低压配电系统中电涌保护器SPD的选择及安装

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本站点击数：1004更新时间：2008-1-3

低压配电系统中电涌保护器的选择及安装

近年来，随着现代化水平的不断提高，民用建筑物内安装的电子信息设备和计算机设备越来越多，电子信息设备一般工作电压较低，耐压水平也很低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，因此设有信息系统设备的民用建筑物，除应考虑防直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲的防护措施。建立完善的雷电浪涌过电压保护措施是电气工程设计的重要组成部分，为此本文提出了在实际工程中，如何根据被保护建筑物的特点选择电涌保护器，如何根据低压电源系统的不同形式安装电涌保护器及有关的注意事项。可供工程设计人员实际应用中参考。

1．电涌保护器（英文缩写为SPD，以下简称SPD）的分类

（1）开关型SPD，又称雷电流避雷器，这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但一旦响应电压电涌时其阻抗就突变为低值，用作这种非线性装置的常见例子有放电间隙，气体放电管，闸流晶体管（可控硅）及三端双向可控硅开关。这类SPD有时称为克罗巴型SPD。

（2）限压型SPD，这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但随着电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，用作这类非线性组件的例子是压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时称为箝压型SPD。

（3）联合型SPD，这种SPD由电压开关型部件和限压型部件联合组装在一起，根据二者的联合参数和应用电压特性可组合装成具有电压开关﹑限压或这两种特性兼有的联合型SPD。

2．SPD的主要性能、指标

（1）最大持续运行电压Uc：

可以持续施加于电涌保护器的最大交流有效值电压或最大直流电压，等于电涌保护器的额定电压。

（2）冲击电流Iimp：

用于电源的第一级保护SPD，反映了SPD的耐直击雷能力（采用μs波形）。

包括幅值电流Ipeak和电荷Q，其值可根据建筑物防雷等级和进入建筑物的各种设施（导电物、电力线、通讯线等）进行分流计算。

（3）标称放电电流In：

流过SPD的μs电流波的峰值电流，用于对SPD做Ⅱ级分类实验或做Ⅰ级分类实验的预处理。对于Ⅰ级分类实验In不小于15 KA，对于Ⅱ级分类实验In不小于5KA。

（4）保护电压水平Up:

在标称放电电流（In）下的残压，又称SPD的最大钳压，对于电源保护器而言，可分为一、二、三、四级保护，保护级别决定其安装位置，在信息系统中保护级别需与被保护系统和设备的耐压能力相匹配。

3．电涌保护器SPD的主要性能、指标的确定

3.1最大持续运行电压Uc的选择：

选择三相系统中的电涌保护器时，其最大持续运行电压Uc应符合表1规定：

表1 SPD的持续运行电压Uc

电涌保护器接于配电网络的系统特征

TT系统TN-C系统TN-S系统引出中性线的IT系统不引出中性线的IT系统每一相线和中性线间。

1.1 Uo NA

1.1 Uo

1.1 Uo NA

每一相线和PE线间。

1.1 Uo NA

1.1 Uo Uoa线电压a

中性线和PE线间Uoa NA Uoa Uoa NA

每一相线和PEN线间。NA

1.1 Uo NA NA NA

NA：

不适用注

1.Uo是指低压系统相线对中性线的标称电压,在系统中，Uo=220V。注

2.此表基于IEC61634-1修改版1。

a 这些值对应于最严重的故障状况,因而没有考虑10%的余量。

3.2 SPD的电压保护水平Up的选择：

最大电涌电压，即SPD的最大箝压（Up）加上其两端的引线的感应电压（UL）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相一致，即：

Up+UL ≤设备耐冲击过电压水平。无论对远处雷击,直接雷击或操作过电压,均不应大于表2中的Ⅱ类,即对于22电气装置Up值不应大于

2.5kV。采用接线形式2（注：

见本文第4部分）时,接于相线与PE线之间的SPD的总保护水平也应符合上述要求。

表2 220V/380V三相配电系统的各种设备绝缘耐冲击过电压额定值

设备位置电源处的设备配电线路和最后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类Ⅲ类Ⅱ类Ⅰ类

耐冲击电压额定值6 kV 4kV

2.5 kV

1.5 kV

注：

Ⅰ类-需要将瞬态电压限制到特定水平的设备；Ⅱ类-如家用电器、手提工具及类似负荷；Ⅲ类-如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座）及应用于工业设备和一些其他设备如永久接至固定装置的固定安装的电动机。Ⅳ类-如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。

3.3 SPD的雷击冲击电流Imp及标称放电电流I n的确定：

（1）在已具备防雷装置的情况下使用SPD防止直接雷击或在建筑物临近处被雷击引起的瞬态过电压时，应根据雷电防护区分区的原则选用I级试验、Ⅱ级试验、Ⅲ级试验的SPD。

确定SPD的雷击冲击电流Imp一般应进行分流计算（计算方法参见防雷规范条文说明第

6.4.7条）。当电流值计算无法确定时，其雷击冲击电流不应小于表3中所列指标。

表3 SPD的标称放电电流和雷击冲击电流

雷电防护分区交界面接在每一保护模式通路上的SPD 接在中性线和PE线之间的SPD 试验类别

三相系统单相系统

PZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区雷击冲击电流μs,

12.5kA 雷击冲击电流Imp10/350μs,50kA 雷击冲击电流μs,25kA I级分类试验

LPZ1区与LPZ2区标称放电电流μs,5kA 标称放电电流μs,20kA 标称放电电流μs,10kA Ⅱ级分类试验

LPZ2区与其后续防雷区标称放电电流μs,3kA 标称放电电流μs,12kA 标称放电电流μs,6kA Ⅲ级分类试验

注1：表中的雷击冲击电流Imp 值规定引自IEC60364-5-534：过电压保护器注2：表中的分类试验的定义见防雷规范附录八。

（2）在建筑物电气装置中使用SPD限制从电源系统传来的大气瞬态过电压（由间接的，远处的雷击引起的）和操作过电压时，可选用Ⅱ级分类试验的SPD及必要时加装Ⅲ级分类试验的SPD。符合Ⅱ级、Ⅲ级分类试验的SPD的标称放电电流I n不应小于表3中所列指标。

4．SPD在低压电源系统中的安装及接线

4.1装置的电源进线端或其附近装设SPD时，应在下面所列的各点之间装设：

（1）当在电源进线端，中性线与PE（保护线）直接相连或没有中性线时，接在每一线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。接线参见图1。

1-装置的电源；2-配电盘；3-总接地端或总接地连接带；4-电涌保护器（SPD）；5-电涌保护器的接地连接，5a或5b；6-需要保护的设备；7-PE线与N 线的连接带；F-保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA-本装置的接地电阻；RB-供电系统的接地电阻

图1 TN系统中的SPD安装

（2）当在电源进线端，中性线与PE（保护线）不直接相连时：