電涌保護(hù)器的檢測

電涌保護(hù)器的檢測黃克儉2006年6月于武漢1、 什么是電涌保護(hù)器2、 電涌保護(hù)器的檢測1.1電涌保護(hù)器的定義1.2電涌保護(hù)器的原理1.3電涌保護(hù)器的分類1.4電涌保護(hù)器的主要技術(shù)參數(shù)1.1電涌保護(hù)器的定義是一種保護(hù)電器。英文：Surgeprotectivedevice ，簡寫:SPD目的在于限制瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流的器件， 它至少含有一非線性元件。電涌保護(hù)器的一些不同的叫法：電壓限制器、過電壓保護(hù)器、電流放電器、避雷器、防雷器、浪涌保護(hù)器等。是利用某些物質(zhì)或元器件的電阻非線性特性， 來限制瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流，以達(dá)到保護(hù)用電設(shè)備的目的。1.2電涌保護(hù)器的原理如圖1:線性電阻與非線性電阻的伏安特性線性電阻的伏安特性限壓型非線性電阻的伏安特性開關(guān)型非線性電阻的伏安特性高通濾波（用于高頻信號）備低通濾波（電源系統(tǒng)）線性電阻的伏安特性限壓型非線性電阻的伏安特性開關(guān)型非線性電阻的伏安特性高通濾波（用于高頻信號）備低通濾波（電源系統(tǒng)）常用的非線性元件開關(guān)型：放電間隙、放電管限壓型：壓敏電阻（閥片Sic、ZnO、MOV）、瞬態(tài)抑制二極管（TVS）、固體放電管。傳輸線分流型SPD的原理1.3電涌保護(hù)器的分類按性質(zhì)分類：開關(guān)型、限壓型、組合型按用途分類：電源、信號和天饋按外型分類：模塊式、箱式按接線端口分類：一端口、二端口”模式、“4+0”模式LL2L3按接線端口分類：一端口、二端口”模式、“4+0”模式LL2L3RbMOVPE被保RaTT系統(tǒng)中采用“3+1”保護(hù)模式接線方式Ra按測試實驗等級分類I、II、III類試驗等級的電涌保護(hù)器I級分類實驗：用標(biāo)稱放電電流In、1.2/50us沖擊和最大沖擊電流limp做的試驗；II級分類實驗：用標(biāo)稱放電電流 In、1.2/50us沖擊和最大沖擊電流Imax做的試驗；III級分類實驗：用混合波（1.2/50us、8/20us）做的試驗。低壓電源系統(tǒng)電涌保護(hù)器的分類（進(jìn)口產(chǎn)品）分A、B、C、D四種等級：A級，用于低壓架空線路浪涌避雷器。B級，防雷保護(hù)等電位連接用雷電流避雷器。C級，用于保護(hù)永久性裝銘的浪涌避雷器。D級，用在電源插座上的浪涌避雷器。1.4 電涌保護(hù)器的主要技術(shù)參數(shù)（1） 標(biāo)稱放電電流In和最大放電電流Imax（2） 最大持續(xù)交流工作電壓VC與啟動電壓（3） 限制電壓Ur和電壓保護(hù)水平VP（4） 響應(yīng)時間針對限壓型SPD的參數(shù)：（5）漏電流針對開關(guān)型SPD的參數(shù)：（6）沖擊電流limp（7）續(xù)流針對信號SPD的參數(shù)： （8）插入損耗和傳輸速率（1） 標(biāo)稱放電電流In和最大放電電流Imax是指明SPD的耐電涌能力的一個參數(shù)。流過 SPD具8/20us波形的電流峰有值。一般情況Imax=2In。也稱為通流容量。注意：1、標(biāo)稱和最大的區(qū)別。2 、通流容量與其使用壽命的關(guān)系，在同數(shù)量級雷電流沖擊的情況下，通流容量越大，其壽命越長。如20KA和10KA的電源SPD在沖擊電流為20KA時，10KA可放電1-2次。20KA可放電10次（2） 最大持續(xù)交流工作電壓VC與啟動電壓最大持續(xù)交流工作電壓是指可以連續(xù)施加于SPD上的最大交流有效值電壓。啟動電壓就是SPD的動作電壓，對于MOV來說，就是壓敏電壓，即在1mA電流時MOV上所加載的電壓。兩者之間有一個近似的換算關(guān)系。V啟=1.1X2VC其中，V啟——啟動電壓VC 最大持續(xù)交流工作電壓啟動電壓與最大持續(xù)交流工作電壓是電源 SPD的主要參數(shù)。每一SPD種一般只標(biāo)稱一種。啟動電壓多用于國產(chǎn) SPD，而最大持續(xù)交流工作電壓多用于進(jìn)口SPD。VC對應(yīng)TOC\o"1-5"\h\z幾組常用的啟動電壓(vlmA)和與之對應(yīng)的最大持續(xù)交流工作電壓 值啟動電壓(vlmA) 最大持續(xù)交流工作電壓VC430V 275V470V 300V510V 320V560V 365V620V 385V680V 420V910V 550V限制電壓Ur和電壓保護(hù)水平VP限制電壓Ur:是指雷電流通過SPD時,SPD兩端最高瞬時電壓，是衡量防雷效果好壞的重要標(biāo)志，對于 MOV來說，是SPD的殘壓。