电源通道SPD的技术参数选择

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1、58.9%是否引证：否文字复制比：60.8%(2808) (0)1电气、电子设备电源侧的电涌保护一一电涌保护器主要参数叶蜚誉-电工技术杂志-2004-02-19中华人民共和国国家标准建筑物防雷设计规范GB50057-94局部修订条文4.9%-消防技术与产品信息-2001-01-10建筑物电源电涌保护设计若干问题叶蜚誉;史有德;沈立棠；-电气工程应用电涌保护器的诜用刘昌明；-四川建筑-2010-12-28美于SPD的保护整定探讨王勇；-建筑电气-2006-04-28概述高层建筑供配电设计奚伟东；-安徽建筑-2008-06-20分析雷电监测仪数据确定济宁市 2.7%-2003-03-15是否引证:

2、3.3%是否引证:2.9%是否引证:2.7%是否引证:2.7%是否引证:SPD的选型是否引证：否邓海利;宋 兆俊;李华 昭；-通信 电源技术- 2011-07-25配电系统的 防雷保护2.6%是否引证：否朱健强（导 师：陈世元; 龙梅）-华 南理工大学 硕士论文- 2010-11-15原文内容电源通道SPD的技术参数选择马云海，赵建民，王宇宁（包头市气象局，内蒙古包头014030）摘要:介绍了 SPD的基本功能后，阐述SPD的电压保护水平、通流容量、最大持续运行电压三个主要参数的重要性、基本概念、术语、相关标准和选择方法。可作为电气、电子设备电源侧电涌保护设计的 基础。关键词:防雷保护;通流容

3、量;最大持续运行电压近几年，随着雷电防护工程的发展，电涌保护器成为建筑物防雷设计必不可少的内容，各类建筑物大 量使用电涌保护器，电涌保护器制造厂商也大批涌现。同时，各级气象主管部门也加强了对电涌保护器的管 理，有关电涌保护器的制造及其应用标准也相应制订出来，。但是电气浪涌设计中还存在很多问题需要明确 和解决。要想真正的解决这些问题就要全面掌握有关规范，了解相关的基本技术参数。关于电气系统浪涌 保护工程的基本问题之一就是SPD的基本参数选择及其安装。本文章主要讲述SPD的基本参数选择。SPD的基本功能是通过泄流和嵌压来保护各级电气、电子设备。它不仅能限制电气系统内部部分的 操作电涌，更能够针对雷

4、电浪涌作出纳秒级的泄放反应速度,。但是浪涌保护器也有其局限性，例如不可能长 期承受暂态过电压和短时承受一定数量的雷电浪涌。浪涌保护器能够做到的只是能够有效限制雷电电磁感 应、雷电波、雷电浪涌侵入、地电位反击等的雷电带来的不良影响。接下来我们就SPD的电压保护水平、 通流容量和最大持续运行电压三个主要技术参数展开具体介绍。2嵌压保护嵌压是电气系统防雷的最重要目的，所以电压保护水平Up是选取SPD的最重要的参数。在选取浪涌 保护器之前，我们应首先明确电压保护水平Up的概念和使用条件。对限压型SPD而言，电压保护水平U p指波形为8/20ps典型波形的雷电流通过浪涌保护器时其两端可能出现的最大残余电

5、压；对于开关型浪涌 保护器，电压保护水平指的是间隙雷电波下的击穿电压；对于串联混合型浪涌保护器，电压保护水平指 的是间隙的雷电波击穿电压和击穿后雷电流下SPD两端出现的最大残压两值中的较大者；对并联混合型 浪涌保护器，电压保护水平指的是雷电电涌下的间隙击穿电压。表1 220/ 380V三相电源系统设备的绝缘耐冲击过电压值(112/ 50ps)设备位置电源处的设备配电线路和最后的分支线路的设备用电设备特殊需要保护的设备耐冲击过电压类别IV田II I冲击耐压值/ kV 6 4 2.5 1.5由于电气、电子设备的重要性和抗扰度要求程度的不同以及设备的老化，尤其是电气、电子设备旁的 浪涌保护器，电压保

