #個(gè)人

51、收集整理_型供參考學(xué)習(xí)需考慮UTOV預(yù)計(jì)的雷擊浪涌及與其它SPD的協(xié)調(diào)，這樣即使在SPD失效時(shí)也能保證安全。失效模式取決于浪涌類型。很容易選擇到失效時(shí)開路（直接地或通過脫離裝置）的SPD，而選擇一個(gè)失效時(shí)短路的SPD卻很困難。無論采用何種類型，為避免發(fā)生供電電源擾動(dòng)或中斷，必須考慮SPD與上游備用防護(hù)裝置之間的配合。失效模式的作用：如果SPD的失效模式是開路（由SPD本身的非線性元件形成或由與SPD串聯(lián)的內(nèi)部或外部斷路器與供電電源短路所形成），則供電電源的連續(xù)性在SPD失效的情況下被保證。然而,應(yīng)特別注意在電源的后備保護(hù)動(dòng)作前SPD的脫離能力。SPD的斷路器和后備電源的保護(hù)的協(xié)調(diào)關(guān)系應(yīng)作更認(rèn)真

52、的考查。對與電源在線相連的二端口SPD或一端口SPD，一個(gè)內(nèi)部脫離裝置可提供電源的連續(xù)性或不依賴于斷路器在SPD中的位置，如圖21所示。a）b）D為脫離裝置圖21雙口SPD的脫離裝置如果沒有使用失效指示燈（遙控或本地）給斷路器送信號(hào)，則用戶將不會(huì)注意到設(shè)備己不再受保護(hù)，此時(shí)更容易感應(yīng)浪涌進(jìn)入。這種解決方法的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)仍處于通電狀態(tài)，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)不再受保護(hù)。為了避免由于脫離而不再受保護(hù)，將裝有斷路器的SPD并聯(lián)使用是可行的，見圖22。如果SPD的失效模式是短路（由SPD本身引起或由一附加設(shè)備引起）那么，電源供電將由于系統(tǒng)的后備保護(hù)而中斷。這種解決方法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)受到保護(hù)，主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)不再被

53、供個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí) 電。除非，制造商申明一種特定的失效模式，（即假設(shè)SPD能承受上述兩種失效模式）這時(shí)為了得到僅只一種失效模式（短路或開路情況），一般可使用附加設(shè)備（如過電流斷路器）圖22SPD并聯(lián)使用模糊狀態(tài)是在SPD的失效過程中出現(xiàn)的一個(gè)短時(shí)間的狀態(tài)。為了產(chǎn)生一個(gè)明確的狀態(tài)（短路或開路），需要更多的附加設(shè)備（如熱脫離裝置）。備注：文獻(xiàn)IEC60364-4-41（防觸電保護(hù)）.對應(yīng)用安全原則作了描述。DSPD與其它外部設(shè)備的關(guān)系在正常狀態(tài)下Ic應(yīng)不會(huì)造成對任何人身安全危害（非直接接觸）或設(shè)備故障（如RCD）。一般情況下對RCD，Ic應(yīng)小于額定殘壓電流值（IAn）的1/3。如果SPD

54、安裝在RCD（或熔斷器、斷路器）的負(fù)荷側(cè)，則不能對由于浪涌引起的障礙跳閘，無意識(shí)動(dòng)作或設(shè)備損壞提供任何保護(hù)。在故障狀態(tài)下，為了不引起SPD與其它器件（如RCD,斷路器等）相互干擾，SPD應(yīng)配有必要的脫離裝置。SPD與防過電流裝置間的配合應(yīng)達(dá)到在額定放電電流In下，過電流設(shè)備不動(dòng)作（斷路器未斷開或熔絲未融化）。但當(dāng)電流很大時(shí)如Imax時(shí)，過流保護(hù)設(shè)備必須動(dòng)作。對有復(fù)位功能的過電流保護(hù)設(shè)備（如斷熔器），在發(fā)生浪涌之后應(yīng)能立即恢復(fù)正常狀態(tài)。在這種情況下，在過流保護(hù)設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，所有浪涌將流過SPD。因此，SPD應(yīng)有足夠的能量承受力。由于這種現(xiàn)象引起的損壞不應(yīng)認(rèn)為SPD己失效，因?yàn)榇藭r(shí)設(shè)備仍被保護(hù)

