电涌保护器的应用.PDF

电孤护器的应用
朱文叶海东(上海建筑设计研究院200041)
摘要介绍了电涌保护器(SPD)的分关,以及与防雷击电磁脉冲有关的技术名词与参数
述了在不同的配电系统中如何选用SPD,在设计中如何考虑:电压保护水平、持续运行电压、通
流容量、残余电压、保护模式、响应时间、可维护性、使用寿命等同題,以及在SPD的安装中
做到引絨最短、上下级SRPD的级联保护、SPD的间距和SPD的保护等问题。
关键词电涌保护器雷击电磁脉冲电压保押水平持续运行电压冲击通流容量余
电压响应时间全保护模式
雷电在放电瞬间浪涌电流高达几千安至儿百千当出现电涌电压时突变为低阻抗。此类SPD通常
安,其上升的时间仅零点几微秒至十几微秒,其能采用放电间隙、充气放电管、闸流管和三端双向可
量巨大可损坏建筑物、中断通信、危害人身安全。控硅元件作为组件。有时称这类SPD为“短路开
雷击除了直接损坏建筑物外,其造成的感应雷尚有关型”SPD。它的特点是放电能力强,但残压较
如下危害:①产生强大的感应电流或高压,使附近高,通常为2-4kV,测試该器件一般采用10/
的线路和导电设备出现闪电的特征。②使地电位上3508的模拟雷电冲击电流波形。它一般安装在建
升,会使周围电子系统中的设备造成干扰甚至被过筑物IPZ0与 LPZL区的交界处,可最大限度地消除
电压损坏。③静电场增强,使空气中的放电火花产电网后续电流,硫导10/350s的雷电冲击电流。
生高速电磁脉冲,造成对电子设备的干扰
限压型SPD在无电涌出现时为高阻抗,随着
随着信息网络的高速发展,智能建筑越来越电涌电流和电压的增加,阻抗连续变小。此类SRPD
多,这些智能建筑中的智能化设备、通信设备的数通常采用压敏电阻、抑制二极管等作为组件,有时
量和规模在不断扩大,而这些设备的抗雷击电磁脉称这类SPD为“鉗压型”SPD。它的残压较低,测
冲的能力较弱,这些设备如被破坏,则损失将非常试该器件一般采用8/20s的模拟雷电冲击电流波
巨大,故现代建筑设计中防击电磁脉神就显得十形,它一般安装在雷电保护区建筑物内,疏导8/
分重要。
208的雷电冲击电流,在过电压保护中具有逐级
防雷击电磁脉冲的主要措施是在电源线路上及限制雷电过电压的功能
电气设备侧装设电涌保护器。以下就电涌保护器及
组合型SPD是由电压开关型组件和限压型组
相关问题作些讨论。
件组合而成,利用限压型组件对浪涌电压的响应速
电涌保护的分类
度非常快的特点;在一般雷电过电压的保护时,由
电涌保护器一般可由气体放电管、放电间隙、它承受浪涌电流,其标称放电电流可达10~20kA;
半导体放电管、氧化锌压敏电阻、齐纳二极管、滤若遇到较大量级的雷电过电压,第一级由限压型组
波器、保险丝等元件组合而成。
件组成的电路保险管可自动断开,由第二级电压开
从用途上可分为三大类:电源防雷器、信号防关型组件进行雷电过电压保护,作为组合型SPD,
雷器、天馈线防雷器。凡是进出建筑物的金属导线其电压型组件能承受沖击通流容量般大于
都应分别加装防雷器。
O0kA。
从工作原理和性能上也可分为三类:电压开关
与防雷击电磁脉冲有关的技术名词与参数
型SPD、限压型SPD、组合型SPD。
根据《建筑物防雷设计规范》(CGBS0057-94,20
电压开关型SPD在无电涌出现时为高阻抗,年版)
尭筑电气2002年第3期
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a.雷击电磁脉神。它是--种干扰源。指闪电3.2在220/380V三相系统中选择电涌保护器,其
直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效最大持续运行电压。应依据不同的接地系统类型
应。绝大多数是通过连接导体的干抗,如雷电流或来选择,见表2
部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电
表2根据接地系统的类型选择U
磁辐射干扰。
接地系统
TN-S
r
b.防雷区(LPZ)。需要规定和控制雷击电磁环
U (MC)
1.55U
1.15。」≥1.15U。「1.150
U(MD
境的那些区
≥1.15U。1.15U
c,电涌保护器。目的在于限制瞬态过电压和分注:U:相线与中性线间的标称电压,在220389v三相系统中。
走电涌电流的器件。它至少含有一非线性元件。
220V
d.标称放电电流ln。流过SFPD、8/20p电流
U:线间电压U=380V。
共模保护(MC):指的是相对地和中性线对地的保护。
波的峰值电流。用于对SPD做业级分类试验,也
差模保护(MD):指的是相线对中性线间的保护,对T系统和TN
用于对SPD做Ⅰ级和Ⅱ级分类试验的预处理。
S系统患必的
e.冲击电流1m。规定包括幅偵电流k和电3.3电涌保护器应选用全保护模式,即具有工-
PE、L-N及N-PE线间的全面保护,全保护可以保
f.冲击通流容量。电涌保护器不发生实质性破障无论雷电过电压在哪个线间产生,都会有效保护
坏而能通过规定次数、规定波形的电流峰值最大限电子设备。同时,具有全保护的电涌保护器可以
度。它反应了SPD的耐雷能力,其值应不小于装起启动泄放能量,避免了因没有全面保护措施的电
设部位预期最大的浪涌电流輻值。
涌保护器启动上有差异而造成的破坏,从而延长了
电压保护水平。在标称放电电流1。作用电涌保护器的寿命。
期间测量电涌保护器两端的最大电压。
3.4响应时间快,一般应为ns级的响应时间
h.残余电压U,。当流过放电电流时,电涌保3.5通流容量的大小,有10~480kA等各个级别。
护器两端的蜂值电压
3.6考虑耐工频过电压的范围,即必须有效保证
i.8/20s、10/3508模拟雷电电流冲击波。除不会因工频过压而烧毁电涌保护器。因为SPD是
LPZ0区外一般采用标称放电电流是8/20s模拟雷防瞬态过电压(=s级),工频过电压(ms级)是属于
电电流冲击波:LPZの区内采用10/350ps波,它一暂态过电压,那么工频过电压的能量是瞬态过电压
般是描述建筑物遭受直击雷时的模拟噹电电流冲击的能量的儿百倍,所以会烧毁电通保护器。因此,
波。脉冲为10/350s被形的电荷量约为8/20x模选择SPD时应注意选掙较高工频工作电压的保护
拟雷电电流冲击波电荷量的20倍。
3选用电涌保掬器需考虑的几个方面
3.7使用寿命,应考虑选耐反复冲击次数高的
1为了保护负载免受雷击过电压的危害,必须SPD
考虑以下参数:电涌保护器的电压保护水平应3.8可维护性好,可显示电涌保护器的各种工作
小于被保护设备的冲击耐受电压の,并大于接地状态,便于维护,一般可显示正常状态、故障状
系统类型和电网的最高运行电压Um
怒;有的还可显示老化状态、中性线一地线问的过
即:Uma(电网)<(电涌保护器)载
3.9有遥信接点,能够远程传输“需要更换”的
负载的冲击耐受电压见表1
信息
表1根据IEC60364-4,220/380V三相配电
3.10耐湿性能,因为潮湿的环境可导致压敏电阻
系统的设备冲击耐受电压额定值分为四类
特性的变化而烧毁防雷器
类
般<