电涌保护器(SPD)的选择和使用

電湧保護器（SPD）選擇和使用關象石IEC/TC81/WG3中國專家E—mial:[e-mail]雷擊類型、損害和損失類型建築物公共設施雷擊點損害來源損害類型損失類型損害類型損失類型S1D1D2D3L1，L4bL1，L2，L3，L4L1，L2，L4D2D3S2D3L1a，L2，L4S3D1D2D3L1，L4aL1，L2，L3，L4L1a，L2，L4D2D3L2，L4L2，L4S4D3L1a，L2，L4D3L2，L4L2，L4L2，L4根據雷擊點位置劃分的損害來源損害類型D1：接觸和跨步電壓導致的人員傷亡（人和牲畜）；D2：實體損害；D3：過電壓導致的電氣和電子系統的失效。損失類型L1：生命損失；L2：向大眾服務的公共設施的損失；L3：文化遺產損失；L4：經濟損失。雷電防護系統外部防雷接閃器引下線接地裝置內部防雷等電位連接防閃絡措施電湧保護器遮罩（法拉弟籠）綜合防雷系統相關標準GB50174-2008電子資訊系統機房設計規範GB50057-200X建築物防雷設計規範GB/T21714.4-2008雷電防護第4部分：建築物內電氣和電子系統GB16895.22-2004建築物電氣裝置第534節：SPDGB/T18802.12-2006低壓配電系統的SPD第12部分：選擇和使用原則QT/T10.3-2007SPD第3部分：在電子系統信號網路中的選擇和使用原則在建築物人口處的等電位連接GasZTankPipeCathodicallyProtectedFoundationEarthElectrodeLightningProtectionEquipotentialBondingEBBExternalLightningProtectionPSCZWater組成SPD的元件Components/元器件ArcChoppingsparkgapArcChopping火花隙gas-filledsurgearrester充氣放電器VDR壓敏電阻suppressordiode抑制二極體TT019CN18.11.98SPD元件標準GB/T18802.311-2007氣體放電管GDTGB/T18802.321-2007雪崩二極體ABDGB/T18802.311-2007壓敏電阻MOVGB/T18802.311-2007晶閘管TSS放電間隙Spark-gapSGSPD定義電湧保護器——目的在於限制瞬態過電壓和分走電湧電流的器件，它至少含有一非線性元件。電源SPD——連接到低壓配電系統的SPD。電信SPD——連接到電信和信號網路的SPD。適用電壓：直流1500V交流1000V（r·m·s）（50Hz）低壓配電系統用SPD分類T1（I級分類試驗）用標稱放電電流In、1.2/50μs衝擊電壓和10/350μs衝擊電流Iimp做的試驗，對應為電壓開關型SPDT2（Ⅱ級分類試驗）用標稱放電電流In、1.2/50μs衝擊電壓和8/20μs最大放電電流Imax做的試驗，對應為限壓型SPD。T3（Ⅲ級分類試驗）用混合波（1.2/50μs和8/20μs）做的試驗，對應為組合型SPD。電信信號網路用SPD分類分類小類別開路電壓短路電流非常低的上升速率ACA1≥1kV0.1～100kV/s10A0.1～2A/μs≥1000μs（持續時間）A2由交流負載試驗的規定決定低上升速率B11kV(10/1000)100A(10/1000)B21kV至4kV(10/700）25至100A（5/300）B3≥1kV(100V/μs）10至100A(10/1000)快上升速率C10.5至1kV(1.2/50）0.25至1kA（8/20）C22至10kV(1.2/50）1至5kA(8/20）C3≥1kV(1kV/μs）10至100A(10/1000)高能量D1≥1kV0.5至2.5kA(10/350)D2≥1kV0.6至2kA(10/250)建築物防雷設計規範第6.4.4條SPD必須能承受預期通過它們的雷電流，並應符合以下兩個附加要求：通過電湧時的最大鉗壓，有能力熄滅在雷電流通過後產生的工頻續流。