浪涌保护器SPD的选择和使用

浪涌保护器（浪涌保护器（SPD）选择和使用规范选择和使用规范向石IEC/TC81/WG3中国专家Emial:雷击类型、损害和损失类型雷击类型、损害和损失类型建筑物建筑物公共设施公共设施雷击点雷击点损害损害来源来源损害损害类型类型损失类型损失类型损害损害类型类型损失损失类型类型S1D1D2D3L1，L4bL1，L2，L3，L4L1，L2，L4D2D3S2D3L1a，L2，L4S3D1D2D3L1，L4aL1，L2，L3，L4L1a，L2，L4D2D3L2，L4L2，L4S4D3L1a，L2，L4D3L2，L4L2L2，L4L4 L2L2，L4L4根据雷击点位置划分的损害来源根据雷击点位置划分的损害来源损害类型D1：接触和跨步电压导致的人员伤亡（人和牲畜）；D2：实体损害；D3：过电压导致的电气和电子系统的失效。损失类型L1：生命损失；L2：向大众服务的公共设施的损失；L3：文化遗产损失；L4：经济损失。雷电防护系统外部防雷接闪器引下线接地装置内部防雷等电位连接防闪络措施电涌保护器屏蔽（法拉弟笼）综合防雷系统相关标准相关标准GB50174-2008电子信息系统机房设计规范GB50057-200X建筑物防雷设计规范GB/T21714.4-2008雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统GB16895.22-2004建筑物电气装置第534节：SPDGB/T18802.12-2006低压配电系统的SPD第12部分：选择和使用原则QT/T10.3-2007SPD第3部分：在电子系统信号网络中的选择和使用原则在建筑物人口处的等电位连接在建筑物人口处的等电位连接GasGasZTank Pipe Cathodically ProtectedFoundation Earth ElectrodeLightning Protection Equipotential BondingEBBEBBExternal Lightning ProtectionPSCZWater组成 SPD 的元件Components/元器件Arc Choppingspark gapArc Chopping火花隙火花隙gas-filledsurge arrester充气放电器充气放电器VDR压敏电阻压敏电阻suppressordiode抑制二极管抑制二极管TT 019 CN 18.11.98SPD元件标准GB/T18802.311-2007气体放电管GDTGB/T18802.321-2007雪崩二极管ABDGB/T18802.311-2007压敏电阻MOVGB/T18802.311-2007晶闸管TSS放电间隙Spark-gapSG SPD 定义电涌保护器目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件，它至少含有一非线性元件。电源SPD连接到低压配电系统的SPD。电信SPD连接到电信和信号网络的SPD。适用电压：直流1500V交流1000V（rms）（50Hz）低压配电系统用 SPD 分类T1（I级分类试验）用标称放电电流In、1.2/50s冲击电压和10/350s冲击电流Iimp做的试验，对应为电压开关型SPDT2（级分类试验）用标称放电电流In、1.2/50s冲击电压和8/20s最大放电电流Imax做的试验，对应为限压型SPD。T3（级分类试验）用混合波（1.2/50s和8/20s）做的试验，对应为组合型SPD。电信信号网络用SPD分类分类 分类分类小类别小类别开路电压开路电压短路电流短路电流非常低的上升速率ACA11kV0.1100kV/s10A0.12A/s1000s（持续时间）A2由交流负载试验的规定决定低上升速率B11kV(10/1000)100A(10/1000)B21kV至4kV(10/700）25至100A（5/300）B31kV(100V/s）10至100A(10/1000)快上升速率C10.5至1kV(1.2/50）0.25至1kA（8/20）C22至10kV(1.2/50）1至5kA(8/20）C31kV(1kV/s）10至100A(10/1000)高能量D11kV0.5至2.5kA(10/350)D21kV0.6至2kA(10/250)建筑物防雷设计规范第6.4.4条SPD必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大钳压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。使用安装SPD的三项基本要求安装SPD之后，在无电涌发生时，SPD不应对电气（电子）系统正常运行产生影响。安装SPD之后，在有电涌发生的情况下，SPD能承受预期通过的雷电流而不损坏，并能箝制电涌电压和分走电涌电流在电涌电流通过后，SPD应迅速恢复高阻状态，切断工频续流。Uc最大持续运行电压可以持续加在SPD上而不导致SPD动作的最大交流电压（rms）或直流电压为SPD的动作阈值，也是SPD的额定电压值。