低壓供電系統(tǒng)避雷器選用

低壓電涌保護(hù)器的選用撰稿：黃宏龍雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，它有兩大危害：1）人身安全的危害2）電氣電子設(shè)備的危害雷電災(zāi)害涉及面廣，隨著科技的發(fā)展，各種電氣設(shè)備的靈敏度越來越高，從電力、建筑這兩個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到幾乎所有行業(yè)，特別是與高新技術(shù)關(guān)系最密切的領(lǐng)域，如互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心等，雷災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失和危害程度大大增加了。因此，我們必須不斷提高對雷災(zāi)的防御能力。前言前言前言當(dāng)雷電落在建筑物或者建筑物附近以及輸電線路或輸電線路附近，侵入或感應(yīng)出數(shù)十千伏的瞬態(tài)過電壓，并沿著線路侵入配電回路而損壞電子電氣設(shè)備。前言為了保護(hù)電氣系統(tǒng)和重要的電氣電子設(shè)備免遭雷擊過電壓的損壞，低壓配電系統(tǒng)和通信信號系統(tǒng)必須安裝電涌保護(hù)器。電涌保護(hù)器又稱為“SPD”、“浪涌保護(hù)器”、“浪涌抑制器”、“避雷器”、“防雷器”、“防雷保安器”等。課程目錄一、避雷器產(chǎn)品概述二、電涌保護(hù)器分類三、電涌保護(hù)器的幾個(gè)重要參數(shù)四、電涌保護(hù)器選型五、SPD后備保護(hù)的選擇一、避雷器產(chǎn)品概述

電涌保護(hù)器（SurgeProtectiveDevice,SPD）主要用來限制在電源和信號系統(tǒng)中由雷電引起的瞬態(tài)過電壓(即雷電電涌)和大部分的操作過電壓。雷電電涌可以通過電源或信號線路侵入設(shè)備，可以由于雷擊時(shí)地電位升高反擊設(shè)備，也可以因雷擊建筑物本身(或在附近)產(chǎn)生的脈沖電磁場在電纜和環(huán)路中感應(yīng)產(chǎn)生。因此，除了配備良好的避雷針、引下線和接地裝置等外部防雷措施，還需要安裝SPD。因?yàn)樗鼈儫o法防止雷電感應(yīng)電壓沿線的傳導(dǎo)侵入和雷電二次回?fù)簟Ｌ貏e是如果建筑物內(nèi)有價(jià)值較高、影響較大信息電子設(shè)備和/或電力電子設(shè)備，其耐受雷電電涌的能力大大低于常規(guī)電氣設(shè)備，更加需要安裝SPD。一、避雷器產(chǎn)品概述SPD作為一種能吸收過電壓能量、限制過電壓幅值的保護(hù)元件。使用時(shí)將SPD安裝在被保護(hù)設(shè)備附近，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。在正常情況SPD不動(dòng)作（僅流過微安級的泄漏電流）；當(dāng)作用在SPD上的電壓達(dá)到SPD的動(dòng)作電壓時(shí)，SPD導(dǎo)通，通過大電流，吸收過電壓能量，并將過電壓限制在一定水平，以保護(hù)設(shè)備的絕緣。在釋放過電壓能量后，SPD會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到不導(dǎo)通的正常工作狀態(tài)。一、避雷器產(chǎn)品概述SPD的選擇應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式不同、SPD安裝地點(diǎn)不同（保護(hù)對象不同）、SPD型式不同而有所區(qū)別，但由于部分設(shè)計(jì)人員對系統(tǒng)的情況了解的不清楚、不準(zhǔn)確，對SPD的特性不了解，因此選擇SPD具有一定的盲目性。

