《交流电涌保护》PPT课件.ppt

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1、1交 流 电 涌 保 护 PART 3 2 1、 IEC 及 其 他 相 关 标 准 3 IEC 及 其 他 相 关 标 准n 过 电 压 的 防 护 设 备 IEC 60364-5-534 n 过 电 压 的 防 护 IEC 60364-4-443n 低 压 电 涌 保 护 器 IEC 61643-1n 低 压 电 涌 保 护 器 的 选 择 应 用 IEC 61643-12相 关 标 准n 雷 电 电 磁 脉 冲 的 防 护 IEC 61312-1n 电 涌 保 护 器 的 选 择 IEC 61312-3 n 雷 电 的 风 险 评 估 IEC 61662n 交 流 网 络 的 电 涌 I

2、EC 62066 4 IEC 标 准n IEC 61643-1低 压 SPD性 能 要 求 及 实 验 方 法n IEC 61643-12低 压 电 涌 保 护 器 的 选 择 应 用 n 交 流 配 电 系 统 的 过 电 压n SPD 技 术n SPD 的 安 装n SPD 选 择n 辅 助 装 置n 危 险 度 分 析n SPD 的 协 调 5 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 :n “如 果 设 备 的 供 电 来 自 架 空 线 路 ， 或 供 电 系 统 包 括 架

3、 空 线 路 ， 而 且年 雷 电 日 Nk 25 (或 Ng 2.24), 则 必 须 提 供 过 电 压 保 护 ”n IEC 60364-5-534 过 电 压 保 护 元 件 给 出 了 选 择 、 安 装 SPD 的 方 法 : n In (8/20s) 5 kA， 每 极 (Class 2 test)n Iimp (10/350s) 12.5 kA， 每 极 (Class 1 test)n Up 2.5 kV， 对 230/400 V 网 络 n Uc的 选 择 与 配 电 系 统 的 接 线 方 式 有 关n 推 荐 的 接 线 总 长 度 增 强 型 主 级 次 级(LPS)n

4、 国 际 I级 II 级 II / III 级n 法 国 增 加 Imax 标 准 产 品 降 低 Imaxn 德 国 B 级 C 级 D 级n 美 国 C 级 B 级 A 级n 英 国 C 级 B 级 A 级标 准 比 较 11* future version 2002 = Test 10/350 at 10 kA 各 国 试 验 标 准 比 较类 型 增 强 型 主 级 次 级n 国 际 Iimp (10/350) In (8/20) Uoc (1.2/50-8/20)Iimp 12.5 kA In 5 kA Isc=10 kA maxn 法 国 In20 kA In5 kA -n 德 国

5、 10/350 s In = 5 kA In = 1.5 kA0.5-50 kAn 美 国 10 kA* 3 kA 500 A n 英 国 10 kA 3 kA 500 A* 新 版 2002 = 10/350 s ， 10 kA测 试 12 n 各 国 标 准 基 本 相 同n 主 要 差 别 ： I 级 试 验 (10/350s)n “ 开 放 的 ” 标 准 ， 所 以 在 Iimp 选 择 上 有 些 混 淆 或 困 难各 国 试 验 标 准 比 较结 论 13 Iimp的 选 择Question： 如 何 选 择 “ Iimp” ?1- 根 据 IEC 61643-11 附 录 A

6、(或 图 13 of IEC 61312-1)： 建 议 SPD 应 能 承 受 部 分 直 击 雷 电 流 (10/350s)： 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 = 8.6 kA。2- 根 据 IEC 60364-5-534.2.3.4： “如 果 无 法 （ 根 据 IEC61312-1或 IEC 61643-1-Annex A） 确 定 I imp， 则 Iimp应 不 小 于 12.5 kA 14 Bonding BarElectric power line

7、Ring Earth ElectrodeMetallicwaterpipeEarth MetallicgaspipeSPD17%17%50% 17%4.3%IEC 61643-1 / Annex A (informative)Consideration for SPDs when Class I Tests are to be appliedIimp的 选 择 15 Iimp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-

8、1).， 在 最 严 重 的 情 况 ， 大 型 高 大 建筑 的 接 雷 面 积 (Ae) = 5000m 根 据 (IEC 61024-1-1)， 200 kA直 击 雷 的 概 率 为 1% 在 欧 洲 ， 平 均 雷 电 密 度 (Ng) = 1 次 /年 /km.则 根 据 IEC 61024-1-1， 该 建 筑 物 遭 受 200 kA直 击 雷 的 概 率 = N g x Ae x 1% = 1 x 5000 x 10-6 x 0.01 = 50 10-6 次 每 年 换 言 之 ， 20， 000年 一 次 “200 kA”的 直 击 雷 ! 16 4- 根 据 现 场 运

9、行 经 验 法 国 标 准 只 要 求 正 常 的 放 电 电 流 能 力 (20 kA-8/20s)， 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 - 8/20s； 一 项 专 门 的 研 究 表 明 ， 故 障 率 为 每 700,000只 0.025% Iimp的 选 择结 论 Iimp最 小 值 应 为 12.5kA 每 极 CITEL的 首 级 SPD Iimp=15 kA I imp选 值 过 高 ， 不 但 无 实 际 意 义 ， 增 加 成 本 ， 且 其 技术 存 在

10、 缺 陷 17 3、 现 有 技 术 及 其 比 较 18 技 术 对 比交 流 电 涌 保 护 器当 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 ） 19 MOV with thermal disconnector CITEL DS40 Multiple MOVs with thermal disconnector CITEL DS150E Multiple MOVs+GDTs

