施耐德官方培训05-过电压防护与电涌保护器的选择应用_V1

第五章过电压防护与电涌保护器的选择应用过电压防护3.电涌保护器2.雷电现象与雷电防护1.过电压的分类SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503过电压·类型TransientOvervoltage瞬态过电压TemporaryOvervoltageatpowerfrequency暂时过电压SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503过电压·暂时过电压表现为工频下系统电压的上升，一般可持续数秒一般有以下几个因素引起：iC65+iMSU相线和外露可导电部分或者相线和大地间的绝缘故障中性线断裂破损的中压电缆落到了低压线路上单相设备：230V400VSchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503过电压·瞬态过电压由叠加到系统标称电压上的电压电涌引起超快的瞬态现象计量单位=kV/us20xUn5xUn大气过电压操作过电压无论是大气过电压，还是操作过电压，都有可能造成设备的提前老化，甚至直接损毁大气过电压是由雷击放电所引起SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503雷电现象·雷击的分类负电荷下降型正电荷上升型正电荷下降型负电荷上升型在平坦地区，下降型雷击居多在山区，或者有大型突起物（高塔、工厂烟囱）的地方，易形成上升型雷击在温带地区，90%的雷击属于负电荷下降型SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503雷电现象·雷电特征超电流峰值概率P(%)雷电流峰值I(kA)梯度S(kA/us)持续时间T(s)放电次数n95%79.10.001150%33240.0125%85651.16超过50%的雷电电流峰值超过33kA，而5%的雷电电流峰值甚至超过85kA，这些雷电流释放的能量十分巨大*数据来源：雷电防护委员会（IEC第81号技术委员会）雷电流属于高频（HF）脉冲电流，其频率可达1MHzSchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503雷电现象·雷电的影响热效应地电位升高电动力效应爆破效应引起火灾导线断裂或机械变形空气扩张造成爆炸，雷声电压电涌设备绝缘击穿二次反击，损毁设备SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503雷电现象·雷电流侵入途径反击侵入感应SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503接闪器（杆、带、线、网接地装置引下线屏蔽等电位连接合理布线电涌保护器雷电防护·综合防雷系统综合防雷系统外部防雷内部防雷在进行防雷设计时，不但要考虑防直接雷击，还要考虑防雷电电磁脉冲和地电位反击等，因此必须进行综合防护，才能达到预期的防雷效果SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503雷电防护·防雷分区（LPZ）网状笼（法拉第笼）LPZ0A区：各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；电磁场强度没有衰减。LPZ0B区：各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，电磁场强度没有衰减。LPZ1区：各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小；电磁场强度可能衰减。LPZn+1后续防雷区：需要减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区。电涌保护器的选择应用2.选型原则1.作用和工作原理3.后备保护装置SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503过电压超过设备绝缘耐冲击电压Uw电涌保护器·限制大气过电压4kV过电压4kV过电压设备未受保护Up1.5kV设备得到保护未安装SPD过电压被限制到设备绝缘耐冲击电压Uw以下安装SPDSchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503电涌保护器·内部元件U/I特性曲线元件符号响应时间泄放容量理想元件稳压二极管气体放电管压敏电阻残压泄漏电流工频续流快快快慢高低较高很高低低较低低无有有无无无无有SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503电涌保护器·工作原理设备设备电涌保护器在正常状态下电涌保护器在瞬态过电压发生时高阻状态低阻状态泄放电涌电流+限制电涌电压开路状态SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503电涌保护器选择·规范规定●GB50057-2010的规定建筑物类型外部防雷装置电源类SPD信号类SPD第一类装设了独立的外部防雷装置低压线全线铠装电缆埋地敷设入户处的总配电箱内室外线路全线埋地或架空敷设（有屏蔽层）入户处的终端箱内按照防雷击电磁脉冲的规定确定是否安装按照防雷击电磁脉冲的规定确定是否安装低压线部分埋地敷设电缆与架空线连接处线路采用钢筋混凝土杆的架空线（应穿钢管埋地引入，长度不小于15m）电缆与架空线连接处T1SPDUp≤2.5kVIimp≥12.5kAD1SPD短路电流≥2kA(10/350us)难以装设独立的外部防雷装置(LPS在屋面上)-总配电箱室外线路采用金属线D1SPD短路电流≥2kA(10/350us)T1SPDUp≤2.5kVIimp≥12.5kA室外线路采用光缆B2SPD短路电流≥100A(5/300)SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–20150317●节日彩灯、航空障碍信号灯及其他用电设备节日彩