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电涌保护器的选型
Release Date:2013-1-3 15:59:00 Hits:4568 From:
电涌保护器的选型
 
雷电灾害是一种人类目前还无法避免的自然灾害之一,电涌保护器(SPD)是抑制由雷电、电气系统操作或静电等所产生的冲击电压,电涌保护器是保护电子信息技术产品必不可少的器件。随着各种电子信息技术产品越来越多地渗入到社会和家庭生活的各个领域,电涌保护器(SPD)的使用范围日益扩大,市场需求量日益增长。
 
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010(2010年版)(以下简称《防雷规范》)提出了安装电涌保护器的相关要求,以保证建筑物免受雷电和浪涌的侵扰。
 
电涌保护器的选型就是指在不同的防雷区内,按照不同雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置,决定位于该区域内的电子设备采用何种电涌保护器,实现与共用接地体等电位联结。
 
 
1、最大放电电流
按照《防雷规范》规定,在LPZ0与LPZ1区的交界处应安装电涌保护器:
在电源引入的总配电箱处应装设Ⅰ级试验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于 2.5 kV。每一保护模式的冲击电流值,当无法确定时,冲击电流应取等于或大于 12.5 kA。
 
《防雷规范》第6.4.8条、第6.4.9条规定,在LPZ1区与LPZ2区(机房配电箱)安装的电涌保护器,其标称放电电流(额定放电电流)大于5kA,选用最大放电电流为40kA、标称放电电流为20kA的电涌保护器作为二级保护器是比较合适的。
 
纵观Dehn,OBO Betterman等欧洲著名公司,其产品目录上都没有出现60kA, 80kA 或120kA等规格的二级电涌保护器。
 
2、保护电压
  选择保护器合适的残压固然很重要,但当电源保护器安装在低压电网中时,我们更应该考虑系统的残压,即在考虑保护器残压的同时也要考虑到电涌保护器的安装方式对系统残压的影响,因雷电波在系统中的电流最大平均梯度不是在首次雷击,而是在后续雷击中,如按照《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》YD/T5098-2001中规定的模块式保护器的接线端子与相线和零线之间的连接线长度应小于0.5米,其接地线的长度应小于1米的要求,在低压柜中选择合适位置,使总连接线长度小于1.0米是有可能的。
在通信站中使用的一级电涌保护器的保护电压Up为4000V是不允许的,选择保护电压为2000V左右是合适的。
电源供电到各个机房配电箱、重要用电设备、楼层配电箱时,已经经过了线缆的多次延时、解藕作用,其波头时间将远大于10微秒,雷电流能量也经过多次分流衰减,能量将小于5000A,因此每根线路的电流最大平均梯度=5kA/2*30%/10 s=0.075kA/ s,因机房设备如服务器、计算机、交换矩阵等属于特殊保护设备,其耐冲击电压额定值为1500伏,此时,选择的电涌保护器的保护电压应小于1400伏,因此,二级电涌保护器的保护电压(在3-5kA下)小于1200伏是合适的。
 
3、最大连续工作电压Uc
根据《防雷规范》J.1.1条规定,在TN供电系统中其Uc最大大于1.15*220V=253伏,同时在第6.4.6条规定“在供电电压偏差超过10%以及谐波使电压幅值加大的场所,应根据具体情况对SPD提高持续耐压”,
 
电涌保护器取决于系统特征所要求的最大持续运行电压最小值
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I T系统
无中性线引出的 IT系统
每一相线与 中性线间

1.15 U0

不适用

1.15 U0

1.15 U0

不适用
每一相线与 PE线间

1.15 U0

不适用

1.15 U0

√3 U0
相间电压
中性线与PE线间
U0
不适用
U0
U0
不适用
每一相线与 PEN线间
不适用

1.15 U0

不适用
不适用
不适用
注:1标有①的值是故障下最坏的情况,所以不需计及 15 %的允许误差。
2 U0是低压系统相线对中性线的标称电压,即相电压 220 V。
3此表基于按 现行国家标准《低压配电系统的电涌保护器(SPD) 第1部分:性能要求和实验方法GB18802.1标准做过相关试验的电涌保护器产品。
 
目前欧洲主流的电涌保护器采用最大持续工作电压一级255V,二级是275V,而我国目前主要采用385V。 Uc采用高电压固然对提高电涌保护器的使用寿命有好处,但是却会提高残压,对产品的性能提高无益,在电网建设比较好的地区,可以采用最大持续运行电压Uc低一些的产品,以取得比较好的保护电压。
 
4、漏电流
根据GB18802.1《低压配电系统的电涌保护器(SPD) 第一部分:性能要求和测试方法》中第7.6.6条规定,一级和二级电涌保护器预处理对漏电流是否合格判定的标准是:再将试品连接至额定频率和最大持续工作电压Uc的电源,测量流过试品的电流,其阻性分量不应超过1mA。
 
电压限制型的电涌保护器长期在电压的作用下不可避免的会发生劣化,劣化导致漏电电流的增大,而漏电流又是随着压敏电阻的温度升高而增大的,因此,此时该压敏电阻就处于恶性循环状态,这也表明了漏电流随时间的变化率(增加率)越大,电涌保护器聚集能量将越快,从而性能会越差,保护器使用寿命下降,一般情况下,保护器的漏电流应小于20μA。
 
5、报警方式
目前能提供的报警方式共有三类,一类是遥信报警,适用于无人值守的工作场合;另一类是可视报警,通过机械设计实现报警功能,该报警方式应在雷雨过后对设施进行检查或定期检查,适用于所有的场合,也是目前使用最多的报警方式;还有是声光报警,此报警方式需增加一个报警模块,目前许多专家建议谨慎使用。因为雷击时,有可能是声光报警模块首先被击坏而失去声光报警功能,如此时产品也正好被击坏,人们因依赖声光报警而未察觉,等第二次雷击时,雷电将会乘虚而入击坏后续保护设备。
 
6. 卓科产品
   卓科电气为市场提供了完善的产品线。主要产品如下:
产品类型
型号
Uc
Up
In
Imax
Uoc
一级电涌保护器
BR-20GR
255V
2.5kV
 
 
 
二级电涌保护器
BR385-40
385V
1.8kV
20kA
40kA
 
三级电涌保护器
BR275-10
275V
1.1kV
5kA
 
10kV
 
 
参考文献:
[1] 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
[2] 《电源浪涌保护器的选型》
[3]《低压配电系统的电涌保护器(SPD) 第一部分:性能要求和测试方法》GB18802.1

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