55、。如果用戶不允許供電中斷，則應(yīng)該使用特殊配置或使用特殊過流保護(hù)設(shè)備。個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)說明1:對于強(qiáng)電流暴露環(huán)境，如外部防雷裝置和架空輸電線，過流保護(hù)裝置允許在In時(shí)動(dòng)作，如果In高于設(shè)備中所使用的保護(hù)裝置的實(shí)際承受能力，此時(shí)應(yīng)根據(jù)承受浪涌能力來選擇SPD的額定放電電流。說明2:如使用開關(guān)型的SPD發(fā)生火花放電，其工作性能將降低，除非開關(guān)類型SPD為自熄式，否則較大的殘壓和續(xù)流對設(shè)備會(huì)產(chǎn)生不利影響，這就有必要與SPD入口處的過流保護(hù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)。電壓保護(hù)水平的選擇在選擇SPD的最佳電壓保護(hù)水平時(shí)，應(yīng)考慮被保護(hù)設(shè)備的浪涌承受力和系統(tǒng)的額定電壓。電壓等級(jí)值越低，則保護(hù)性能越好。主要受到UC，U

56、T、SPD的退化和與其它SPD的協(xié)調(diào)等因素的限制。說明：電壓保護(hù)水平與I類試驗(yàn)規(guī)定的Ip沁、II類試驗(yàn)規(guī)定的In相關(guān)。III類試驗(yàn)中電壓保護(hù)水平由混合波試驗(yàn)（Uoc）來定義。被選擇的SPD與其它SPD間的協(xié)調(diào)關(guān)系F.1.綜述如上所述，為了使被保護(hù)設(shè)備承受的浪涌減少至設(shè)備可接受的值（較低的保護(hù)水平），有時(shí)需要安裝兩個(gè)（甚至更多）的SPD。為了獲得兩個(gè)（或更多的）SPD共同耐受電涌沖擊值，需要根據(jù)它們的各自耐受電涌沖擊值及其它特征進(jìn)行協(xié)調(diào)，可參見圖23。圖23使用2個(gè)SPD的典型兩個(gè)SPD間的阻抗Z（般為電感）可以是一個(gè)物理器件或代表一定長度線的電感（一般為1H/m），當(dāng)Z為一個(gè)實(shí)際阻抗時(shí)（物理器

57、件），導(dǎo)線的電感因與阻抗Z相比較小可忽略。圖23中Z代表了上述兩種情況。事實(shí)上，由SPD至匯流排（等電位連接帶）的電流回路也存在一定阻抗且發(fā)生的頻數(shù)很大。當(dāng)兩個(gè)SPD間未插入一特定阻抗時(shí)（物理器件），見圖24,在這種情況下，電感Z表示兩個(gè)SPD（Z/2）與回路（Z/2）之間連續(xù)的電感。若兩SPD之間距離為10米長，則意味著兩個(gè)SPD增加了5m的回路長度。說明1：以下應(yīng)適合于經(jīng)過I類、II類試驗(yàn)的單口SPD其中Ures的曲線為己知，曲線用8/20s波形進(jìn)行測量，且在廠家提供SPD技術(shù)文獻(xiàn)中給出。III類試驗(yàn)及二端口SPD需要作特殊考慮。說明2：圖23表示出在沒有連通設(shè)備的情況下，沒有電流流過設(shè)備

58、，全部浪涌由兩個(gè)SPD承受。當(dāng)浪涌發(fā)生在SPD終端及負(fù)載之間時(shí)則需作其它考慮。說明3：例子中忽略了連接導(dǎo)線。在實(shí)際情況中，連接導(dǎo)線對SPD間浪涌的分流有一定影響。說明4：出線及回路線緊密耦合能降低回路阻抗，且總的阻抗小于Z。L/2被保護(hù)設(shè)備VISPD2Z/2ZRA開路SPD?圖24SPD間無阻抗的情況2.協(xié)調(diào)問題協(xié)調(diào)問題可簡單的規(guī)納為要解決以下問題：假設(shè)有一個(gè)浪涌電流i進(jìn)入時(shí)，電流i中哪部 個(gè)人收集整理_型供參考學(xué)習(xí)分將流過SPD、又有哪一部分將流過SPD2?另外，這兩個(gè)SPD能否耐受這個(gè)浪涌電流？為了更好地解決這些問題，圖25給出了由一個(gè)電感器進(jìn)行隔離兩個(gè)氧化鋅壓敏電阻之間協(xié)調(diào)的典型例子，spd2的Up值較低，由于電感影響，浪涌波頭的絕大部分波頭浪涌，電流的大部分將流過SPD”在一定的時(shí)間內(nèi)流過SPD2的電流將逐漸增加，這個(gè)時(shí)間決定于電感及spd2的特性，依靠這種方法，總電流中越來越大一部分將流過spd2。圖252個(gè)氧化鋅壓敏電阻的協(xié)調(diào)如果兩個(gè)SPD之間的距離和兩者之間的傳播時(shí)