課程目錄一、避雷器產(chǎn)品概述二、電涌保護(hù)器分類三、電涌保護(hù)器的幾個(gè)重要參數(shù)四、電涌保護(hù)器選型五、SPD后備保護(hù)的選擇二、電涌保護(hù)器分類SPD可以按其用途分類電涌保護(hù)器電源SPD信號SPD二、電涌保護(hù)器分類SPD按其結(jié)構(gòu)原理和動(dòng)作特性(與保護(hù)元件有關(guān))分類。電涌保護(hù)器電壓限制型電壓開關(guān)型混合型電壓開關(guān)型SPD沒有電浪涌時(shí)具有高阻抗，有電浪涌時(shí)能立即轉(zhuǎn)化成低阻抗，其常用的元件有放電間隙、氣體放電管、可控硅整流器等電壓限制型SPD沒有電浪涌時(shí)具備高阻抗，隨著電涌電流、電壓的上升，其阻抗持續(xù)的減小，常用非線性元件：氧化鋅壓敏電阻和抑制二極管。復(fù)合型SPD常采用電壓開關(guān)型和電壓限制型SPD串聯(lián)或并聯(lián)以滿足限制電壓或通流量的要求。二、電涌保護(hù)器分類SPD可以從安裝方式上分類，如固定式、插拔式、移動(dòng)式(SPD裝在電源插座或插板中)。電涌保護(hù)器固定式插拔式移動(dòng)式課程目錄一、避雷器產(chǎn)品概述二、電涌保護(hù)器分類三、電涌保護(hù)器的幾個(gè)重要參數(shù)四、電涌保護(hù)器選型五、SPD后備保護(hù)的選擇三、電涌保護(hù)器的幾個(gè)重要參數(shù)Ⅰ類實(shí)驗(yàn)(ClassItest)用標(biāo)稱放電電流In、1.2/50沖擊電壓和最大沖擊電流Iimp做的試驗(yàn)。Ⅱ類實(shí)驗(yàn)(ClassIItest)用標(biāo)稱放電電流In、1.2/50沖擊電壓和最大放電電流Imax做的實(shí)驗(yàn)。最大持續(xù)工作電壓Uc(Maximumcontinuousoperatingvoltage)可持續(xù)施加在SPD保護(hù)模式上的最大交流電壓有效值或直流電壓。最大放電電流Imax(Maximumdischargecurrent)流過SPD具有8/20μs波形電流的峰值。其值按Ⅱ級動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)的程序確定，Imax應(yīng)大于In。標(biāo)稱放電電流In(Nominaldischargecurrent)流過SPD具有8/20μs波形的電流峰值。用于II類試驗(yàn)的SPD分類以及Ⅰ類、Ⅱ類試驗(yàn)的SPD的預(yù)處理試驗(yàn)。電壓保護(hù)水平Up(Voltageprotection)在標(biāo)稱放電電流In作用期間測量電涌保護(hù)器兩端的最大電壓。沖擊電流Iimp最大沖擊電流Iimp是Ⅰ級分類試驗(yàn)SPD的一個(gè)重要參數(shù)，采用10/350微秒波形試驗(yàn)僅通過1～2次（IEC是1次）值。三、電涌保護(hù)器的幾個(gè)重要參數(shù)通常衡量電涌保護(hù)器的質(zhì)量有那幾個(gè)重要的指標(biāo)：1）電壓保護(hù)水平(Up)。通常電壓保護(hù)水平越低，保護(hù)效果越好。只有在級間配合時(shí)電壓保護(hù)水平不一定越低越好。2）標(biāo)稱放電電流(In)。通常通流容量In越高，雷電下安全性越好。但是通流容量越大，SPD的電壓保護(hù)水平和價(jià)格也就越高。3）最大持續(xù)運(yùn)行電壓(Uc)。通常最大持續(xù)運(yùn)行電壓越高，長期安全性越好，但是最大持續(xù)運(yùn)行電壓越高，電壓保護(hù)水平也會(huì)相應(yīng)提高。這三個(gè)參數(shù)應(yīng)該統(tǒng)一考慮，不能顧此失彼，要在保護(hù)效果和可靠性兩方面都有保證。課程目錄一、避雷器產(chǎn)品概述二、電涌保護(hù)器分類三、電涌保護(hù)器的幾個(gè)重要參數(shù)四、電涌保護(hù)器選型五、SPD后備保護(hù)的選擇四、電涌保護(hù)器選型1、最大沖擊電流Iimp和標(biāo)稱放電電流In的選擇雷電防護(hù)等級LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)交界處LPZ1與LPZ2區(qū)交界處后續(xù)防護(hù)區(qū)的邊界處總配電箱分配電箱設(shè)備機(jī)房配電箱和需要特殊保護(hù)的電子信息設(shè)備端口處10/350us8/20us8/20us8/20usIimp(kA)In(kA)In(kA)In(kA)A≥20≥80≥40≥5B≥15≥60≥30≥5C≥12.5≥50≥20≥3D≥12.5≥50≥10≥3四、電涌保護(hù)器選型雷電防護(hù)等級建筑物類型A1）國家級計(jì)算中心、國家級通信樞紐、特級和一級金融設(shè)施、大中型機(jī)場、國家級和省級廣播電視中心、樞紐港口、火車樞紐站、省級城市水、電氣、熱等城市重要公用設(shè)施的電子信息系統(tǒng)。