6、护水平Up应低于其保护范围内被保护设备的耐受冲击电压水平Uw并应该留有裕 度。对于敏感的电子设备及重要电气设备要求裕度大于20 %。电压保护水平的取值在建筑物电涌保护布 局时和各级间配合时可能还要进行测算和调整。3 SPD的通流容量通流容量是指SPD流通雷电能量的限制，这一技术指标涉及到SPD的可靠性以及规格及价格的决 定；浪涌保护应该是其最大通流容量的承受能量表示；由于数据难以衡量，通常具有一定的通流容量的能 力，用雷电放电电流波形来表示；与通流容量相关的几个参数如下：最大放电电流Imax，要求在闪电波形8/20ps的典型波形雷电流峰值下；SPD可以承受最大放电电 流Imax 2次。标称放电

7、电流In ,要求SPD可以承受后续雷击典型波形下的标称放电电流10次以上；冲击电流limp ,要求在闪电波形10/ 350ps的典型波形雷电流峰值下，SPD可以承受冲击电流Ii mp12次。SPD的最大放电电流Imax大于标称放电电流In ,且至少2倍。通流容量估算的基础是雷击电流幅值IEC1312 -1和GB50057 -2010所提供的雷电流参数中， 第一类防雷建筑物按雷电流幅值为200kA进行评估，第二类防雷建筑物按雷电流幅值为150kA进行评估, 第三类防雷建筑物按雷电流幅值为100kA进行评估；并提供了一个典型的10/ 350ps仿真测试雷击电流 波形，这不是一个单一的雷电波，而认为

8、是首次雷击和后续雷击的多次雷击能量总和。10/ 350ps波形的 电荷量为0.5Ipeak；对应防建筑物防雷等级的预防雷电流值把所含的电荷归纳为99C，76C，51C，大于 相应的电荷量概率值分别为4.55%，6.57%，10.35%（集成两个极性）；因此，试验所需要的最严格的 动作负载试验波形是10/ 350ps和其相应的雷电流峰值和所含电荷量。选择出第一级SPD后各级（第二，三，四）SPD的通流容量来才能够确定。当有大电流通过SPD， SPD通流容量要求的各级浪涌保护设计是不同的，而第一级SPD所需通流量是最大的，因为它需要泄放 直击雷进入建筑物总配电系统所面临的最大雷电波，如果第一阶段S

9、PD可以泄放大部分的雷电流，随之进 入建筑物在后续的分配电系统和电气、电子设备的雷电流就会更小，不易发生电气和电子设备的故障或损 坏。如果SPD的第一阶段的设计可以实现，在第二阶段设计的SPD只需要承受雷电流通过第一阶段SPD 的残留雷电流和雷电能量电感，而第三阶段SPD其主要任务是对前级SPD残留雷电流的泄放和的嵌压。配电线为架空线或包含架空线段时，通常情况下可按下表进行粗略选择。表2 SPD通流容量参数limp、InSPD安装位置要求安装I级分类实验的SPD线路第二级第三级通流容量接线形式limp(kA)每模块In(kA)每模块In(kA)每模块In(kA)每模块共模接线M12.5 M15

10、 M5 M3“3+1 ”接线 L-PE M12.5 M15 M5 M3N-PE M50 M60 M20 M124 SPD的最大持续运行电压UC长期在电网电压下运行的SPD会逐渐老化。最大持续工作电压UC是SPD的一个重要性能指标， 它代表SPD可以承受长期的工频或近似工频电压而不会失效；最大持续工作电压UC的选择对SPD可靠 性的长期影响非常大；类型为限压型的SPD，特别是氧化锌压敏电阻器，是SPD的核心部件，通常泄漏 电流和功率损耗增大、余压增加和发热就是其老化的表现；老化的过程不仅与运行时间和制作工艺有关， 也与最大持续工作电压有极大的关系。此外，最大持续工作电压将限制SPD的电压保护水平