11、 with therma disconnector CITEL DS150VG Spark Gap Coordination device t t t 技 术 对 比交 流 电 涌 保 护 器 20 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 全技 术 对 比“ 1级 试 验 ” 交 流 电 涌 保 护 器 21 Comparison between SPD associations 0 200 400 600 800 1000 120

12、0 1400 1600 500 1000 2000 5000 10000 20000 50000 Discharge current 8/20 (A) Re sid ua l V olt ag e ( V) SparkGap / MOV 40 kA DS150E / MOV 40 kA DS150E DS150VG Blind zone : uncertain zone depending of the rise time of the incoming surge and of the quality of the decoupling Probability of surge curren

13、t parameters 100% 0% 技 术 对 比保 护 水 平 22 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 cc 技 术 比 较 跟 随 电 流 23 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 : 3 kV 3 kV 0.9 kV 0.6 kV 最 大 放 电 电 流 8

14、/20 Imax 100 kA 100 kA 140 kA 40 kA 最 大 脉 冲 放 电 电 流10/350 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 mA 0.1 mA 1 mA 0.1 mA 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 No No No Yes 安 装 要 求 特 别 要 求 标 准 方 式 标 准 方 式 标 准 方

15、 式 Red : Preferential values 25 “ Class 1” 产 品结 论 ： 1- Iimp = 15 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 26 4、 设 计 要 点 、 参 数 选 择 及 多 级 保 护 27 要 点 、 程 序n 危 险 度 分 析n SPD的 选 择n SPD的 安 装 位 置 n SPD

16、的 协 调n SPD的 连 结 28 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

17、安 装 电 涌 保 护 的 成 本 29 n 根 据 以 下 情 况 发 生 的 可能 性 ， 电 涌 保 护 可 以 分成 不 同 的 雷 电 防 护 区(LPZ) 直 接 雷 击 雷 电 流 核 暴 电 磁 脉 冲 LEMPn SPD必 须 安 装 在 不 同 防护 区 的 交 界 处 .n LPZ0 B 到 LPZ1间 安 装的 SPD必 须 有 承 受10/350s雷 电 流 的 能 力 IEC 61312-1 标 准 30 工 作 电 压 的 选 择最 大 工 作 电 压 Uc与 以 下 条 件 有 关 : Un (网 络 标 称 电 压 ) 网 络 结 构 (TT, TN or I

18、T) 电 网 质 量 、 电 压 稳 定 性 TOVs (暂 态 过 电 压 )发 生 的 几 率 例 如 n 230/400V TN系 统 高 质 量 电 网 Uc = 250 Vacn 230/400V TN系 统 电 网 质 量 差 Uc = 320 Vacn 230/400V IT系 统 - TOV (L/PE单 相 短 路 ) Uc = 440 Vac 31 放 电 电 流 的 选 择n Class1 SPD:有 直 击 雷 防 护 LPS (或 等 效 系 统 ) Iimp = 15 kA (10/350s)n Class2 SPD: 高 危 险 度 I max = 70 kA (

19、8/20s) 危 险 度 一 般 Imax = 40 kA (8/20s) 32 保 护 水 平 （ 残 压 ） 的 选 择保 护 水 平 （ 残 压 ） 应 尽 可 能 的 低 :n 对 230/400 V系 统 ， 底 于 2.5 kV (IEC 60364-5-535)n 低 于 设 备 的 冲 击 耐 压 水 平 4 kV (配 电 设 备 ) - Categorie III 2.5 kV (电 器 ) - Categorie II 1.5 kV (敏 感 电 器 ) - Categorie I 33协 调 电 感主 级 保 护 器 次 级 保 护 器 被 保 护 设 备 以 下 情

20、况 需 考 虑 协 调 或 多 级 保 护 方 案 : 非 常 敏 感 设 备 提 高 保 护 电 平 水 平 远 端 设 备 进 一 步 降 低 残 压 34 kV DistancePrimary SPD Equipmentto protected21.81.51.21 SPD的 协 调 、 多 级 保 护提 高 保 护 电 平 水 平 35 kV DistancePrimary SPD Secondary SPDEquipmentto protect 21.81.51.21SPD的 协 调 、 多 级 保 护提 高 保 护 电 平 水 平 36 SPD的 协 调 、 多 级 保 护减 小

21、震 荡 电 压 37 减 小 震 荡 电 压 38 4、 安 装 39 40n 为 降 低 连 线 上 的 压 降 : 必 须 减 小 接 线 长 度 增 加 导 线 的 面 积 几 乎 没 有 影 响 通 以 10 kA - 8/20s电 流 时 ，一 根 2 m 的 电 线 两 端 的 压 降可 达 :UR 20 VUL 2500 V 41 42 43 结 论 :为 提 供 有 效 的 电 涌 保 护 ， 电 涌 保 护 器 到 相 线 和 到 地 线的 长 度 必 须 尽 可 能 短 . IEC 60364-5-553: . 44 示 例 45 示 例 46 TT 系 统TN 系 统示 例 - 2种 不 同 的 系 统 结 构 形 式 - 差 模 保 护 （ 3+1）- 共 模 保 护 47 DS150 在 线 接 法= 共 模= 适 用 各 种 系 统= 安 装 紧 凑= 接 线 优 化 48 DS150 并 联 接 法= 共 模= 适 用 各 种 系 统= 与 电 流 负 荷 无 关 49 DS150+DS100EG3+1方 式 -在 线 接 法= 共 模 、 差 模 = TT 系 统= 安 装 紧 凑= 接 线 优 化 50 DS150+DS100EG3+1 方 式-并 联 接 法= 共 模 、 差 模= TT系 统 = 与 电 流 负 荷 无 关 51