SPD分类及参数选择技巧课件

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1、SPD的分类及参数选择,付国振 高级工程师,前言,现代防雷技术是多学科、多行业相互合作、协调、配合，通过外部防雷和内部防雷及综合布线等措施来最大限度地减小这种雷击灾害的系统工程技术 。,雷击造成信息系统设备损坏的主要途经:,1）、雷电通过通信线路感应而传入。 2）、雷击建筑物或邻近地区雷电放电，由于空间电磁感应产生瞬态过电压造成损坏。 3）、雷电通过供电线路的感应而引入系统。 4）、接地技术处理不当，引起地电位反击。 5）、 静电感应产生瞬变电荷的反击。 6）、电网切换产生10/1000us（通常在3001000A）电磁干扰。 7）、保险丝中断产生10/1000us（通常在3001000A）电

2、磁干扰。 8）、空调器的开启产生10/1000us（通常在3001000A）电磁干扰,其实静电感应、电磁感应主要是通过供电线路破坏设备的，因此对计算机信息系统的防雷保护首先是合理地加装电源避雷器，其次是加装信号线路和天馈线避雷器。,智能大楼设备配置中有计算机中心机房、消防监控、音响、程控交换等机房及机要设备等很多机房。 除了需要在大楼总电源处加装电源避雷器。按照标准要求，还必须在0区、1区、2区分别加装避雷器。 在各设备前端分别要加装电源避雷器,以最大限度地抑制雷电感应的能量。,信号系统所有出户线路都应视为雷电引入通道，都应加装信号避雷器。 同时必须注意：对大楼内计算机等电子设备进行防护的前提

3、是首先对建（构）筑物安装外部防雷设施。,避雷器（SPD）的作用是什么，有哪些类型呢？ 避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接。每种避雷器从制成时起就有它的一定的开关电压，当加在其两端的电压低于该数值时，避雷器呈现高阻值状态；当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，当雷电波过后，其快速恢复高阻状态，线路恢复正常输电，从而限制了过电压的发展，使电子电气设备免遭过电压损坏。 避雷器的常用类型有：保护间隙、阀式避雷器和金属氧化物避雷器。,电力系统氧化锌避雷器 用于A级防雷,保护间隙,保护间隙是一种简单的避雷器，按其形状可分为：角型、棒形、环形和球型等，常用角形保护间隙如

4、图所示。 角型保护间隙1角型电极 2主间隙 3-支柱绝缘子 4辅助间隙 5电弧的运动方向,作用原理：,当雷电侵入波要危及它所保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线接地，避免了被保护设备 上的电压升高，,缺点：伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低，需配合自动重合闸使用；,SPD分类,电 源 信 号 天 馈 两个基本的因素影响着电涌防护装置的最低预期寿命：频率和电涌发生事件的强度,(1)气体放电管,电涌保护器中常用元件,压敏电阻,对SPD的基本要求,绝缘强度的合理配合 避雷器与被保护设备的伏秒特性应有合理的配合。在绝缘强度的配合中，要求避雷器的伏秒特性

5、比较平直、分散性小。 绝缘强度的自恢复能力 避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，避雷器应当具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作 所以，规范要求SPD必须能够承受预期通过它们的雷电流 ；通过电涌时的最大钳压有能力熄灭在电流通过后产生的 工频续流 。,在建筑物进线处和其它分类区界面处的最大电涌加上其两端引线的 感应电压 应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。 为使最大电涌电压足够低，其两端的引线应做到足够短。,电源避雷器的分类,（1）按保护电源的特性分类： 交流电源避雷器和直流电源避雷器。

6、单相电源避雷器和三相电源避雷器。 （2）按所使用的防雷元件的特性分类： 开关型电源避雷器 限压型电源避雷器。 （3）按电源避雷器组成的级数多少分类： 单级电源避雷器和多级电源避雷器。 （4）并联型电源避雷器。 串联型电源避雷器。 串联型电源避雷器一般是多级电源避雷器。,辅助功能,a、工作指示：绿灯亮表示供电正常 b、劣化指示：红灯亮表示压敏电阻已劣化、失效。 c、自动脱离：应用熔断器、断路器实现压敏电阻劣化、失效后与电网脱离。 后备保护器的合格判定：SPD生产厂标称其产品有后备保护器，如系热熔丝、热熔线圈或热敏电阻等限流元件，应测试其两端是否导通，如不导通则需更换。 d、遥信接口：电源避雷器劣

