交流电涌保护课件
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技术对比“1级试验”交流电涌保护器
10000Discharge current 8/20 (A)
20000—SparkGap/MOV 40 kA —DS150E/MOV 40 kA一—DS150E -DS150VG
Comparison between SPD associationsProbability of surge current parameters
增强型(LPS)I级增加 I maxB级C级C级
类型国际 法国 德国 美国 英国
标准比较
nnnnn
级
>
增强型(10/350)12.5kAIn≥ 20 kA19850 s10 kA*10 kA
主级20)kAIn# 5 kAInf 5 kA3 kA3 kA
次级UOC (1.2/50-8/20)lsc=10 kA maxIn=1.5 kA500 A500
n 危险度分析n SPD的选择n SPD的安装位置n SPD的 协 调n SPD的连结
要点、程序
危险度分析IEC61662 提供了计算、评估电涌危险度的方法 分析的因素：环境· 雷电密度· 电源开关的频繁程度· 现存的直击雷防护系统(或等同系统)· 配电网的拓扑结构设备/设施· 电力网络布局(架空、地下、或两者兼有)· 设备对电涌的“脆弱”程度· 与其他接地系统的耦合经济因素及服务的重要程度· 设备成本· 系统中断带来损失的程度· 安装电涌保护的成本
技术
空气间隙
封闭式间隙
压 敏 电 阻MOV
MOV/GDT(DS150VG)
标称电压
Uc
275V275V30V350V残压
Up
>3 kV
>3 kV
0.9 kV
0.6 kV
最大放电电流8/20
Im ax
>>100 kA
>>100 kA
140 kA
40 kA
最大脉冲放电电流 10/350
LPZ - 雷电防护区的概念IEC 61312-1 标准n 根据以下情况发生的可 LPZO,能性，电涌保护可以分 Ncn-protctsd Zorm成不同的雷电防护区(LPZ) LPS· 直接雷击· 雷 电 流· 核暴电磁脉冲 LEMPLPZ0,FotectdZors LPZ1n SPD必须安装在不同防 irect rte) nts|护区的交界处.n LPZOg 到 LPZ1 间 安 装的SPD必须有承受10/350μs雷电流的能力
100% 16001400·12001000·8006004002000 ·s0o
"Blind zone':uncertain zone depending of the rise timeof the incoming surge and of the quality of the decoupling
产品试验等级
IEC 61643-12UTE C15-443VDE 0110-1 IEEE C62.41明 明
IEC 61643-1NFC 61740VDE 0675-6BS6651-App.C UL1449-ed2
n选择/安装
国际法国 德国 英国 美国
标准比较
nn n n n
产品
主级IⅡ级标准产品 C级B级B级
IEC 61643-1[jm,的选择IEC 61643-1/Annex A (informative)Consideration for SPDs when Class I Tests are to be applied
IEC 61643-1[img的选择3-使用统计方法：统计显示，设备遭受200 kA直击雷的概率是极其微小的。 考虑下列参数，推导如下：·根据(IEC 61024-1-1)., 在最严重的情况，大型高大建筑 2A4₀)-1=- m² 0kA 直击雷的概率为1%·在欧洲，平均雷电密度 (N)=1 次/年/km².则根据 IEC 61024-1-1,该建筑物遭受200 kA直击雷的概率=N₂ ×A₆x1%=1x5000x10-6x0.01=5010-6次每年换言之，20,000年一次“200 kA” 的直击雷
技术对比交流电涌保护器
Multiple MOVs+GDTs with them adiscohhectorCITEL DS150VG
Multiple MOVs withtherm al disconnectorCITEL DS150E
Spark Gap
比较的判据：n 保护效率：· 提供最好的保护水平n 对网络的影响：· 应避免跟随电流n 失效模式：· 带失效指示，且失效安金
