施耐德官方培训-过电压防护与电涌保护器的选择应用
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综合防雷系统
外部防雷
接 闪 器 ︵ 杆 ︑ 带 ︑ 线 ︑ 网
内部防雷
引 下 线
接 地 装 置
屏 蔽
等 电 位 连 接
合 理 布 线
电 涌 保 护 器
在进行防雷设计时，不但要考虑防直接雷击，还要考虑防雷电电磁脉冲 和地电位反击等，因此必须进行综合防护，才能达到预期的防雷效果
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
D1 SPD 短路电流≥2kA(10/350us) D1 SPD 短路电流≥2kA(10/350us) B2 SPD 短路电流≥100A(5/300)
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
雷电现象 · 雷电流侵入途径
感应
侵入
反击
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
雷电防护 ·综合防雷系统
第五章 过电压防护与电涌保护器 的选择应用
过电压防护
1. 过电压的分类 2. 雷电现象与雷电防护 3. 电涌保护器
过电压 ·类型
Transient Overvoltage
Temporary Overvoltage at power frequency 暂时过电压
瞬态过电压
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
过电压被限制到设备绝缘耐冲击电压Uw以下
4 kV 过电压
Up < 1.5 kV
设备得到保护
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
电涌保护器 ·内部元件
元件 符号 U/I 特性曲线 响应时间 泄放容量 残压 泄漏电流 工频续流
雷电防护 ·防雷分区（LPZ）
网状笼（法拉第笼）
LPZ0A区：各物体都可能遭到直接雷击 和导走全部雷电流；电磁场强度没有 衰减。 LPZ0B区：各物体不可能遭到大于所选 滚球半径对应的雷电流直接雷击，电 磁场强度没有衰减。 LPZ1区：各物体不可能遭到直接雷击， 流经各导体的电流比LPZ0B区更小； 电磁场强度可能衰减。 LPZn+1后续防雷区：需要减小流入的电 流和电磁场强度时，应增设后续防雷 区。
理 想 元 件 稳 压 二 极 管 气 体 放 电 管 压 敏 电 阻
快
高
低
无
无
快
低
低
有
无
慢
很高
低
无
有
快
较高
Βιβλιοθήκη Baidu
较低
有
无
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
电涌保护器 ·工作原理
电涌保护器在正常状态下 电涌保护器在瞬态过电压发生时
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
电涌保护器的选择应用
1. 作用和工作原理 2. 选型原则 3. 后备保护装置
电涌保护器 ·限制大气过电压
未安装SPD
过电压超过设备绝缘耐冲击电压Uw
4 kV 过电压
设备未受保护
安装SPD
设备
高阻状态 低阻状态
设备
开路状态
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
泄放电涌电流 + 限制电涌电压
电涌保护器选择· 规范规定
● GB 50057-2010的规定
建筑物类型 外部防雷 装置 电源类SPD 入户处的总配电箱内 低压线全线铠装 电缆埋地敷设 装设了独 立的外部 防雷装置 第一类 低压线部分埋地 敷设 按照防雷击电磁脉冲的规定 确定是否安装 电缆与架空线连接处 T1 SPD Up≤2.5kV Iimp≥12.5kA 总配电箱 T1 SPD Up≤2.5kV Iimp≥12.5kA 线路采用钢筋混凝土杆的 架空线（应穿钢管埋地引 入，长度不小于 15 m） 室外线路全线埋地或架空 敷设（有屏蔽层） 信号类SPD 入户处的终端箱内 按照防雷击电磁脉冲的规定 确定是否安装 电缆与架空线连接处
雷电现象 ·雷击的分类
负电荷下降型
正电荷上升型
正电荷下降型
负电荷上升型
在平坦地区，下降型雷击居多 在山区，或者有大型突起物（高塔、工厂烟囱）的地方，易形成上升型雷击 在温带地区，90%的雷击属于负电荷下降型
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
雷电流属于高频（HF）脉冲电流，其频率可达1MHz
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
雷电现象 · 雷电的影响
热效应 引起火灾
电动力效应
导线断裂或机械变形
爆破效应
空气扩张造成爆炸，雷声
电压电涌
设备绝缘击穿
地电位升高
二次反击，损毁设备
过电压 ·瞬态过电压
由叠加到系统标称电压上的电压电涌引起
超快的瞬态现象
20 x Un
大气过电压
计量单位 = kV/ us
大气过电压是由雷击放电所引起
5 x Un
操作过电压
无论是大气过 电压，还是操 作过电压，都 有可能造成设 备的提前老化， 甚至直接损毁
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
雷电现象 ·雷电特征
超电流峰值概率 P (%)
95% 50%
雷电流峰值 I (kA)
7 33
梯度 S (kA/us)
9.1 24
持续时间 T (s)
0.001 0.01
放电次数 n
1 2
5%
85
65
1.1
6
* 数据来源：雷电防护委员会（IEC第81号技术委员会）
超过50%的雷电电流峰值超过33kA，而5%的雷电电流峰值甚至超过85kA，这 些雷电流释放的能量十分巨大
过电压 ·暂时过电压
表现为工频下系统电压的上升，一般可持续数秒 一般有以下几个因素引起： 相线和外露可导电部分或者相线和大地间的绝缘故障 中性线断裂 单相设备：230 V 400 V
iC65 + iMSU
破损的中压电缆落到了低压线路上