2）一級安全防范單位，如國家文物、檔案庫的閉路電視監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)。

3）三級醫(yī)院電子醫(yī)療設(shè)備。B1）中型計(jì)算中心、二級金融設(shè)施、中型通信樞紐、移動(dòng)通信基站、大型體育場(館)、小型機(jī)場、大型港口、大型火車站的電子信息系統(tǒng)

2)二級安全防范單位，如省級文物、檔案庫的閉路電視監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)

3)雷達(dá)站、微波站電子信息系統(tǒng)，高速公路監(jiān)控和收費(fèi)系統(tǒng)

4)二級醫(yī)院電子醫(yī)療設(shè)備;

5)五星及更高星級賓館電子信息系統(tǒng)C1)三級金融設(shè)施、小型通信樞紐電子信息系統(tǒng)

2)大中型有線電視系統(tǒng)

3)四星及以下級賓館電子信息系統(tǒng)D除上述A、B、C級以外一般用途的需防護(hù)電子信息設(shè)備建筑物雷電保護(hù)等級說明四、電涌保護(hù)器選型2、有效電壓保護(hù)水平Up/f的選擇有效電壓保護(hù)水平Up/f的選擇需要考慮兩個(gè)方面(詳見GB50057-2010)：●電涌保護(hù)器與被保護(hù)設(shè)備之間的距離d●被保護(hù)設(shè)備的耐沖擊電壓Uw有效電壓保護(hù)水平Up/f應(yīng)滿足：當(dāng)d≤5m或10m(線路有屏蔽并兩端等電位連接)Up/f≤Uw當(dāng)d>10mUp/f≤Uw/2耐沖擊電壓類別I類II類III類IV類較低一般高很高設(shè)備類型電子設(shè)備：電視、音響、錄像機(jī)等家用設(shè)備：洗衣機(jī)、電冰箱、電動(dòng)工具、加熱器、計(jì)算機(jī)等通訊設(shè)備工業(yè)電器：電動(dòng)機(jī)、配電柜、電源插頭、變壓器等工業(yè)電器：電氣計(jì)量儀表、一次線過流保護(hù)設(shè)備等耐沖擊電壓額定值Uw1.5KV2.5KV4KV6KV建筑物內(nèi)220/380V配電系統(tǒng)中設(shè)備絕緣耐沖擊電壓額定值四、電涌保護(hù)器選型3、最大持續(xù)工作電壓Uc的選擇電涌保護(hù)器接地系統(tǒng)接于TT系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)引出中性線

的IT系統(tǒng)無中性線引

出的IT系統(tǒng)L-NUc≥1.15Uo不適用Uc≥1.15UoUc≥1.15Uo不適用L-PEUc≥1.15Uo不適用Uc≥1.15UoUc≥1.732Uo相間電壓N-PEUc≥Uo不適用Uc≥UoUc≥Uo不適用L-PEN不適用1.15Uo不適用不適用不適用依據(jù)接地系統(tǒng)類型和電涌保護(hù)器保護(hù)模式選擇Uo：低壓系統(tǒng)相線對中性線的標(biāo)稱電壓，即相電壓220V。注：1）如果該地區(qū)電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，建議Uc不小于320V。

2）動(dòng)力用的電源變壓器輸出端Uc也應(yīng)選高些。四、電涌保護(hù)器選型4、分級配置原則實(shí)際選用SPD時(shí)采用分級配置。第一級保護(hù)應(yīng)能承受絕大部分雷電流，第二級配置泄放殘余的雷電流，限制設(shè)備端的殘余電壓，同時(shí)與第一級保護(hù)配合。