CITEL 电 涌 保 护交 流 电 涌 保 护
2CF
PART 3
1、IEC 及其他相关标准
n 过电压的防护设备n 过电压的防护n 低压电涌保护器n 低压电涌保护器的选择应用
相关标准n 雷电电磁脉冲的防护 n 电涌保护器的选择n 雷电的风险评估 n 交流网络的电涌
IEC 60364-5-534IEC 60364-4-443IEC 61643-1IEC 61643-12
61312-161312-36166262066
IEC 及其他相关标准
IECIECIECIEC
IEC 标 准n IEC 61643-1低压 SPD性能要求及实验方法n IEC61643-12低压电涌保护器的选择应用 . 交流配电系统的过电压· SPD 技 术.SPD 的安装· SPD 选 择.辅助装置.危险度分析.SPD 的协调
各国试验标准比较结论
IEC 61643-1Iim的选择Question: 如何选择 “Iim”?1- 根据 IEC61643-11 附录A (或图13 of IEC 61312-1): ·建议SPD 应能承受部分直击雷电流(10/350μs) 4.3% 的直击雷电流可能流经每相的SPD;·最严重的情况(200 kA), 每相的SPD可能承受Iimp=8.6kA 。 2-根据：·“如果无法(根据 IEC61312-1 或IEC61643-1-AnnexA) 确定Iimp, 则 iim 应不小于 12.5 kA
IEC 标准n IEC 60364-4-443· 由雷电或开关操作引起的过电压的保护· 给出了 SPD 应用的基本法则：。 “如果设备的供电来自架空线路，或供电系统包括架空线路，而
·过电压保护元件·给出了选择、安装 SPD 的方法：。In(8/20μs)>5kA, 每极 (Class 2 test)。Iimp(10/350μs)>12.5 kA,每 极(Class 1 test) 。U,<2.5kV, 对230/400M 网络。Uc的选择与配电系统的接线方式有关。推荐的接线总长度<0.5m*
,20
00
)
0
1
5
0
(
61
积
C
面
据(IE
接雷
根
的
IEC 61643-1Ijm,的选择4-根据现场运行经验·法国标准只要求正常的放电电流能力(20 kA-8/20μs), 多年运行，并未发生问题….·在法国，户外线路的电涌保护(最恶劣的情况)整定值为40 kA -8/20μs;·一项专门的研究表明，故障率为每700,000只0.025%:结论·I 最小值应为12.5kA 每极·CITEL 的首级SPD Iimp=15 k&·I: 选值过高，不但无实际意义。增加成本，且其技 :术存在缺陷
且年雷电日Nk>25 (或N₈>2.24 则必须据供过电压保护”n IEC 60364-5-534
IEC 标准对参数的定义n 标称放电电流： I(Class I and II)试验循环：8/20μs,15 次冲击典型参数：1 .5-2 .5-5- 10- 15-20kAn 最大放电电流：Imax(Class II)试验循环：0 . 1- 0 . 25- 0 . 5- 0 . 75,1xImax(8/20μs 波形)典型参数：3-5- 10-20-40 kAn 脉冲放电电流 ：Iimp(Class I)试验循环：0 . 1- 0 . 25- 0 . 5- 0 . 75,1xImx (10/350 μs波形)典型参数： 1-2-5-10-20 kAn 保护电平(残压): U 。(Class I and II)I, 时的残压典型参数： … . 0 . 8- 0 . 9- 1- 1 . 2- 1 . 5- 2- 2 . 5 … .kVn 最高工作电压： U 。(Class I and I)SPD可以连续承受的交流电压n 短路容量： I。(Class I and II)必须大于相应配电系统的短路容量典型参数： 1.5-3-….-10 -25 kA(50Hz)
各国试验标准比较
*future version 2002=Test 10/350 at 10 kA *新版2002=10/350μs, 10kA测试
类型国际法国 德国美国 英国A
nnnnnn
n 各国标准基本相同n 主要差别： I 级试验(10/350μs)n “开放的”标准，所以在I 选择上有些混淆或困难
No
No
No
Y es
安装要求
特别要求
标准方式
标准方式
标准方式
技术比较
技术比较“Class1” 产品结论：1-I;mp=1 5 kA是合理的：-根据标准-根据实际风险分析-实际运行经验2-非间隙技术是较好的技术：-足够的放电电流水平-更好的保护水平-无跟随电流，不会对系统造成负面影响
