电涌保护器基本知识与检测技术

低压配电系统的接地制式图
L1 L2 L3 外露导电部分 开路或接 PE L1 L3
图5 不配出中性线的IT系统
L1 L2 L3 N 外露导电部分 开路或接 PE L1 L2 L3 N
图6 配出中性线的IT 配出中性线的IT系统 IT系统
5.1.4 在低压配电系统中SPD最大持续工作电压UC应符合以下要求
第二字母
后续字母
配电系统中性线 设备的外露导电 中性线与保护线之间的关 对地关系 部分与配电系统 系 接地地的关系 T I T N 直接与 配电系 统的接 地点相 连 C 中性线 N与保 护线 PE合 并为 PEN S 中性线 N与保 护线 PE分 开 C-S 电源测 为PEN 线从某 一点分 开为N 及PE 线 直接接 不接地 独立配 或阻抗 电系统 地 接地 接地点 的直接 接地
3.常见参数 3.常见参数 Iimp、 In、 Imax、 Uc、 Up
3.常见参数 3.常见参数 3.1冲击电流 3.1冲击电流（ 冲击电流（Iimp）
由电流幅值Ipeak、电荷Q和单位能量W/R三个参数所限定。 Q（As）=0.5Ipeak（kA），W/R（kJ）=0.25[Ipeak（kA ）]2 这是用于Ⅰ级试验的SPD分类试验。其试验应根据动作负 载试验的程序进行。只要产生的电流波能满足上述公式就可 以。目前10/350μs波形符合这个要求。 一般在开关型SPD的产品标识中均注明其Iimp值，单位是 kA，波形为10/350μs。
F1 RCD 被 保 护 设 备
F2 RB SPD
Id
RA
5.1.6 在TT系统10KV小电阻接地电网中宜采用“3+1”保护模式的 SPD
10KV高压侧 L1 L2 L3 N 变 压 器
220V/380V低压侧 被 保 护 设 备
1、采用“4+0”保护模 式，容易致使SPD故障
1）小电阻接地，故障电流大； 2）在RB接地电阻上产生一个暂 态过电压； 3）此过电压往往超过千伏，将 致使限压型SPD启动； 4）过电压持续时间超过数百毫 秒，而限压型SPD只能承受微 秒级的过电压。
3.4最大持续工作电压 3.4最大持续工作电压（ 最大持续工作电压（Uc）
可以持续加在SPD上而不导致SPD动作的最大交 流电压有效值或直流电压，其值等于SPD的额定电 压。 U1mA=1.1× 2UC
这个电压也是表征实际使用时SPD在承受这个电压时不会 有漏流产生。一般我们使用的工频交流电有效值相对地是22 0V，相与相最大峰值电压大约是380V，那么我们可选择Uc =385V的阀片，这样就不会产生漏流了。
电涌保护器基本知识与检测技术
河北省气象局
李小龙
2018年1月
一、电涌保护器基本知识
1. 电涌保护器
电涌保护器 (Surge protection Device)是电子设备雷 电防护中不可缺少的一 种装置，过去常称为“ 避雷器”或“过电压保 护器”英文简写为SPD。
2.电源SPD工作原理
当电网由于雷击出现 瞬时脉冲电压时, 防雷器在纳秒内导通 ，将脉冲电压短路于地 泄放，后又恢复为高阻 状态，从而不影响用户 设备的供电。 设 备
3.3Ⅱ级试验的最大放电电流 3.3Ⅱ级试验的最大放电电流（ 级试验的最大放电电流（Imax）
流过SPD，具有8/20μs波形电流的峰值，其值按Ⅱ 级动作负载试验的程序进行。Imax ＞In。 目前市场上的SPD的Imax通常是In的23倍，也有不到2倍的，一般由厂家定。 通流容量通常是指Imax，在电信的行标中就有这样 的说法，如YD/T14292006《通信局（站）在用防雷系 统的技术要求和检测方法》。
二、电涌保护器检测技术
1.SPD检测必要性
1）电涌保护器(SPD)的作用与应用 SPD是内部防雷装置的重要组成部分，应用越来越广泛。 2）SPD在应用中存在问题 存在着选择不当 选择不当、安装不规范 选择不当 安装不规范等问题。 安装不规范 SPD运行期间，会因长时间工作或因处在恶劣环境中而老化， 也可能因受雷击电涌而引起性能下降、失效等故障。 因此需定期进行测试。如测试结果表明SPD劣化，或状态指示 SPD失效，应及时更换。
In(Iimp)、Up、Uc 、SPD之间的配合
传输速率、驻波比
5.1.3 检查(测)配电系统的接地型式
目的: 检查SPD的保护模式与配电系统的接 地型式是否相适应打基础
低压配电系统的接地型式
IEC规定 IEC规定， 规定，接地制式由两个字母表示， 接地制式由两个字母表示，必要时加后续字母
第一字母
• • • • • • • • SPD的选择 SPD的外观检查 SPD的安装工艺 SPD之间的连线要求 限压型SPD直流参考电压和泄漏电流的测试 SPD后备保护器的测试 SPD绝缘电阻的测试 SPD表面温度的测试
• SPD的测试项目
5 检查内容、要求及方法
5.1 SPD的选择
