启栅防雷指南6电涌保护器SPD的

一、供电系统[依据IEC-4（EN-4)]的防雷分区的概念

为电气设备建立先进的雷击和电涌保护系统，是保障复杂的电气、电子设备无故障、无损害工作不可缺少的基本条件。对于所规定的防雷保护分区中雷击和电涌保护系统的SPD的要求，在IEC-5-53/A2(IEC64//CDV:）有相关规定。

作为建筑物固定装置的一部分使用的SPD，依据IEC-1(EN-11]，被划分为“I级”“II级”和“III级”SPD。根据他们所选的安装地点的不同，针对不同的要求和它的负载，分别进行测试。

第一级SPD的泄放能力的要求是最高的。主要用于雷击和电涌保护系统中LPZ0A~LPZ1及更高雷电保护区的保护，如下图所示。这些保护装置必须能够多次泄放波形为10/us的雷电冲击电流并保证其自身不会损坏。第1级SPD也被称为雷电流保护器,其主要任务是阻止具有破坏性的部分雷电冲击电流侵入到建筑物内的电气设备。

在LPZ0B到LPZ1以及更高雷电保护区的界面或是LPZ1到LPZ2以及更高的防雷保护区的界面，使用放电能力约为几十千安(8/20us波形)的第2级电涌保护器。

供电设备的雷击和电涌保护系统的最后一环是对终端设备的保护(位于LPZ2~LPZ3以及更高防雷分区）。第3级保护(终端保护）主要是防止供电系统中线间剩余电涌(如L-N之间的电涌）和各种操作过电压。雷击和电涌器的不同功能、布置以及要求见下表。

1、SPD的技术特性：

最大持续运行电压Uc

最大持续运行电压（旧：额定电压）是在工作状态下，施加于电涌保护器两端允许的最大电压均方根值（rms）。该值是电涌保护器处于所定义的非导通状态时的最大电压，电涌保护器响应并泄放雷电流后，应能恢复此状态。

Uc值应根据被保护系统的标称电压和相应的安装规范的要求选取(IEC-5-53/A2(IEC64//CDV:))。对于TN和TT系统，应考虑10%的电压波动，即/V系统的最大持续电压UC不能低于V。

雷电冲击电流Iimp

波形为10/us的冲击试验电流。其各项参数(峰值、电量、比能量）均模拟自然界雷击时产生的负载电流。

雷电冲击电流（10/us）应用于1级SPD测试。此类SPD必须能够多次泄放雷电冲击电流，且不会发生损坏。

标称放电电流In

标称放电电流In是流过SPD具有8/20us波形的电流峰值。用于2级试验的SPD分级以及1级，2级试验的SPD的预处理试验。

电压保护水平Up

在SPD接线端测得的最大电压峰值，表征SPD抑制电涌的能力。

根据SPD的类型，电压保护水平可通过一下各项试验来确定：

---------1.2/50us（%）时的雷电冲击跳火电压标；

---------称放电电流的残压(根据EN-11:Ures)。

根据IEC-1(EN-1)中描述的过电压类别选择适合现场环境的电涌保护器，注意:/V三相系统中要求的最小值为2.5kV仅适用于固定的电气设备;而用于终端电源保护的电涌保护器的电压保护水平则要远小于2.5KV。

IEC-5-53/A2(IEC64//CDV:）也规定用于保护/V低压用电设备的SPD的最小电压保护水平必须小于2.5KV;最小电压保护水平可以通过1级和2级SPD的能量协调来实现或直接使用复合型面电流/电涌保护器实现。

短路耐受能力

在电涌保护器的上游安装后备保护熔丝时，该电涌保护器能够控制的预期工频短路电流的值。

Uc时的续流遮断能力(lfi)

续流遮断能力也称为灭弧能力，在施加U_时，电涌保护器可自动遮断预期续流的均方根值(rms].

根据IEC-3(EN-3)和EC-5-53/A2(IEC64//CDV:)，SPD的续流抑制能力应与SPD安装现场的最大预期短路电流值相对应;对于短路电流非常大的配电系统，为了保护设备，必须选择相应的后备熔丝，以切断流过保护设备的工频续流。

根据IEC-5-53/A2(IEC64/CDV)和EN-11，当连接在中性线和PE线之间的SPD动作后，可能会出现工频续流例如:火花间隙)，其续流遮断能力必须满足lfiArms.