4、 设计要点、 参数选择及多级保护
2、产品试验等级和J 的选择
n I 级试验：· 针对直击雷防护系统中使用的SPD, 即雷电可能直接影响设备的场合.· 试验波形10/350 μsn II 级试验：· 针对电气设备入端、或内部使用的 SPD· 试验波形8/20μsn III 级试验：· 具体循环与 II 试验略有区别· 试验波形混合波形
Iimp
>50 kA
>35 kA
>15 kA
>15 kA
响应时间
Tr
>100 ns
>100 ns
<25 ns
<100 ns
漏电流
If
<<0.1 m A
<<0.1 m A
<1 mA
<<0.1 m A
跟随电流
有
有
无
无
最大短路电流
<50 kA
<3 kA
无关
无关
失效模式指示
无
无
有
有
Realistic failure test
3、 现有技术及其比较
技术对比交流电涌保护器n当今市场应用的技术：n金属氧化物压敏电阻 (MOV)(2 级试验)n放电间隙技术 (1级试验)n多片MOV并联(1级、2级试验)n多片MOVs+GDTs(1 级、 2级试验)
C oordinationdavicaMOV with therm al disconnectorCITEL DS40
技术对比 保护水平
Realdual Voltage M
2000
s000
s000
1000
0%
技术比较跟随电流产生跟随电流的后果—·造成熔断器或断路器的误脱扣·需要采取特别措施，吸收释放的热气·与SPD配套的熔断器必须精心选择，大于系统的短路容量I。
技术比较失效模式g 元件的老化：g 压敏电阻型内部有热脱扣装置g 空气间隙无指示g 短路时：两种技术都采用外部熔断器/断路器g 破坏性试验：《冲击失效模式试验》(IEC61643-1 建议稿) g SPD通电，脉冲电流冲击试验：多次Iip (或 I) 冲击，直至SPD被破坏 要求破坏可控DS150VG: 唯一能通过该试验的产品
rre
ne
u
o
c
Z
g
d
Fghtnin
Protecte
SPDs Installation following Protection Zones (IEC 61312-1)
10000Discharge current 8/20 (A)
20000—SparkGap/MOV 40 kA —DS150E/MOV 40 kA一—DS150E -DS150VG
Comparison between SPD associationsProbability of surge current parameters
增强型(LPS)I级增加 I maxB级C级C级
类型国际 法国 德国 美国 英国
标准比较
nnnnn
级
>
增强型(10/350)12.5kAIn≥ 20 kA19850 s10 kA*10 kA
主级20)kAIn# 5 kAInf 5 kA3 kA3 kA
次级UOC (1.2/50-8/20)lsc=10 kA maxIn=1.5 kA500 A500
n 危险度分析n SPD的选择n SPD的安装位置n SPD的 协 调n SPD的连结
要点、程序
危险度分析IEC61662 提供了计算、评估电涌危险度的方法 分析的因素：环境· 雷电密度· 电源开关的频繁程度· 现存的直击雷防护系统(或等同系统)· 配电网的拓扑结构设备/设施· 电力网络布局(架空、地下、或两者兼有)· 设备对电涌的“脆弱”程度· 与其他接地系统的耦合经济因素及服务的重要程度· 设备成本· 系统中断带来损失的程度· 安装电涌保护的成本
技术
空气间隙
封闭式间隙
压 敏 电 阻MOV
MOV/GDT(DS150VG)
标称电压
Uc
275V275V30V350V残压
Up
>3 kV
>3 kV
0.9 kV
0.6 kV
最大放电电流8/20
Im ax
>>100 kA
>>100 kA
140 kA
40 kA
最大脉冲放电电流 10/350
LPZ - 雷电防护区的概念IEC 61312-1 标准n 根据以下情况发生的可 LPZO,能性，电涌保护可以分 Ncn-protctsd Zorm成不同的雷电防护区(LPZ) LPS· 直接雷击· 雷 电 流· 核暴电磁脉冲 LEMPLPZ0,FotectdZors LPZ1n SPD必须安装在不同防 irect rte) nts|护区的交界处.n LPZOg 到 LPZ1 间 安 装的SPD必须有承受10/350μs雷电流的能力
