低壓供電系統(tǒng)避雷器選用

低壓電涌保護器的選用撰稿：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、建筑這兩個傳統(tǒng)領(lǐng)域擴展到幾乎所有行業(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)必須安裝電涌保護器。電涌保護器又稱為“SPD”、“浪涌保護器”、“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、電涌保護器分類三、電涌保護器的幾個重要參數(shù)四、電涌保護器選型五、SPD后備保護的選擇一、避雷器產(chǎn)品概述

電涌保護器（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。因為它們無法防止雷電感應(yīng)電壓沿線的傳導(dǎo)侵入和雷電二次回擊。特別是如果建筑物內(nèi)有價值較高、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元件。使用時將SPD安裝在被保護設(shè)備附近，與被保護設(shè)備并聯(lián)。在正常情況SPD不動作（僅流過微安級的泄漏電流）；當(dāng)作用在SPD上的電壓達到SPD的動作電壓時，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，以保護設(shè)備的絕緣。在釋放過電壓能量后，SPD會自動恢復(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)運行方式不同、SPD安裝地點不同（保護對象不同）、SPD型式不同而有所區(qū)別，但由于部分設(shè)計人員對系統(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、電涌保護器分類三、電涌保護器的幾個重要參數(shù)四、電涌保護器選型五、SPD后備保護的選擇二、電涌保護器分類SPD可以按其用途分類電涌保護器電源SPD信號SPD二、電涌保護器分類SPD按其結(jié)構(gòu)原理和動作特性(與保護元件有關(guān))分類。電涌保護器電壓限制型電壓開關(guān)型混合型電壓開關(guān)型SPD沒有電浪涌時具有高阻抗，有電浪涌時能立即轉(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、電涌保護器分類SPD可以從安裝方式上分類，如固定式、插拔式、移動式(SPD裝在電源插座或插板中)。電涌保護器固定式插拔式移動式課程目錄一、避雷器產(chǎn)品概述二、電涌保護器分類三、電涌保護器的幾個重要參數(shù)四、電涌保護器選型五、SPD后備保護的選擇三、電涌保護器的幾個重要參數(shù)Ⅰ類實驗(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。Ⅱ類實驗(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做的實驗。最大持續(xù)工作電壓Uc(Maximumcontinuousoperatingvoltage)可持續(xù)施加在SPD保護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級動作負載試驗的程序確定，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類試驗的SPD分類以及Ⅰ類、Ⅱ類試驗的SPD的預(yù)處理試驗。電壓保護水平Up(Voltageprotection)在標(biāo)稱放電電流In作用期間測量電涌保護器兩端的最大電壓。沖擊電流Iimp最大沖擊電流Iimp是Ⅰ級分類試驗SPD的一個重要參數(shù)，采用10/350微秒波形試驗僅通過1～2次（IEC是1次）值。三、電涌保護器的幾個重要參數(shù)通常衡量電涌保護器的質(zhì)量有那幾個重要的指標(biāo)：1）電壓保護水平(Up)。通常電壓保護水平越低，保護效果越好。只有在級間配合時電壓保護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的電壓保護水平和價格也就越高。3）最大持續(xù)運行電壓(Uc)。通常最大持續(xù)運行電壓越高，長期安全性越好，但是最大持續(xù)運行電壓越高，電壓保護水平也會相應(yīng)提高。這三個參數(shù)應(yīng)該統(tǒng)一考慮，不能顧此失彼，要在保護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、電涌保護器分類三、電涌保護器的幾個重要參數(shù)四、電涌保護器選型五、SPD后備保護的選擇四、電涌保護器選型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)防護區(qū)的邊界處總配電箱分配電箱設(shè)備機房配電箱和需要特殊保護的電子信息設(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、電涌保護器選型雷電防護等級建筑物類型A1）國家級計算中心、國家級通信樞紐、特級和一級金融設(shè)施、大中型機場、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)控和報警系統(tǒng)。

3）三級醫(yī)院電子醫(yī)療設(shè)備。B1）中型計算中心、二級金融設(shè)施、中型通信樞紐、移動通信基站、大型體育場(館)、小型機場、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)控和報警系統(tǒng)

3)雷達站、微波站電子信息系統(tǒng)，高速公路監(jiān)控和收費系統(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電子信息設(shè)備建筑物雷電保護等級說明四、電涌保護器選型2、有效電壓保護水平Up/f的選擇有效電壓保護水平Up/f的選擇需要考慮兩個方面(詳見GB50057-2010)：●電涌保護器與被保護設(shè)備之間的距離d●被保護設(shè)備的耐沖擊電壓Uw有效電壓保護水平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、錄像機等家用設(shè)備：洗衣機、電冰箱、電動工具、加熱器、計算機等通訊設(shè)備工業(yè)電器：電動機、配電柜、電源插頭、變壓器等工業(yè)電器：電氣計量儀表、一次線過流保護設(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、電涌保護器選型3、最大持續(xù)工作電壓Uc的選擇電涌保護器接地系統(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)類型和電涌保護器保護模式選擇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）動力用的電源變壓器輸出端Uc也應(yīng)選高些。四、電涌保護器選型4、分級配置原則實際選用SPD時采用分級配置。第一級保護應(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，同時與第一級保護配合。

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

四、電涌保護器選型5、50厘米接線原則課程目錄一、避雷器產(chǎn)品概述二、電涌保護器分類三、電涌保護器的幾個重要參數(shù)四、電涌保護器選型五、SPD后備保護的選擇五、SPD后備保護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)保護器件有可能不會滅弧，出現(xiàn)續(xù)流。此時相當(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)保護器件發(fā)生爆裂或爆炸，影響其他設(shè)備的安全、正常運行。也可能使上極級開關(guān)出現(xiàn)跳閘，擴大了事故面，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器作為后備保護。加裝后備保護主要有兩個作用：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。五、SPD后備保護的選擇1、SPD和后備保護熔斷器或斷路器的配合熔斷器作后備保護是一種常用的方案，其特點是熔斷體為易熔金屬，呈電阻性；斷路器作后備保護時，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進行測試：In=20KA

Imax=40KA時，

串聯(lián)RTl4—63熔斷器，在19．8KA大電流沖擊時(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(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。

從上述分析和實驗表明：用斷路器作后備保護時，線路上的限制電壓要高于用熔斷器作后備保護的線路上的限制電壓。因此，采用熔斷器作為電涌保護器的后備保護要比斷路器好。

五、SPD后備保護的選擇1）電涌保護器和后備保護熔斷器的配合最大放電電流幅值Ipeak（KA）（10/350）后備保護熔體最小額定電流（A）GL/Gg導(dǎo)線截面（mm2）60250A9550200A7035160A5020100A3515100A3512.58035Ⅰ類試驗最大放電電流（10/350μs）下后備保護熔體選擇表：五、SPD后備保護的選擇標(biāo)稱放電電流幅值In（KA）（8/20）后備保護熔體最小額定電流（A）GL/Gg導(dǎo)線截面（mm2）160160A50120160A50100125A3580100A356580A355080A354063A252032A61020A4所選用的熔斷體的分斷能力必須能夠分斷電涌保護器安裝位置的最大短路電流。Ⅱ類試驗標(biāo)稱放電電流（8/20μs）下保護熔體選擇表：五