該值應(yīng)大電壓保護(hù)水平VP:表征SPD限制接線端子間電壓的性能參數(shù)，該值應(yīng)大于限制電壓的最高值，一般指標(biāo)稱放電電流下的限制電壓。限制電壓的大小，不僅與SPD的啟動電壓、MOV器件殘壓比等參數(shù)有關(guān)，還與沖擊電流的大小有關(guān)，在標(biāo)稱限制電壓參數(shù)時應(yīng)注明沖擊電流的大小，沖擊雷電流IS1KA沖擊雷電流IS1KA3KA10KA15KA啟動電壓510V的MOV0.9KV1.0KV1.3KV1.5KV啟動電壓560V的MOV1.0KV1.2KV1.5KV1.7KV電流的有無和大小義。，只有在標(biāo)有沖擊電流的大小情況下的限fGB-110321.5KAW1300V(20KA4孚量)GA-1733KA1W1500V2W1000V3W500V4沖擊電流一般量級為 1KA、1.5KA、3KA等，公安GA-173標(biāo)準(zhǔn)采用的是3KA部沖擊電流來制定限制電壓標(biāo)準(zhǔn)。而國標(biāo) GB-11032采用的是1.5KA沖擊電流來制定限制電壓的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在參看限制電壓參數(shù)時， 一定要注意其沖擊級級級電壓才有意限制電壓與啟動電壓、沖擊電流的關(guān)系下面是一種SPD啟動電壓，沖擊電流和限制電壓的關(guān)系表（4）響應(yīng)時間SPD需經(jīng)過響應(yīng)時間是指SPD兩端加上的電壓大于等于啟動電壓時， 一段時間后才能完全導(dǎo)通，這段時間叫做響應(yīng)時間。SPD的響應(yīng)時間與選用的保護(hù)元件性質(zhì)及引線、接線端子等產(chǎn)生的分布參數(shù)有關(guān)。對于防雷效果來說，響應(yīng)時間越短，限制電壓越低，SPD的品質(zhì)越高。以下是幾種常見保護(hù)元件的響應(yīng)時間。保護(hù)元件 響應(yīng)時間氣體放電管、放電間隙 100ns壓敏電阻 V50nsTVS二極管 V1ns固體放電管 V1ns針對限壓型SPD的參數(shù)：（5）漏電流漏電流是指在無電沖擊的情況下， 接在電源回路中的SPD兩端流過的電流。但，通常用防雷元件測試儀所測試的漏電流是指施加75%的標(biāo)稱啟動電壓Un時流過SPD的電流。要注意這兩種漏電流的區(qū)分。各種規(guī)范（GA173）里漏電流的定義都是指按施加 75%的啟動電壓時的漏電流。漏電流的大小以及變化量是判斷 SPD是否劣化的一個重要指標(biāo)。公安部GA173對避雷器的漏電流大小有如下規(guī)定：并聯(lián)型電源避雷器 W20uA串聯(lián)型電源避雷器 W0.1mA直流電源避雷器 W80uA變化量的規(guī)定是指電源避雷器在進(jìn)行兩次時間間隔為 5分鐘的通流容量測試并在室溫下恢復(fù)2小時后，其漏流變化率不得大于200%。針對開關(guān)型SPD的參數(shù)：（6）沖擊電流limp它由電流峰值Ipeak和電荷量Q確定，用于一級試驗。采用10/350ps的波形測SPD的通流能力。一般開關(guān)型SPD沖擊電流limp標(biāo)稱：limp（10/350ps）：Ipeak/Q---50kA/25AS針對開關(guān)型SPD的參數(shù)：（7）續(xù)流當(dāng)沖擊放電電流后，由電源系統(tǒng)流入 SPD的工頻電流稱為續(xù)流。（續(xù)流值應(yīng)在幾千安培，持續(xù)時間應(yīng)小于或等于工頻周波的半周） 。針對信號SPD的參數(shù)：（8）插入損耗和傳輸速率插入損耗：由于在傳輸系統(tǒng)中插入一個 SPD所引起的損耗。給定頻率時，在被測通道SPD接入線路前后在SPD插入點(diǎn)處測得的功率之比，通常以分貝（dB）來表示。傳輸速率：是指在滿足一定插入損耗要求的情況下，信號可通過 SPD的最高速率。（GA-173規(guī)定插入損耗要小于0.5dB）這兩個參數(shù)是互相關(guān)聯(lián)參數(shù)標(biāo)注時，一般是合在一起標(biāo)注。如：傳輸速率30MHZ，插損0.5dB，或插損（30MHZ）0.5dB。如果只標(biāo)注傳輸速率：則是在0.5dB插損下的傳輸速率。分離裝置（脫扣裝置）當(dāng)SPD損壞時，使其與配電系統(tǒng)斷開的一種裝路。如熔絲、空開等。