100% 16001400·12001000·8006004002000 ·s0o
"Blind zone':uncertain zone depending of the rise timeof the incoming surge and of the quality of the decoupling
产品试验等级
IEC 61643-12UTE C15-443VDE 0110-1 IEEE C62.41明 明
IEC 61643-1NFC 61740VDE 0675-6BS6651-App.C UL1449-ed2
n选择/安装
国际法国 德国 英国 美国
标准比较
nn n n n
产品
主级IⅡ级标准产品 C级B级B级
IEC 61643-1[jm,的选择IEC 61643-1/Annex A (informative)Consideration for SPDs when Class I Tests are to be applied
IEC 61643-1[img的选择3-使用统计方法：统计显示，设备遭受200 kA直击雷的概率是极其微小的。 考虑下列参数，推导如下：·根据(IEC 61024-1-1)., 在最严重的情况，大型高大建筑 2A4₀)-1=- m² 0kA 直击雷的概率为1%·在欧洲，平均雷电密度 (N)=1 次/年/km².则根据 IEC 61024-1-1,该建筑物遭受200 kA直击雷的概率=N₂ ×A₆x1%=1x5000x10-6x0.01=5010-6次每年换言之，20,000年一次“200 kA” 的直击雷
技术对比交流电涌保护器
Multiple MOVs+GDTs with them adiscohhectorCITEL DS150VG
Multiple MOVs withtherm al disconnectorCITEL DS150E
Spark Gap
比较的判据：n 保护效率：· 提供最好的保护水平n 对网络的影响：· 应避免跟随电流n 失效模式：· 带失效指示，且失效安金
CITEL 电 涌 保 护交 流 电 涌 保 护
2CF
PART 3
1、IEC 及其他相关标准
n 过电压的防护设备n 过电压的防护n 低压电涌保护器n 低压电涌保护器的选择应用
相关标准n 雷电电磁脉冲的防护 n 电涌保护器的选择n 雷电的风险评估 n 交流网络的电涌
IEC 60364-5-534IEC 60364-4-443IEC 61643-1IEC 61643-12
61312-161312-36166262066
IEC 及其他相关标准
IECIECIECIEC
IEC 标 准n IEC 61643-1低压 SPD性能要求及实验方法n IEC61643-12低压电涌保护器的选择应用 . 交流配电系统的过电压· SPD 技 术.SPD 的安装· SPD 选 择.辅助装置.危险度分析.SPD 的协调
各国试验标准比较结论
IEC 61643-1Iim的选择Question: 如何选择 “Iim”?1- 根据 IEC61643-11 附录A (或图13 of IEC 61312-1): ·建议SPD 应能承受部分直击雷电流(10/350μs) 4.3% 的直击雷电流可能流经每相的SPD;·最严重的情况(200 kA), 每相的SPD可能承受Iimp=8.6kA 。 2-根据：·“如果无法(根据 IEC61312-1 或IEC61643-1-AnnexA) 确定Iimp, 则 iim 应不小于 12.5 kA
IEC 标准n IEC 60364-4-443· 由雷电或开关操作引起的过电压的保护· 给出了 SPD 应用的基本法则：。 “如果设备的供电来自架空线路，或供电系统包括架空线路，而
·过电压保护元件·给出了选择、安装 SPD 的方法：。In(8/20μs)>5kA, 每极 (Class 2 test)。Iimp(10/350μs)>12.5 kA,每 极(Class 1 test) 。U,<2.5kV, 对230/400M 网络。Uc的选择与配电系统的接线方式有关。推荐的接线总长度<0.5m*
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61
积
C
面
据(IE
接雷
根
的