灯、航空障碍信号灯及其他用电设备电源类配电箱内开关的电源侧T2SPDUp≤2.5kVIn根据具体情况而定●10/350us与8/20us波形对比T1类SPD，Iimp=12.5kAT2类SPD，Imax≥120kA电涌保护器选择·规范规定SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–20150318●Up/f（有效电压保护水平）●限压型：Up/f=Up+ΔU（SPD两端引线的感应电压降）●开关型：Max[Up,ΔU]●d=5m或10m(有屏蔽并两端等电位连接)：●d10m：●当建筑物或房间有空间屏蔽和线路有屏蔽或仅线路有屏蔽并两端等电位连接●电压保护水平UpSPD1设备dSPD1SPD2设备UwUfp/2Ui-p/UwUf设备位置电源处的设备配电线路和最后分支线路的设备用电设备特殊需要保护的设备耐冲击电压类别Ⅳ类Ⅲ类Ⅱ类Ⅰ类耐冲击电压额定值UW(kV)642.51.52p/UwUf电涌保护器选择·规范规定SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–20150319●电源类GB50343-2012规定电涌保护器选择·规范规定SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–20150320电涌保护器选择·规范规定GB50343-2012规定●信号类SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●SPD应通过GB18802.1-2011的型式试验报告型式试验报告是产品可靠性的统一标准也是产品质量的保障●SPD的最大持续工作电压UcUc值应大于系统长期工作下可能出现的最大电压，该值越大越好●SPD标称放电电流InIn值是指SPD的电涌电流的通流能力，该值的选择与防雷分区有很大关系，第一级SPD选择时该值越大越好●SPD的电压保护水平UpUp值是指SPD产品对电涌电压的限制，主要保护后端设备，因此其值越低越好●SPD的保护模式SPD的保护模式主要有共模及全模保护两种●SPD的极数SPD的极数选择与接地系统以及保护模式有一定关系电涌保护器选择·关键因素SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●SPD的型式检验报告是产品可靠性的衡量标准也是产品质量的保障●CQC检验是按照更加严酷要求完成的是产品更加稳定可靠的表现●MIIT是通讯行业对SPD提出的检验，以保障更加严酷的需求电涌保护器选择·检验报告SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●Uc值的设计原则●确定最大持续工作电压的重要性●长期工作的可靠性●影响确定最大持续工作电压的因素●配电系统的额定电压●配电制式(中性点接地方式)●配电质量(电压波动,谐波,三相不对称度)●配电变压器高压侧与低压侧是否共地●高压系统中性点是否接地电涌保护器选择·最大持续工作电压UcSchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●标称放电电流In（8/20us）●未损坏时电涌保护器可以通过的8/20µs波形电流的峰值(20次)●不同的In值对应不同的Up值●最大放电电流Imax（8/20us）●电涌保护器可以导通的8/20µs波形电流的峰值(1次)●无故障时泄漏电流Iie●MOV●冲击电流Iimp（10/350）●它是由电流峰值Ipeak和电荷Q确定.用于I级试验的SPD分类试验●工频续流If●冲击放电电流以后,由电源系统流入SPD的电流(GDT)850%(I)t(µs)90%201050%(I)t(µs)90%35010/350用于电涌保护器I级分类试验8/20用于电涌保护器II级分类试验100%90%9%1%IimpImaxorInInUp(atIn)电涌保护器选择·电流参数SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●Up值的设计原则：●当被保护设备距电涌保护器的距离沿线路的长度小于或等于5m时，或在线路有屏蔽并两端等电位连接下沿线路的长度小于或等于10m时，应按下式计算：●当被保护设备距电涌保护器的距离沿线路的长度大于10m时，应按下式计算：UwUp●Up过高原则●如果进线端电涌保护器的Up与被保护负荷的冲击耐压相比过高的话，则需要在负荷处加装附加电涌保护器P1Up:2000VUchoc:1500V负荷P1Up:2000VUchoc:1500V负荷P2Up:1200V2UwUp类别IV类III类II类I类设备绝缘耐冲击电压额定值（KV）6kV4kV2.5kV1.5kV设备类别入户处设备，表计配电线路和终端线路用电设备特殊需要保护的设备（如电子设备）电涌保护器选择·电压保护水平UpSchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●差模电压是接入导线和引出导线之间的电压，三相系统中指L–N,L–L之间的电压。●共模电压是带电导体与接地框架之间的电压，三相系统中指L–PE,N–PE之间的电压。●差模/共模过电压会引起:●电路元件损坏●过电流●设备绝缘强度下降或损坏●电子设备运行故障流入电流流出电流UDMNPELUCMPENL电涌保护器选择·保护模式SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●保护模式modesofprotection●SPD保护元件可以连接在相对相、相对地、相对中线、中线对地及其组合。这些连接方式称作保护模式。电涌保护器选择·保护模式SchneiderElectric-LVFDItraining–ChenXiliang–201503●接地系统分类TTI第1个字母第2个字母TNT电源的对地情况T：直接接地I：不接地或经高阻抗接地装置的机座对地情况T：设备外壳直接接地N：设备外壳和电源共用一个接地极TN系统补充字母S:PE线保护功能与接地的N线或与接地的带电导体(相线)分开C:PE线保护功能与N线合一(PEN)电涌保护器选择·极数Schneide