11、Up。对比观察压敏电阻的伏安特性，标称放电 电流下的残余电压与参考电压Uref成一定比例，这个比例称为残压比。乌尔残压比反映了金属氧化物压敏 电阻器的制造技术。最大持续工作电压取值越高，就会使得SPD有更可靠的长期工作效果，但金属氧化物 压敏电阻的残压也将会变高，使保护性能恶化。设计师应该正确处理两者之间的关系。对于类型是开关型的SPD,最大连续工作电压就有不同的含义，它是指承受最大的不会使间隙击穿 的工频电压以及间隙可以阻断的恢复电网电压；虽然间隙不容易老化，但必须确定在电网运行工频电压下 空气间隙不会被击穿，更不可以在动作后不恢复正常间隙；因此，开关型SPD的最大持续工作电压也是非 常重要

12、的性能指标。最大持续工作电压UC选择和配电系统类型（接地类型选择，如IT,TN,TN-S,TN-C-S,TN-C,TT）， SPD模块的安装位置不同，瞬态过电压会有所不同，最大持续工作电压的要求也不同。一般在总配电箱内 安装的SPD,因为离设备较远，并且线路较短，零地电压较小，只需要在相线和地线之间安装；在分配电或 UPS处安装SPD就需要相线和地线之间以及零线和地线之间安装；不同接地系统对最大持续工作电压的 条件如下，TN 系统：L-N , L-PE 不小于 1.15 U0TT 系统：L-N 不小于 1.15 U0； L-PE , N-PE 不小于 1.55 U0因为TT制系统，如果配电系统

13、内发生对地故障，中性点产生偏移，会是非故障相对地电压升高,加重相 对地间SPD的负担，所以相对地的UC值要选得较高.5电源SPD选用实例电源电涌保护器的结构形式主要有三种：整体式模块化、插拔式模块化、整体箱体式。整体式模块 化设计不存在任何间隙，内部结构联接紧固，通常存在于第一级间隙放电或大通流量（80ka以上，8/20） 压敏电阻式电源类SPD中。插拔式结构因有插拔间隙而存在间隙放电，使保护器的使用寿命降低，通常存 在于第二级或第三级压敏电阻式电源类SPD中，模块式都采用35mm导轨式安装，方便安装与更换。箱 式SPD通常是采用内置模块化的SPD或防雷电子元件，其优点在于可以实现更多的附加功

14、能和安装方式。 在IT系统中，电涌保护器安装只能采用“1+1”、“3+1 ”方式，即相线与零线之间安装普通电涌保护器模块， 零线与地线之间安装专用的NPE模块。如有一栋二类防雷建筑，供电系统为TN系统，电源电涌保护器选 型，最大持续运行电压UC253V，通常选用275V电源电涌保护器。第一级电涌保护器选用整体式模块化， 最大通流量80KA（8/20）；第二级电涌保护器选用插拔式模块化，最大通流量40KA（8/20）；第三级电 涌保护器选用插拔式模块化，最大通流量20KA（8/20），电涌保护器安装一般采用相线、零线对地接线模 式。6结束语浪涌保护器是进行防雷多级防护理论的基础和载体。掌握浪涌保

15、护器主要参数能够更好的进行多级雷电泄放。在众多的浪涌保护器的参数中，电压保护水平是电涌保护最主要的性能指标同时也是选取SPD进行多级防护最重要的参数，而通流量关系雷电浪涌下SPD的可靠性和承受能力，同样也关系着雷电电涌涌下SPD的极限泄漏能力，而最大持续运行电压是SPD工作时可以承受并保持相对长时间的正常运行的工频电压，关系其长期运行下的老化速度。这三个参数都对SPD的选取起到至关重要的作用，他们共同决定了 SPD性能，故不能孤立看待。指标.剽窃文字表述1. 深入研究和实践这些问题就要把认真消化有关标准，掌握基本技术参数作为基础。关于电涌保护设计的基本问 题2. 达到保护设备的目的。电涌保护设计主要是针对雷电浪涌，同时也能限制电源系统内部发生的能量小于雷电浪 涌的大部分操作浪涌,。但是浪涌保护器不可能削减和长期承受暂态过电压。浪涌保护器只是能够有效限制雷电 磁脉冲、3. 侵入、雷电电磁感应以及地电位反击等雷电波带来的影响。以下就浪涌保护器的电压保护水平、通流容量、最 大持续运行电压三个主要参数展开介绍。2嵌压保护4. 定义和使用条件。具体讲：对限压型SPD，电压保护水平指的是通过波形为8/20“由勺雷电放电电流的浪涌保 护器