IEC 61643-1Ijm,的选择4-根据现场运行经验·法国标准只要求正常的放电电流能力(20 kA-8/20μs), 多年运行，并未发生问题….·在法国，户外线路的电涌保护(最恶劣的情况)整定值为40 kA -8/20μs;·一项专门的研究表明，故障率为每700,000只0.025%:结论·I 最小值应为12.5kA 每极·CITEL 的首级SPD Iimp=15 k&·I: 选值过高，不但无实际意义。增加成本，且其技 :术存在缺陷
且年雷电日Nk>25 (或N₈>2.24 则必须据供过电压保护”n IEC 60364-5-534
IEC 标准对参数的定义n 标称放电电流： I(Class I and II)试验循环：8/20μs,15 次冲击典型参数：1 .5-2 .5-5- 10- 15-20kAn 最大放电电流：Imax(Class II)试验循环：0 . 1- 0 . 25- 0 . 5- 0 . 75,1xImax(8/20μs 波形)典型参数：3-5- 10-20-40 kAn 脉冲放电电流 ：Iimp(Class I)试验循环：0 . 1- 0 . 25- 0 . 5- 0 . 75,1xImx (10/350 μs波形)典型参数： 1-2-5-10-20 kAn 保护电平(残压): U 。(Class I and II)I, 时的残压典型参数： … . 0 . 8- 0 . 9- 1- 1 . 2- 1 . 5- 2- 2 . 5 … .kVn 最高工作电压： U 。(Class I and I)SPD可以连续承受的交流电压n 短路容量： I。(Class I and II)必须大于相应配电系统的短路容量典型参数： 1.5-3-….-10 -25 kA(50Hz)
各国试验标准比较
*future version 2002=Test 10/350 at 10 kA *新版2002=10/350μs, 10kA测试
类型国际法国 德国美国 英国A
nnnnnn
n 各国标准基本相同n 主要差别： I 级试验(10/350μs)n “开放的”标准，所以在I 选择上有些混淆或困难
No
No
No
Y es
安装要求
特别要求
标准方式
标准方式
标准方式
技术比较
技术比较“Class1” 产品结论：1-I;mp=1 5 kA是合理的：-根据标准-根据实际风险分析-实际运行经验2-非间隙技术是较好的技术：-足够的放电电流水平-更好的保护水平-无跟随电流，不会对系统造成负面影响
4、 设计要点、 参数选择及多级保护
2、产品试验等级和J 的选择
n I 级试验：· 针对直击雷防护系统中使用的SPD, 即雷电可能直接影响设备的场合.· 试验波形10/350 μsn II 级试验：· 针对电气设备入端、或内部使用的 SPD· 试验波形8/20μsn III 级试验：· 具体循环与 II 试验略有区别· 试验波形混合波形
Iimp
>50 kA
>35 kA
>15 kA
>15 kA
响应时间
Tr
>100 ns
>100 ns
<25 ns
<100 ns
漏电流
If
<<0.1 m A
<<0.1 m A
<1 mA
<<0.1 m A
跟随电流
有
有
无
无
最大短路电流
<50 kA
<3 kA
无关
无关
失效模式指示
无
无
有
有
Realistic failure test
3、 现有技术及其比较
技术对比交流电涌保护器n当今市场应用的技术：n金属氧化物压敏电阻 (MOV)(2 级试验)n放电间隙技术 (1级试验)n多片MOV并联(1级、2级试验)n多片MOVs+GDTs(1 级、 2级试验)
C oordinationdavicaMOV with therm al disconnectorCITEL DS40
技术对比 保护水平
Realdual Voltage M
2000
s000
s000
1000
0%
技术比较跟随电流产生跟随电流的后果—·造成熔断器或断路器的误脱扣·需要采取特别措施，吸收释放的热气·与SPD配套的熔断器必须精心选择，大于系统的短路容量I。
技术比较失效模式g 元件的老化：g 压敏电阻型内部有热脱扣装置g 空气间隙无指示g 短路时：两种技术都采用外部熔断器/断路器g 破坏性试验：《冲击失效模式试验》(IEC61643-1 建议稿) g SPD通电，脉冲电流冲击试验：多次Iip (或 I) 冲击，直至SPD被破坏 要求破坏可控DS150VG: 唯一能通过该试验的产品
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Protecte
SPDs Installation following Protection Zones (IEC 61312-1)