以下這兩種情況，應(yīng)在接近負(fù)載處安裝二級電涌保護(hù)器以降低過電壓，使其與被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐受電壓相匹配。1）電涌保護(hù)器保護(hù)水平Up與系統(tǒng)的沖擊耐受電壓(Uw)相比太高時(shí)；2）精密設(shè)備離進(jìn)線電涌保護(hù)器的距離較遠(yuǎn)，大于10m時(shí)；

四、電涌保護(hù)器選型5、50厘米接線原則課程目錄一、避雷器產(chǎn)品概述二、電涌保護(hù)器分類三、電涌保護(hù)器的幾個(gè)重要參數(shù)四、電涌保護(hù)器選型五、SPD后備保護(hù)的選擇五、SPD后備保護(hù)的選擇由于老化及使用條件的惡劣等原因，電子固態(tài)保護(hù)器件在暫態(tài)抑制過程結(jié)束后，并不能有效的切斷泄放電流。在被保護(hù)線路的工頻電壓的作用下原先處于導(dǎo)通狀態(tài)下的電子固態(tài)保護(hù)器件有可能不會(huì)滅弧，出現(xiàn)續(xù)流。此時(shí)相當(dāng)于SPD和系統(tǒng)電源出現(xiàn)短路，SPD中將流過數(shù)千安培的短路電流，如此大的短路電流產(chǎn)生的熱效將使SPD的電子固態(tài)保護(hù)器件發(fā)生爆裂或爆炸，影響其他設(shè)備的安全、正常運(yùn)行。也可能使上極級開關(guān)出現(xiàn)跳閘，擴(kuò)大了事故面，使系統(tǒng)的可靠性降低，因此有必要在SPD前面增加熔斷器、斷路器或剩余電流保護(hù)器作為后備保護(hù)。加裝后備保護(hù)主要有兩個(gè)作用：1、防止避雷器損壞（老化）后產(chǎn)生的的短路電流對整個(gè)供電系統(tǒng)造成拉閘斷電現(xiàn)象。

2、方便防雷器的安裝和維護(hù)。五、SPD后備保護(hù)的選擇1、SPD和后備保護(hù)熔斷器或斷路器的配合熔斷器作后備保護(hù)是一種常用的方案，其特點(diǎn)是熔斷體為易熔金屬，呈電阻性；斷路器作后備保護(hù)時(shí)，因斷路器線路中有雙金屬熱敏元件和串聯(lián)的電磁脫扣器，呈感性阻抗。上海電器科學(xué)研究所測得：對同一型號SPD進(jìn)行測試：In=20KA

Imax=40KA時(shí)，

串聯(lián)RTl4—63熔斷器，在19．8KA大電流沖擊時(shí)(8／20us)，熔斷器斷開。測得限制電壓U熔=2674V。

串聯(lián)DZ47—63斷路器，在18．29KA大電流沖擊時(shí)(8／20us)，斷路器脫扣斷開。測得限制電壓為U斷=5014V，其中斷路器附加電壓為3KV。

從上述分析和實(shí)驗(yàn)表明：用斷路器作后備保護(hù)時(shí)，線路上的限制電壓要高于用熔斷器作后備保護(hù)的線路上的限制電壓。因此，采用熔斷器作為電涌保護(hù)器的后備保護(hù)要比斷路器好。

五、SPD后備保護(hù)的選擇1）電涌保護(hù)器和后備保護(hù)熔斷器的配合最大放電電流幅值Ipeak（KA）（10/350）后備保護(hù)熔體最小額定電流（A）GL/Gg導(dǎo)線截面（mm2）60250A9550200A7035160A5020100A3515100A3512.58035Ⅰ類試驗(yàn)最大放電電流（10/350μs）下后備保護(hù)熔體選擇表：五、SPD后備保護(hù)的選擇標(biāo)稱放電電流幅值In（KA）（8/20）后備保護(hù)熔體最小額定電流（A）GL/Gg導(dǎo)線截面（mm2）160160A50120160A50100125A3580100A356580A355080A354063A252032A61020A4所選用的熔斷體的分?jǐn)嗄芰Ρ仨毮軌蚍謹(jǐn)嚯娪勘Ｗo(hù)器安裝位置的最大短路電流。Ⅱ類試驗(yàn)標(biāo)稱放電電流（8/20μs）下保護(hù)熔體選擇表：五