GB 50057-94（2000年版）年版）规规 定定 GB50057给给定定值值与与IEC给给出出的的系系数数值值相相比比偏偏大大，原原因因是是考考虑虑我我国国供供电电系系统统的的电电压压偏偏差差较较大大，适适当当增增加加了了系系数数值，给定值为：值，给定值为：TT系统中系统中 SPD安装在剩余电流保护器的负荷侧安装在剩余电流保护器的负荷侧 Uc1.55Uo SPD安装在剩余电流保护器的电源侧安装在剩余电流保护器的电源侧 Uc1.15Uo TN系统中系统中 Uc1.15U o IT系统中系统中 Uc1.15U （U为线间电压，为线间电压，U=3 Uo）Uc（电信和信号中SPD）原则上Uc1.2Un通信类型Un（V）Uc（V）DDN/X256或406018或80ISDN4080百兆以太网56.5RS2321218视频线66.5现场控制线2429I 放电电流放电电流SPD必须能承受通过它们的电流必须能承受通过它们的电流 级级SPD Iimp冲击电流（冲击电流（10/350）、级级SPD SPD I In n标称放电电流标称放电电流（8/20）Iimpimp（冲击电流）方法一：按GB50057中雷电流分配计算方法二：按GB16895.22中S1和S2的规定选取外部防雷装置外部防雷装置进入建筑物的进入建筑物的各服务性管线各服务性管线等电位连接带等电位连接带ii建筑物建筑物100%50%50%接地装置接地装置iiiiis雷电流在建筑物内的分配雷电流在建筑物内的分配SPD Iimp值计算值计算条件：一属第二类防雷建筑物，引入水管、电力线和信息线。电力线为TN-C-S，需安3台SPD：150kA/2=75kA（LPS分流）75kA/3=25kA（入户三线分流）25kA/3=8.3kA（三个SPD）Iimp为8.3kA（10/350s）在LPZ0LPZ1区的MB处，SPD1：UC：1.15UO、1.55UO或1.15UUP2.5kVIimp12.5kA（级），适用于S1和S2及S3和S4中架空线为木杆In5kA（级），适用于S3和S4中架空线为金属杆可不装：S3和S4型中金属杆（25d/a）、埋地引入（l2）电源电源SPD1的选择的选择电信及信号网络中电信及信号网络中SPD1选择选择瞬态源瞬态源对建筑物的直接对建筑物的直接雷击雷击（S1S1）对建筑物附近对建筑物附近的雷击的雷击（S2S2）对连接线路对连接线路的雷击的雷击（S3S3）对连接线路对连接线路附近的雷击附近的雷击（S4S4）b b 交流的交流的影响影响耦合电阻性（1）感应（2）感应a（2）电阻性（1，5）感应（3）电阻性（4）电压波形（s）1.2/501.2/5010/70050/60Hz电流波形（s）10/3508/208/2010/350d，10/2505/300优选的测试类别CD1C2 C2D1，D2 B2A2在各在各LPZ交界处交界处SPD选择选择防雷区防雷区LPZ 0/1LPZ 0/1LPZ 1/2LPZ 1/2LPZ 2/3LPZ 2/3电涌值范围10/350s10/250s0.5-2.5kA1.2/50s8/20s0.5-10kA0.25-5kA0.5-1kV0.25-0.5kA10/700s5/300s4kV100A0.5-4kV25-100ASPDs的要求（引自QX10.1表15）SPD（j）*D1，D2B2与建筑物外部无电阻性连接SPD（k）*C2/B2SPD（i）*C1*SPD（j，k，i），见图2、图3。注：LPZ2/3栏下电涌值范围包括了典型的最低耐受能力要求并可安装于信息技术设备内部。图图2 SPD2 SPD安装在防雷区交界处的配置示例安装在防雷区交界处的配置示例 SPD安装级数两种观点安装级数两种观点两种相反的观点因SPD后期工作量大，不维护比不装SPD的危害更大，一般情况下住宅不宜安装SPD电源上安4级（或3、2级）SPD信息线上安3级（或2、1级）SPD是否需要是否需要SPD2如果Up1k0.8UW，除了SPDNo.1还应该安装SPDNo.2（Up20.8UW）。Eq是电压耐受能力为UW的设备，如IEC60664-1中所定义。k是考虑到可能的振荡得出的系数（1k2，见6.1.2）。图图4 是否需要附加保护的图例是否需要附加保护的图例IEC345/02EqUwUp2No.2Up1No.1SPDSPD 需加需加SPD2、SPD3的条件的条件UP0.8UWSPD与受保护设备距离太长建筑物内有雷击放电和内部干扰源产生的电磁感应场Up 电压保护水平电压保护水平 由生产厂提供的一个表征由生产厂提供的一个表征SPD限制电压限制电压的性能参数。的性能参数。