使用安裝SPD的三項基本要求★安裝SPD之後，在無電湧發生時，SPD不應對電氣（電子）系統正常運行產生影響。★安裝SPD之後，在有電湧發生的情況下，SPD能承受預期通過的雷電流而不損壞，並能箝制電湧電壓和分走電湧電流★在電湧電流通過後，SPD應迅速恢復高阻狀態，切斷工頻續流。Uc——最大持續運行電壓可以持續加在SPD上而不導致SPD動作的最大交流電壓（r·m·s）或直流電壓為SPD的動作閾值，也是SPD的額定電壓值。GB50057-94（2000年版）規定GB50057給定值與IEC給出的系數值相比偏大，原因是考慮我國供電系統的電壓偏差較大，適當增加了系數值，給定值為：TT系統中SPD安裝在剩餘電流保護器的負荷側Uc≥1.55UoSPD安裝在剩餘電流保護器的電源側Uc≥1.15UoTN系統中Uc≥1.15UoIT系統中Uc≥1.15U（U為線間電壓，U=3Uo）Uc（電信和信號中SPD）原則上Uc≥1.2Un通信類型Un（V）Uc（V）DDN/X·256或40～6018或80ISDN4080百兆乙太網56.5RS2321218視頻線66.5現場控制線2429I放電電流SPD必須能承受通過它們的電流Ⅰ級SPD——Iimp衝擊電流（10/350）Ⅱ、Ⅲ級SPD——In標稱放電電流（8/20）Iimp（衝擊電流）方法一：按GB50057中雷電流分配計算方法二：按GB16895.22中S1和S2的規定選取外部防雷裝置進入建築物的各服務性管線等電位連接帶ii建築物100%50%50%接地裝置iiiiis雷電流在建築物內的分配SPDIimp值計算條件：一屬第二類防雷建築物，引入水管、電力線和信息線。電力線為TN-C-S，需安3台SPD：150kA/2=75kA（LPS分流）75kA/3=25kA（入戶三線分流）25kA/3=8.3kA（三個SPD）Iimp為8.3kA（10/350μs）在LPZ0～LPZ1區的MB處，SPD1：★UC：1.15UO、1.55UO或1.15U★UP≤2.5kV★Iimp≥12.5kA（Ⅰ級），適用於S1和S2及S3和S4中架空線為木杆★In≥5kA（Ⅱ級），適用於S3和S4中架空線為金屬杆★可不裝：S3和S4型中金屬杆（＜25d/a）、埋地引入（l＞2ρ）電源SPD1的選擇電信及信號網路中SPD1選擇瞬態源對建築物的直接雷擊（S1）對建築物附近的雷擊（S2）對連接線路的雷擊（S3）對連接線路附近的雷擊（S4）b交流的影響耦合電阻性（1）感應（2）感應a（2）電阻性（1，5）感應（3）電阻性（4）電壓波形（μs）—1.2/501.2/50—10/70050/60Hz電流波形（μs）10/3508/208/2010/350d，10/2505/300—優選的測試類別CD1C2C2D1，D2B2A2在各LPZ交界處SPD選擇防雷區LPZ0/1LPZ1/2LPZ2/3電湧值範圍10/350μs10/250μs0.5-2.5kA————1.2/50μs8/20μs——0.5-10kA0.25-5kA0.5-1kV0.25-0.5kA10/700μs5/300μs4kV100A0.5-4kV25-100A——SPDs的要求（引自QX10.1表15）SPD（j）*D1，D2B2——與建築物外部無電阻性連接SPD（k）*——C2/B2——SPD（i）*————C1*SPD（j，k，i），見圖2、圖3。注：LPZ2/3欄下電湧值範圍包括了典型的最低耐受能力要求並可安裝於資訊技術設備內部。圖2SPD安裝在防雷區交界處的配置示例SPD安裝級數兩種觀點兩種相反的觀點★因SPD後期工作量大，不維護比不裝SPD的危害更大，一般情況下住宅不宜安裝SPD★電源上安4級（或3、2級）SPD信息線上安3級（或2、1級）SPD是否需要SPD2如果Up1×k0.8×UW，僅需要SPDNo.1（安裝在裝置入口處）。