5.1.1 连接至低压配电系统SPD的选择应符合GB/T18802-12-2002的要求 （低压配电系统的电涌保护器 第12部分:选择与使用原则） 5.1.2 连接至电信及信号网络SPD的选择应符合IEC61643-22:2004的要求 （低压电涌保护器 第22部分:电信及信号网络电涌保护器 选择与使用原则）
TT系统不小于1.15 U0 IT系统（SPD安装在剩余电流保护器负荷侧） 不小于1.15 U（U为线间电压） TN系统不小于1.15 U0
U0为低压系统相线对中性线的标称电压，在 220/380V中U0=220V。 主要依据：GB50057-2010 附录J 电涌保护器
5.1.5 TT系统中“4+0”保护模式的SPD不应安装在剩余电流保护器的电源侧
3 检测有关术语和定义
1) 限压型SPD的直流参考电压U1mA 当限压型SPD上通过1mA直流电流时， 从其两端测得的电压值称为直流参考电压，也 称为压敏电压。 （日常称为启动电压）
3 检测有关术语和定义
2）泄漏电流Ile 除放电间隙外，限压型SPD在并联接 入电网后所通过的微安级电流。 通常用防雷元件测试仪所测试的漏电流 是指施加75%的标称启动电压Un时流过SPD的 电流。要注意这两种漏电流的区分。
F1 L1 L2 L3 N F2 故障电流 RB
被 保 护 设 备
RA
由于SPD连接在相线与地线之间， 当SPD以短路模式失效时，回路的 阻抗包括变压器内阻、导线电阻、 SPD导通电阻以及RB、RA两处的接 地电阻。在接地电阻过高时，会使 流经整个回路的短路电流太小，无 法使前级的空气开关或熔丝F2断开， 通常F1的耐流能力大于F2，所以也 无法使F1断开，这样，就使SPD上 的故障电流持续存在，容易引起 SPD燃烧。
TT系统中， 系统中，在剩余电流保护器的电源侧应安装“ 在剩余电流保护器的电源侧应安装“3+1” 保护模式的SPD。
TT系统中， 安装在剩余电流保护器的负荷侧 系统中， “4+0”保护模式的SPD应安装在剩余电流保护器的负荷侧
如“4+0”保护模式的SPD安装在TT系统中剩余电流保 护器(RCD)的电源侧， 的电源侧，则有可能破坏安全保护的连续性
3 检测有关术语和定义
保护模式（ modes of protection） SPD的保护元件可以连接在低压配电系统线路的相线 -相线、相线-中性线、相线-保护线、中性线-保护线之间及 多种方式同时连接。这些连接方式称为保护模式。 一般将SPD的保护元件连接在相线-保护线、中性线保护线之间的保护模式称为“4+0”保护模式（三相交流电） 和“2+0”保护模式（单相交流电），将SPD的保护元件连 接在相线-中性线、中性线-保护线之间的保护模式称为 “3+1”保护模式（三相交流电）和“1+1”保护模式（单 相交流电）。
“3+1” 和“4+0”保护模式接线方式 保护模式接线方式
F1 L1 L2 L3
被 保 护 设 备Байду номын сангаас
F2
L1 L2 L3 N
F1
被 保 护 设 备
F2 RB
N RB RA “3+1”保护模式接线方式
RA
“4+0”保护模式接线方式
4 检测项目
• SPD的检测分为SPD的检查和测试 • SPD的检查项目
静态试验
采用连续工作电压下电流对SPD进行检测， 检测其是否能正常工作，属于非破坏性，可恢复 性试验。 （新增课件）
2.检测依据规范
GB/T21431-2015 建筑物防雷装置检测技术规范 GB50057-2010 建筑物防雷设计规范 GB16895.22-2004 建筑物电气装置 第5-53部分： 电气设备的选择和安装 隔离、开关和控制设备，第 534节：过电压保护电器 GB18802.1-2002 低压配电系统的电涌保护器 第1 部分：性能要求和实验方法 GB/T18802.12-2006 低压配电系统的电涌保护器 第 12部分:选择与使用原则；
3.6 3.6插入损耗（ 插入损耗（信号电涌保护器参数） 信号电涌保护器参数）
在电气系统中：在给定频率下，连接到给定电源 系统的SPD的插入损耗定义为，电源线上紧靠SPD 接入点之后，在被试SPD接入前后的电压比，结果 用dB表示。 在电子系统中：由于在传输系统中插入一个SPD 所引起的损耗，它是在SPD插入前传递到后面的系 统部分的功率与SPD插入后传递到同一部分的功率 之比。插入损耗通常用dB表示。
3.2标称放电电流（ 标称放电电流（In）
流过SPD具有8/20μs波形的电流峰值，用于Ⅱ级试验的S PD分级以及Ⅰ级、Ⅱ级试验的SPD的预处理试验。 电源试品在做8/20μs波形冲击时，记录的残压值就是电流 峰值为In时的最大峰值电压。这个值也是表征限压型SPD泄 流的能力，残压值表征限压型SPD能保护的电压水平。 目前市场上的限压型SPD一般均在其标识中注明了In值， 单位是kA，波形为8/20μs。而相应的防雷国标中对于不同 部位应设置的SPD的In值也作了比较明确的规定。