電源浪湧保護器的參數選擇及線路保護

時間:2012-05-12 08:14 來源:未知

對電源浪湧保護器的幾個主要參數進行分析， 提出在不同的供電接地係統中， 選擇和安裝電源浪湧保護器時應注意的問題。

　　浪湧保護器（Su rge p ro tect ive device, SPD） , 也稱電湧保護器、避雷器等， 它的作用是保證電子設備免受浪湧過電壓（雷電過電壓、操作過電壓等） 的破壞， 既不影響設備的正常工作， 又將浪湧過電壓限製在相應設備的耐壓等級範圍內， 目的在於限製瞬態過電壓和分走電湧電流， 也是等電位連接的一種方法。

　　在實驗中， 以電壓波形保持不變， 升高電壓， 每個電壓可以獲得一個擊穿時間， 以電壓為縱軸， 時間為橫軸， 可以畫出伏秒特性， 由此得知， 為了保證SPD 能夠在全時域範圍內保護設備不受浪湧過電壓的破壞， 它的衝擊伏秒特性必須在用電器衝擊伏秒特性的下方， 這是選擇SPD 的原則， 也是SPD生產廠家必須提供的保證。

　　1 SPD 的分類， 按使用非線性元件的特性來分

　　1.1 電壓開關型SPD

　　常用的非線性元件有放電間隙、氣體放電管等，它具有大通流容量（標稱通流電流和最大通流電流） 的特點， 特別適用於易遭受直接雷擊部位的雷電過電壓保護（即L PZ0A 區）。

　　1.2 電壓限製型SPD

　　常用的非線性元件有氧化鋅壓敏電阻、瞬態抑製二極管等， 是大量常用的過電壓保護器， 一般適用於室內（即L PZ0B、L PZ1、L PZ2 區）。

　　1.3 組合型SPD

　　由電壓開關型元件和限壓型元件混合使用， 隨著施加的衝擊電壓特性不同， SPD 有時會呈現開關型SPD 特性， 有時呈現限壓型SPD 特性， 有時同時呈現兩種特性。

　　2 表征SPD 的主要技術參數選擇

　　2.1 保護模式

　　SPD 可連接在L （相線）、N （中性線）、PE （保護線） 間， 如L 2L、L 2N、L 2PE、N 2PE, 這些連接方式與供電係統的接地型式有關。

　　2.2 最大持續工作電壓Uc

　　可能持續加於SPD 兩端的最大方均根電壓或直流電壓， 其值等於SPD 本身的額定電壓。

　　IEC6036452534 中提出， 在TT 係統中， 當SPD 設在漏電流保護器（RCD） 的電源側時， U c≥1.1U o; 當SPD 設在漏電流保護器的負荷側時， U c≥1.5U o.

　　在TN 係統和IT 係統中， U c≥1.1U o.U c 的選擇要考慮到當地電網的水平波動及用戶用電的具體情況， 不是一味取大值為好， 因為U c 取大， 整個壓敏器件啟動電壓也高， 浪湧電壓將對設備產生危害。國際標準有一係列的優選值， 與當地電網水平有關。

　　2.3 雷電通流量Imax

　　一般在L PZ0 與L PZ1 區交界處選用10/350u s波形、每相通流量≥10KA 的SPD 安裝， 在L PZ1 與L PZ2 區交界處選用8/2 0u s 波形， 每相通流量≥5KA 的SPD 安裝。由於10/350u s 波形的能量比8/20u s 的大20 倍， 其電流相應大5 倍， 如果要用8/20u s 波形的SPD 代替， 其雷電通流量相應要大5倍。

　　2.4 保護水平Up

　　該值應比在SPD 端子測得的最大限製電壓大，與設備的耐壓Uw 一致（1.2U p ≤Uw ） , 可以從一係列的參考值中選取（如0108、0109、……1、1.2、1.5、1.8、2、……8、10KV 等）。目前國標當中較好的U p有800V、900V.

　　2.5 漏電流

　　並聯型SPD 要求漏電流≤30uA （公安部要求≤20uA ） , 串聯型SPD 要求漏電流≤01.mA.

　　2.6 啟動電壓Uas

　　過去認為啟動電壓即標稱壓敏電壓， 實際上通過SPD 的電流可能遠大於測試電流1mA , 這時不能不考慮已經抬高的殘壓對設備保護的影響。從壓敏電壓到啟動電壓的時間（即SPD 的響應時間） 比較長， 約為100n s.啟動電壓越高則殘壓也越高， 越低則壓敏電阻易老化。其值不應大於被保護設備的絕緣水平。

　　2.7 殘壓Ures

　　是真正加在被保護設備端口的電壓。殘壓越低越好， 應小於被保護設備耐衝擊過電壓額定值。見表1:

表1 220/380V 三相係統各種設備耐衝擊過電壓額定值Uw

　　2.8 標稱放電電流In

　　用來劃分SPD 等級， 具有8/20u s 或10/350u s 模擬雷電流衝擊波的放電電流。Imax= 2~ 3 In。

　　2.9 持續工作電流Ic

　　在最大持續工作電壓U c 下保護模式上流過的電流， 實際上是各保護元件及與其並聯的內部輔助電路流過的電流之和。為避免過電流保護設備或其它保護設備（如RCD） 不必要動作， Ic 值的選擇非常有用。在正常狀態下， Ic 應不會造成任何人身安全危害（非直接接觸） 或設備故障（如RCD）。一般情況下對RCD, Ic 應小於額定殘壓電流值（ I△n） 的1/3.

　　2.10 以上是選擇SPD 時所要考慮的幾種主要的參數， 可以通過下圖來具體比較幾種電壓之間的關係：

　　3 電源SPD 的線路安裝

　　3.1 安裝位置

　　按照IEC131221 （L PZ） 的概念， 當電氣線路穿過兩防雷區交界處時要安裝浪湧保護器， 根據設備的不同位置和耐壓水平， 可將保護級別分為三級或更多， 但保護器必須很好的配合， 以便按照它們耐能量的能力在各浪湧保護器之間分配可接受的承受值和原始的閃電威脅值有效地減至需要保護的設備的耐電湧能力。但由於工藝要求或其它原因， 被保護設備的安裝位置不會正好設在界麵處而是設在其附近， 在這種情況下， 當線路能承受所發生的電湧電壓時， 浪湧保護器可安裝在被保護設備處， 而線路的金屬保護層或屏蔽層宜首先於界麵處做一次等電位連接。在實際的工作中， 一般都將電源浪湧保護器設在總配電房、各樓層的配電箱中及被保護設備前， 均取得了較好的防護效果。

　　3.1.1 在L PZ0 區與L PZ1 區交界處， 在從室外引來的線路上安裝的SPD 應選用符合？ 級分類試驗（即通過SPD 的10?350u s 波形的雷電流幅值） 的產品。通過對建築物的防雷類別確定雷電流的幅值及雷電流直擊在該建築後在各種管道、線路上的能量分配來確定其通流量的取值。

　　3.1.2 在L PZ1 區與L PZ2 區交界處， 分配電盤處或U PS 前端宜安裝第二級SPD, 可選用經？ 或？ 級分類試驗的產品。其標稱放電電流In 不宜小於5KA（8?2 0u s）。

　　31.13 在重要的終端設備或精密敏感設備處， 宜安裝第三級SPD, 可選用經？ 或？ 級分類試驗的產品，其標稱放電電流In 不宜小於3KA （8?20u s） , 同時具有更短的響應時間。

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