Up 设备的耐受电压设备的耐受电压UW Up UcUp 的选择的选择电气装置标称电压电气装置标称电压/V 各种设备额定耐冲击电压值各种设备额定耐冲击电压值/KV 三相系统三相系统 带中性点的带中性点的单相系统单相系统 电气装置电源电气装置电源进线端的设备进线端的设备 配电装置和末配电装置和末级电路设备级电路设备 用电器具用电器具 特殊需要特殊需要保护设备保护设备 耐冲击过电压类别耐冲击过电压类别 IV III II I 120240 4 2.5 1.5 0.8 220/380 6 4 2.5 1.5 注：注：I类类 需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；II类类 如家用电器、手提电工工具或类似负荷；如家用电器、手提电工工具或类似负荷；类类 如配电盘、断路器、包括电缆、母线、分线盒、开关、插座等如配电盘、断路器、包括电缆、母线、分线盒、开关、插座等的布线系统，以及应用于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机的布线系统，以及应用于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机等的一些其它设备；等的一些其它设备；IV类类 如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。Insulation coordination Insulation coordination 绝缘区域协调绝缘区域协调acc.to DIN VDE 0110 part 1acc.to DIN VDE 0110 part 1主配电主配电6 kV6 kV二次配电二次配电4 kV4 kV2,5 kV2,5 kV用电器用电器1,5 kV1,5 kV绝缘区域的抗冲击电压强度绝缘区域的抗冲击电压强度kWhZL1L2L3PEN雷击放电器雷击放电器过电压放电器过电压放电器仪器保护仪器保护SPD在在TN-C-S系统中安装系统中安装TN-C-S-System电力公司电力公司主配电主配电二次配电二次配电用电器用电器L1L2L3NPE仪器保护仪器保护FLASHTRABVALVETRABSPD在在TN-S系统中安装系统中安装L1L2L3NPE主配电主配电二次配电二次配电用电器用电器RCD protection switchTN-S-SystemFLASHTRABVALVETRAB电力公司电力公司仪器保护仪器保护SPD在在TT系统中安装系统中安装（3+1形式）形式）供电系统供电系统主配电主配电二次配电二次配电用电器用电器L1L2L3NPEFLASHTRAB仪器保护仪器保护VALVETRABFi-SchutzschalterVAL-MSVAL-MSF-MS 12-TTFLT 100-TTFLT 25-400FLT 60-400SPD在在IT系统中安装系统中安装电力公司电力公司主配电主配电二次配电二次配电用电器用电器L1L2L3PEFLASHTRAB仪器保护仪器保护带有绝缘监测装置的带有绝缘监测装置的IT-SystemIT-SystemZ VALVETRABSPD在在TT中安装中安装电涌保护器（电涌保护器（SPD）安装在）安装在TT系统中剩余电流系统中剩余电流保护器（保护器（RCD）的负荷侧）的负荷侧电涌保护电涌保护 器器接于接于电涌保护器安装点的系统型式电涌保护器安装点的系统型式TT系统系统 TN-C系统系统 TN-S系统系统 引出中性线的引出中性线的IT系统系统 不引出不引出中性线中性线的的IT系系统统 装设依据装设依据 装设依据装设依据 装设依据装设依据 接线接线形式形式1 接线接线形式形式2 接线接线形式形式1 接线接线形式形式2 接线接线形式形式1 接线接线形式形式2每一相线和每一相线和中性线间中性线间+不适用不适用+不适用不适用每一相线和每一相线和PE线间线间 不适用不适用不适用不适用 不适用不适用 不适用不适用 中性线和中性线和PE线间线间 不适用不适用 不适用不适用每一相线和每一相线和PEN线间线间不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用不适用相线间相线间（L-L间）间）+按系统特征确定的电涌保护器的连接形式按系统特征确定的电涌保护器的连接形式 接线形式2的要求三相系统中：L-N为12.5kA时N-PE为50kA（Iimp）单相系统中：L-N为12.5kA时N-PE为25kA（Iimp）同样In值也要求为4倍或2倍Up需考虑SPD串连后的值之和SPD和和RCD的组合的组合 重点保证供电连续性重点保证供电连续性 PDSPDE/1SPD和和RCD的组合的组合 重点保证保护连续性重点保证保护连续性PDSPDE/1SPD和和RCD的组合的组合供电连续性和保护连续性的结合供电连续性和保护连续性的结合E/1PD1SPD1PD2SPD2凯文接线方式凯文接线方式b b0.5m 总接地端子或保护母线总接地端子或保护母线 电涌保护器（电涌保护器（SPD）安装在或靠近电气）安装在或靠近电气装置电源进线端的示例装置电源进线端的示例 SPDE/1避免二次污染的方式避免二次污染的方式Separate line conduit to minimizeinterference signals谢谢 谢谢