2、電涌保護(hù)器的檢測2.1有關(guān)電涌保護(hù)器的一些標(biāo)準(zhǔn)介紹2.2電涌保護(hù)器的檢查2.3電涌保護(hù)器的測試2.1有關(guān)電涌保護(hù)器的一些標(biāo)準(zhǔn)介紹國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC61312-3（TC81防雷）雷電電磁脈沖的防護(hù)第三部分：浪涌保護(hù)器的要求IEC61643-1:1998（TC37避雷器）低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器 第一部分：性能要求和實驗方法IEC61643-2:低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器第二部分：選擇與使用原則IEC60364-5-534（TC64電氣裝谿及防雷沖擊保護(hù)）建筑物電氣裝谿，第5部分：電氣設(shè)備的選擇和安裝 -隔離、開關(guān)和控制設(shè)備，第534節(jié)：過電壓保護(hù)設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)：GB18802-1-2002低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器 第1部分：性能要求和實驗方法GB18802-12-2002低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器 第12部分：選擇與使用原則GB50057-94（2000年版）建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50343-2002 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范GB11032-89（2002）交流無間隙金屬氧化物避雷器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：GA173-2002計算機(jī)信息系統(tǒng)保安器YD/T1235-2.2002通訊局（站）低壓配電系統(tǒng)用電涌保護(hù)器測試方法1.QX10-2002電涌保護(hù)器第一部分：性能要求和試驗方法SJ/T10348~10349-93電子元器件詳細(xì)規(guī)范 浪涌型抑制型壓敏電阻器MYG2-MYG3型過壓保護(hù)用氧化鋅壓敏電阻器評定水平eSJ/T11280-2002電子元器件詳細(xì)規(guī)范 MYS4、MYS5、MYS6、MYS8防雷指示型過電壓保護(hù)器評定水平 E2.2 電涌保護(hù)器的檢查2.2.1為什么要檢查2.2.2檢查的依據(jù)2.2.3電涌保護(hù)器的檢查內(nèi)容為什么要檢查在現(xiàn)實中存在如下一些問題：1、沒有按有關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)安裝 SPD2、安裝不當(dāng)（包括接線方式、接線線徑要 求、配合要求等）3、 SPD已損壞檢查的依據(jù)依據(jù)一些有關(guān)SPD選擇與安裝設(shè)計要求的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有：GB50057-94（2000年版） 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50343-2002 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范結(jié)合一些行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)如GB50156-2002《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》YD5068-98《移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范》2.2.3電涌保護(hù)器的檢查內(nèi)容1、 有無電涌保護(hù)器2、 電涌保護(hù)器的安裝是否正確1、有無電涌保護(hù)器檢查在入戶的電力線和信號線上是否安裝電涌保護(hù)器（SPD）主要依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)有：GB50343-2002 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范結(jié)合一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如GB50156-2002《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》YD5068-98 《移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范》2、電涌保護(hù)器的安裝是否正確SPD外圍情況（1）檢查SPD所用連接線是否正確①連接線的顏色是否符合要求（建議）。②連接線的截面是否符合要求。③連接線的長度是否符合要求（建議）。依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：GB50343-2004②第6.5.1-3?第6.5.1-1和第5.4.1-5