7、化、失效时遥信接口内的通断开关自动进行通断转换。 e、雷击计数： 记录幅度大于1kA的雷电流入侵的次数，用数码管或电磁计数器显示累计的次数。,主要技术指标,1、最大持续运行电压 -Uc a、定义：SPD在运行中能持续耐受的最大直流电压或工频电压有效值。 b、最高持续运行电压取决于SPD的标称导通电压。 C、SPD的最高持续运行电压应略高于当地电网可能出现的最高电压。在不能到现场考察或在现场用户不能提供最高电网电压时应选用Umax350V的产品。 d、Umax275V以下的SPD一般只能用在UPS电源后面。,主要技术指标,2、放电电流 -In 标称放电电流：施加规定波形（8/20s）和次数（同一

8、极性5次）放电电流冲击后标称导通电压变化率小于10%，漏泄电流和限制电压仍在合格范围内的最大的放电电流幅值。 最大放电电流：施加规定波形（8/20s）放电电流冲击1次后不发生实质性损坏，不炸裂，不燃烧的最大的放电电流幅值，一般最大放电电流（1.52.5）标称放电电流。 注： 放电电流是衡量电源避雷器泄放雷电流能力的指标，应根据当地雷电强度、被保护设备重要性选择SPD的放电电流。,主要技术指标,3、限制电压 -UP 定义：施加规定波形（8/20s）、幅值（标称放电电流）和次数（同一极性5次）的冲击时，在SPD端子间测得的电压峰值的最大值。 在选用SPD时应兼顾限制电压和最大持续运行电压，限制电压

9、是SPD对设备保护的有效性指标，而最大持续运行电压与SPD本身工作可靠性相关。,主要技术指标,（4）漏泄电流 定义： 限压型SPD的泄漏电流Ile 除放电间隙外，限压型SPD在并联接入低压配电线路后所通过的微安级电流。 漏泄电流指标反映了所用压敏电阻的劣化情况，电源避雷器泄漏电流一般应20A。,限压型SPD的直流参考电压U1mA 当限压型SPD上流过规定的直流电流时，从其两端测得的电压值，一般将通过1mA直流电流的参考电压称为压敏电压。 直流参考电压（U1mA)合格判定： (1)当U1mA值不低于交流电路中U。值1.86倍时,在直流电路中为直流电压1.33至1.6倍时，在脉冲电路中为脉冲初始峰

10、值电压1.4至2.0倍时，可判定为合格。 (2)也可与生产厂提供的允许公差范围表对比判定。,SPD其它重要参数,浪涌能力（寿命） 指电涌防护器在某波型下所承受的冲击次数，一般为 8/20us(20KA)波型。 自动防故障保护 SPD要具有自动防故障保护功能，才能保证浪涌防护器件的安全和使用寿命。 绝缘电阻：50M,表5.4.1-3 电源线路浪涌保护器冲击电流参数推荐值,电源SPD的产品特点,（1）放电电流大（8/20s 200kA，10/350s 60kA） （2）限制电压低（800V） （3）负载电流大（100A） （4）可以带雷击计数和遥控端子。 在电源引入的总配电箱处应装设级试验的电涌保

11、护器。电涌保护器的电压保护水平值应2.5kV。每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时应当取12.5kA。,*电源SPD参数选择：,SPD的标称放电电流并不是说选择得愈高愈好，若选得太高，这无疑是一种资源浪费，同时也增大了用户的工程费用。 但也不能选得太低，不然，对设备起不到保护作用。在选择供电线路SPD的标称放电流参数时，应选得科学、合理。,一组TT系统电源SPD的安装,SPD1若安装在某建筑物总配电室，用三片开关型电涌保护器就能满足系统的要求。我国现行的供电方式即使整个供电系统采用TN-S方式，而在总配电室N与PE是一个接地点，如此在配电机房总配电柜安装三片开关型SPD就能起到作用。N到地之