如果Up1×k0.8×UW，除了SPDNo.1還應該安裝SPDNo.2（Up20.8UW）。Eq是電壓耐受能力為UW的設備，如IEC60664-1中所定義。k是考慮到可能的振盪得出的係數（1k2，見6.1.2）。圖4是否需要附加保護的圖例IEC345/02EqUwUp2No.2Up1No.1SPDSPD需加SPD2、SPD3的條件★UP＞0.8UW★SPD與受保護設備距離太長★建築物內有雷擊放電和內部幹擾源產生的電磁感應場Up電壓保護水準由生產廠提供的一個表徵SPD限制電壓的性能參數。Up＜設備的耐受電壓UWUp＞UcUp的選擇電氣裝置標稱電壓/V各種設備額定耐衝擊電壓值/KV三相系統帶中性點的單相系統電氣裝置電源進線端的設備配電裝置和末級電路設備用電器具特殊需要保護設備耐衝擊過電壓類別IVIIIIII120～24042.51.50.8220/380642.51.5注：I類——需要將瞬態過電壓限制到特定水準的設備；II類——如家用電器、手提電工工具或類似負荷；Ⅲ類——如配電盤、斷路器、包括電纜、母線、分線盒、開關、插座等的佈線系統，以及應用於工業的設備和永久接至固定裝置的固定安裝的電動機等的一些其它設備；IV類——如電氣計量儀錶、一次線過流保護設備、波紋控制設備。Insulationcoordination絕緣區域協調acc.toDINVDE0110part1主配電6kV二次配電4kV2,5kV用電器1,5kV絕緣區域的抗衝擊電壓強度kWhZL1L2L3PEN雷擊放電器過電壓放電器儀器保護SPD在TN-C-S系統中安裝TN-C-S-System電力公司主配電二次配電用電器L1L2L3NPE儀器保護FLASHTRABVALVETRABSPD在TN-S系統中安裝L1L2L3NPE主配電二次配電用電器RCDprotectionswitchTN-S-SystemFLASHTRABVALVETRAB電力公司儀器保護SPD在TT系統中安裝（3+1形式）供電系統主配電二次配電用電器L1L2L3NPEFLASHTRAB儀器保護VALVETRABFi-SchutzschalterVAL-MSVAL-MSF-MS12-TTFLT100-TTFLT25-400FLT60-400SPD在IT系統中安裝電力公司主配電二次配電用電器L1L2L3PEFLASHTRAB儀器保護帶有絕緣監測裝置的IT-SystemZVALVETRABSPD在TT中安裝電湧保護器（SPD）安裝在TT系統中剩餘電流保護器（RCD）的負荷側電湧保護器接於電湧保護器安裝點的系統型式TT系統TN-C系統TN-S系統引出中性線的IT系統不引出中性線的IT系統裝設依據裝設依據裝設依據接線形式1接線形式2接線形式1接線形式2接線形式1接線形式2每一相線和中性線間+·不適用+·+·不適用每一相線和PE線間·不適用不適用·不適用·不適用·中性線和PE線間··不適用····不適用每一相線和PEN線間不適用不適用·不適用不適用不適用不適用不適用相線間（L-L間）++++++++按系統特徵確定的電湧保護器的連接形式接線形式2的要求三相系統中：L-N為12.5kA時N-PE為50kA（Iimp）單相系統中：L-N為12.5kA時N-PE為25kA（Iimp）同樣In值也要求為4倍或2倍Up需考慮SPD串連後的值之和SPD和RCD的組合重點保證供電連續性PDSPDE/1SPD和RCD的組合重點保證保護連續性PDSPDE/1SPD和RCD的組合供電連續性和保護連續性的結合E/1PD1SPD1PD2SPD2凱文接線方式bb≤0.5m總接地端子或保護母線電湧保護器（SPD）安裝在或靠近電氣裝置電源進線端的示例SPDE/1避免二次污染的方式Separatelineconduittominimizeinterferencesignals謝謝