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外部防雷
接 闪 器 ︵ 杆 ︑ 带 ︑ 线 ︑ 网
内部防雷
引 下 线
接 地 装 置
屏 蔽
等 电 位 连 接
合 理 布 线
电 涌 保 护 器
在进行防雷设计时，不但要考虑防直接雷击，还要考虑防雷电电磁脉冲 和地电位反击等，因此必须进行综合防护，才能达到预期的防雷效果
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
D1 SPD 短路电流≥2kA(10/350us) D1 SPD 短路电流≥2kA(10/350us) B2 SPD 短路电流≥100A(5/300)
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雷电现象 · 雷电流侵入途径
感应
侵入
反击
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雷电防护 ·综合防雷系统
第五章 过电压防护与电涌保护器 的选择应用
过电压防护
1. 过电压的分类 2. 雷电现象与雷电防护 3. 电涌保护器
过电压 ·类型
Transient Overvoltage
Temporary Overvoltage at power frequency 暂时过电压
瞬态过电压
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
过电压被限制到设备绝缘耐冲击电压Uw以下
4 kV 过电压
Up < 1.5 kV
设备得到保护
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电涌保护器 ·内部元件
元件 符号 U/I 特性曲线 响应时间 泄放容量 残压 泄漏电流 工频续流
雷电防护 ·防雷分区（LPZ）
网状笼（法拉第笼）
LPZ0A区：各物体都可能遭到直接雷击 和导走全部雷电流；电磁场强度没有 衰减。 LPZ0B区：各物体不可能遭到大于所选 滚球半径对应的雷电流直接雷击，电 磁场强度没有衰减。 LPZ1区：各物体不可能遭到直接雷击， 流经各导体的电流比LPZ0B区更小； 电磁场强度可能衰减。 LPZn+1后续防雷区：需要减小流入的电 流和电磁场强度时，应增设后续防雷 区。
理 想 元 件 稳 压 二 极 管 气 体 放 电 管 压 敏 电 阻
快
高
低
无
无
快
低
低
有
无
慢
很高
低
无
有
快
较高
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较低
有
无
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电涌保护器 ·工作原理
电涌保护器在正常状态下 电涌保护器在瞬态过电压发生时
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
电涌保护器的选择应用
1. 作用和工作原理 2. 选型原则 3. 后备保护装置
电涌保护器 ·限制大气过电压
未安装SPD
过电压超过设备绝缘耐冲击电压Uw
4 kV 过电压
设备未受保护
安装SPD
设备
高阻状态 低阻状态
设备
开路状态
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
泄放电涌电流 + 限制电涌电压
电涌保护器选择· 规范规定
● GB 50057-2010的规定
建筑物类型 外部防雷 装置 电源类SPD 入户处的总配电箱内 低压线全线铠装 电缆埋地敷设 装设了独 立的外部 防雷装置 第一类 低压线部分埋地 敷设 按照防雷击电磁脉冲的规定 确定是否安装 电缆与架空线连接处 T1 SPD Up≤2.5kV Iimp≥12.5kA 总配电箱 T1 SPD Up≤2.5kV Iimp≥12.5kA 线路采用钢筋混凝土杆的 架空线（应穿钢管埋地引 入，长度不小于 15 m） 室外线路全线埋地或架空 敷设（有屏蔽层） 信号类SPD 入户处的终端箱内 按照防雷击电磁脉冲的规定 确定是否安装 电缆与架空线连接处
雷电现象 ·雷击的分类
负电荷下降型
正电荷上升型
正电荷下降型
负电荷上升型
在平坦地区，下降型雷击居多 在山区，或者有大型突起物（高塔、工厂烟囱）的地方，易形成上升型雷击 在温带地区，90%的雷击属于负电荷下降型
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雷电流属于高频（HF）脉冲电流，其频率可达1MHz
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503
雷电现象 · 雷电的影响
热效应 引起火灾
电动力效应
导线断裂或机械变形
爆破效应
空气扩张造成爆炸，雷声
电压电涌
设备绝缘击穿
地电位升高
二次反击，损毁设备
过电压 ·瞬态过电压
由叠加到系统标称电压上的电压电涌引起
超快的瞬态现象
20 x Un
大气过电压
计量单位 = kV/ us
大气过电压是由雷击放电所引起
5 x Un
操作过电压
无论是大气过 电压，还是操 作过电压，都 有可能造成设 备的提前老化， 甚至直接损毁
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雷电现象 ·雷电特征
超电流峰值概率 P (%)
95% 50%
雷电流峰值 I (kA)
7 33
梯度 S (kA/us)
9.1 24
持续时间 T (s)
0.001 0.01
放电次数 n
1 2
5%
85
65
1.1
6
* 数据来源：雷电防护委员会（IEC第81号技术委员会）
超过50%的雷电电流峰值超过33kA，而5%的雷电电流峰值甚至超过85kA，这 些雷电流释放的能量十分巨大
过电压 ·暂时过电压
表现为工频下系统电压的上升，一般可持续数秒 一般有以下几个因素引起： 相线和外露可导电部分或者相线和大地间的绝缘故障 中性线断裂 单相设备：230 V 400 V
iC65 + iMSU
破损的中压电缆落到了低压线路上
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503