续流抑制能力(基于“1级”的火花间隙)

续流抑制是基于火花间隙的SPD的一项重要性能指标，它能大幅度地限制工频续流，使流过设备的实际电流比安装现场可能出现的短路电流明显减小。

高的续流抑制能力可以防止上游保护元件(例如:保险丝)由于工频续流电流过大而跳断。

工频续流的抑制能力是电气设备的可靠性中非常重要的参数之一，尤其是低电压保护水平的火花间隙型电涌保护器。

能量协调

为了确保各种类型SPD的选择性，各级SPD之间的能量配合至关重要。能量协调的基本原则的特征如下:每个保护等级只能泄放一定的干扰能量，该能量不能超出SPD设计时的规定值。如果出现更高的干扰能量，上级的SPD(例如“1级”SPD]必须能够迅迷泄放该雷电流，以减轻后级SPD的负担，从而避免其过载损坏。这种配合必须考虑到所有可能出现的干扰，如由开关产生的电涌、部分雷电流等。根据IEC-4(EN-4)制造商必须验证其SPD的能量协调性能。

暂态过电压（TOV）

暂态过电压TOV(TemporaryOverVoltage）这个属于用于描述中亚和电压电网故障引起的电流。

对于TN、TT系统中的L-N回路，当测量时间为5秒时:Utov=1.45xUo，(Uo表示相线对地的额定交流电压)。

对于/V系统，在L和N之间的SPD要考虑的TOV是Utov=.5V。

对于由于接地故障而在高压系统中产生的TOV，在TT系统的N-PE回路中，ms的时间内，需要考虑的哲态过电压值为:Utov=1V。在IEC5-53/A2(IEC64//CDV:）要求安装在低压用电设备的SPD必须县备TOV耐受能力。

2、SPD在各种系统中的应用：

保护人身安全的措施比电涌保护更为重要。由于这两种措施与供电系统的组网方式和由此选择的浪涌保护器(SPD）直接相关，下文描述TN、TT和IT系统以及各种SPD的使用。流经人体的电流可能对人体造成危害，因此每个电气装置都要求有防止有害电流通过人体的保护措施。对正常工作状态下带电部分应进行绝缘、覆盖、铠装保护，或其它防止触电危险的措施。这种保护措施称为“正常条件下的电击防护”。此外，也不允许由于绝缘失效、电压转移到其它金属构件(如电力设备的外壳）等故障引起的人体触电危险。这种在发生故障的情况下，可能由于接触到设备外壳或外露导电部分的保护措施称为“故障条件下的电击防护”。

一般来说，长时间允许的接触电压极限值UL:交流电压在50V以内，直流电压在V以内。

在电路中包括插座、长时间在运行状态下手持使用的一类设备等，在故障情况下可能出现较高的接触电压必须在0.4秒内自动断开。对于其它的电路，则须在5秒内自动断开。

目前，主要有以下三种基本类型的配电系统:TN系统、TT系统以及IT系统。字母的含义如下解释:

----第一个字母描述电气装置的供电电源的接地情况:

T：电源一点直接接地(通常是变压器的中性点);

I：所有带电部分和大地绝缘(通常指变压器中性点），或电源的一点通过阻抗接地。

-----第二个字母描述电气装置的设备外壳的接地情况：

T：设备外壳直接接地，该接地与电源的接地无关。

N：电气设备的外壳接地与电源地共用。

-----后续字母描述电气装置的设备外壳的接地情况：

S：中性线和保护线分开。

C：中性线和保护线何用（一条导线）

因此，TN系统可进一步细分为三种接线方式：

TN-S系统、TN-C系统以及TN-C-S系统。

安装在各种系统中的保护装置有:

-----过电流保护装置，

-----剩余电流(漏电流)保护装置，

-----绝缘监视装置，

-----故障电压动作保护装置(特殊情况)。

如上所述，保护装置必须与系统的结构类型相匹配。基本配置如下.

TN系统

----过电流保护装置

----剩余电流(漏电流)保护装置。

TT系统

----过电流保护装置

----剩余电流(漏电流)保护装置

----故障电压动作保护装置(特殊情况。

IT系统

----过电流保护装置

----剩余电流(漏电流保护装置

----绝缘监视装置

这些装置在建立供电系统时保护人身安全是最为重要的。而其它保护措施,如保护电力系统及其设备的雷击和电涌保护，相对于在考虑范围内的防止间接触电危险的系统配置与保护装置的接地保护措施而言是次要的,当然,也不能忽略雷击和电涌保护措施;SPD出现故障的情况即使很少发生,但也应该加以考虑,这具有特别重要的意义，因为电涌保护装置总是对保护接地而言的。