電源SPD連接線截面:的要求應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn) (1B50343-2004電源SPD連接線截面:的要求應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn) (1B50343-2004中的表6連接相線銅導(dǎo)線連接地線銅導(dǎo)線第級16mm2 ..._25mm2..…________ 第二級10mm2 16mm2 L第三級6mm210mm2第四級.5.1的要求4mm26mm2天饋SPD接地線N6mm2,信號SPD接地線N1.5mm2PE顏色：L1 L2 L3PE黃綠紅 淺藍(lán)或黑天饋SPD接地線N6mm2，信號SPD接地線N1.5mm2檢查SPD接線是否牢固依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：GB50343-2004第6.5.1-2檢查SPD接線方式是否正確TT系統(tǒng)中“4+0”模式SPD不能安裝在剩余電流保護(hù)器的電源側(cè)，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：GB50057-94(2000年版)第如低壓配電系統(tǒng)的接地制式IEC規(guī)定，接地制式由兩個字母表示，必要時加后續(xù)字母接地連PENTT系統(tǒng)中電涌保護(hù)器安裝在剩余電流保護(hù)器的電源側(cè)TT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)2SPDSPD安裝在TT系統(tǒng)“4+0”保護(hù)模式的中剩余電流保護(hù)器(RCD)的電源側(cè)IdRASPD本身情況（4）檢查SPD是否具有狀態(tài)指示器。如有，則需確認(rèn)狀態(tài)指示應(yīng)與生產(chǎn)廠說明一致。（5）檢查SPD的限壓元件前端是否有脫離器，并檢查脫離器的狀態(tài)是否正常。（6）檢查安裝在配電系統(tǒng)中的SPD的UC值是否符合要求。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是GB50057-94（2000年版）供電系統(tǒng)中SPD最大持續(xù)工作電壓UC「T（SPD安裝在剩余電流保護(hù)器負(fù)荷側(cè)）N1.55U0「T（SPD安裝在剩余電流保護(hù)器電源側(cè)）N1.15U0IT（SPDIT（SPD安裝在剩余電流保護(hù)器負(fù)荷側(cè)）N1.15U0（U0為線間電壓）TNN1.15U0U0為低壓系統(tǒng)相線對中性線的標(biāo)稱電壓，在 220/380V中U0=220V。（7）檢查電源SPD的通流容量是否符合要求（建議）。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是GB50343-2004直流電源/20保護(hù)LPZ0區(qū)與LPZ1 LPZ1與LPZ2、LPZ2與直流電源/20分級第一級標(biāo)稱放電電流第二級標(biāo)第三級標(biāo) 第四級標(biāo)10/350us/20us/20us/20us；/20usN20N20N10/350us/20us/20us/20us；/20usN20N20N10N1B級N15N60N40N20C級N12.5N50N20D級N12.5N50N10直流配電中根據(jù)線度和工作（8）檢查多級SPD之間的距離是否符合要求。（建議）依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB50057-94（2000年版）和GB50343-2004。開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長度大于10m,限壓型SPD之間的線路長度大于5m,若不滿足要求應(yīng)加裝退耦裝銘。2.3電涌保護(hù)器的測試2.3.1＞為什么要測試2.3.2、 測試的內(nèi)容2.3.3、 判別的標(biāo)準(zhǔn)2.3.4、 測試的方法2.3.1＞為什么要測試電涌保護(hù)安裝以后為什么要測試？電涌保護(hù)器大量采用的氧化鋅壓敏電阻存在著老化問題。一些電涌保護(hù)器在防劣化的措施方面沒有采取措施、措施不全、分離裝谿（脫扣裝谿）不可靠或失效。即使采取了較