12、间可以不加。 此建议要以现场勘察变压器的位置确定。,SPD1选择的建议参数如下： 最大持续运行电压：Uc440V 最大放电电流：一般要按规范要求进行计算设计或参考标准中要求 保护电平：Up2.5KV 响应时间：tA100ns,第二级电源电涌保护器应是应用最广泛的一个产品，雷电电磁脉冲能对LPZ1区电源线入侵产生20KA以上的雷电流情况不多，因此第二级SPD作为限压型电涌保护器额定通流量In定位20KA40KA。 第二级SPD2建议技术参数选择如下： 最大持续运行电压 Uc=260V（320V） 额定放电电流（8/20s）In20KA 最大放电电流（8/20s）Imax40 保护电平（）Up1.

13、5KV 响应时间：tA25ns,第二级SPD选型的注意事项,本级SPD选择时有两个参数值得推敲， 一是Uc： 二是Up： 第二级SPD有关产品给出的参数为260V、275V、255V等等，按规范的要求Uc1.15Uo（Uo为额定电压，我国供电方式为220V）一般情况下Uc选择255V应该说是可以的，但是我国的尤其是农村电网不稳定性也是普遍存在的。Uc的选取直接关系到SPD的工作稳定性问题。 Uc选取值高则SPD的MOV起动电压也高，则SPD的灵敏度下降，Uc选取值低则SPD的MOV起动电压也低，则SPD的灵敏度也高，但SPD的稳定性无疑要下降。 综合分析，针对本地区的雷电活动的特点，稳定性要作

14、为一个重要因素来考虑。,关于第三级电源SPD的参数选择,本级SPD一般安装于重要设备的前端，所谓细保护，其技术指标一般选取 最大持续运行电压 ：Uc255V 标称放电电流（8/20s）：In LN 3KA NPE 5KA 电压保护级别Up ： LN1.25KV LPE1.5KV 响应时间 ： tA25ns,天馈避雷器,各种雷达、导航和卫星测控设备，各种固定的波长自短波至微波的通信站台，移动通信的各种PHS、GSM和CMDA基站，各种卫星数字通信和卫星电视接收站，均有架设在铁塔或高楼顶部的天线和连接天线与机房内收发设备的馈线系统。 天馈线易遭雷击，包括直接雷击和雷电感应。在收发设备的射频输出、输

15、入端口加装天馈避雷器可以有效的防止雷电感应的破坏。,如何选择SPD,1. 设施对电涌的暴露程度（不是设备容量的大小）; 2. 被保护设备的重要程度和价值； 3. 被保护设备所处雷击区的强度； 4. 配电设施系统里电涌防护装置安装的位置； 5.设施内电子和电气设备产生的电力干扰程度；,天馈避雷器的分类,微带天馈避雷器 同轴天馈避雷器 宽带天馈避雷器 并联式天馈避雷器,天馈SPD的参数选择：,实际的结构就是一个与电缆技术指标相匹配的转接器，在其芯线到地之间并接放电管，这样的结构阻抗匹配好、扦损小，防雷效果取决于放电管的技术性能。所以这样的天馈SPD频带宽、损耗小、SER小，安装后对天线通信系统的电

16、性能指标影响很小。,主要技术指标,（1）接口：指射频连接器的形式，目前常用的有N、TNC、BNC、DIN 7/16、FL10等。 （2）特性阻抗：对于工作频率低于1000MHz的同轴线系统特性阻抗为50或75，高于1000MHz对特性阻抗为50。 （3）工作频率：驻波系数，插入损耗合格的频率范围。 （4）驻波系数：反映信号波在传输线上传播状态的一个物理量，其量值取决于避雷器阻抗与传输线路特性阻抗的适匹状态。全匹配时，无反射波，S=1。失配时，有反射波，S1，一般要求S1.2或1.1。,（5）插入损耗：在传输线中接入天馈避雷器带来的对信号的衰减。一般要求0.2dB或0.1dB。 （6）最大传输功率：设计保证的可传输功率标称值。 （7）标称放电电流：经受规定波形规定次数冲击后指标仍在允许范围内的最大电流值。 （8）限制电压：输入10/700s 6kV 150A或