雷電流浪涌和過壓保護(hù)

(資料圖片)

大氣源過電壓

過電壓定義

過電壓（在系統(tǒng)中）一相導(dǎo)體和大地之間或相導(dǎo)體之間的任何電壓，其峰值超過國(guó)際電工詞匯（IEV 604-03-09）中設(shè)備定義的最高電壓的相應(yīng)峰值

各種過電壓

過電壓是疊加在電網(wǎng)額定電壓上的電壓脈沖或波（見圖J1）。

這種過電壓的特征是（見圖J2）：

上升時(shí)間tf（以μs為單位）;

梯度S（以kV /μs為單位）。

過電壓會(huì)干擾設(shè)備并產(chǎn)生電磁輻射。此外，過電壓（T）的持續(xù)時(shí)間會(huì)在電路中引起能量峰值，從而可能損壞設(shè)備。

圖J2 –過電壓的主要特征

四種類型的過電壓會(huì)干擾電氣安裝和負(fù)載：

開關(guān)浪涌：電網(wǎng)中穩(wěn)態(tài)變化（開關(guān)設(shè)備運(yùn)行期間）引起的高頻過電壓或突發(fā)干擾（見圖J1）。

工頻過電壓：由于網(wǎng)絡(luò)中狀態(tài)的永久變化而導(dǎo)致的與網(wǎng)絡(luò)相同頻率的過電壓（50、60或400 Hz）（跟隨故障：絕緣故障，中性線損壞等）。

靜電放電引起的過電壓：由于累積電荷的放電而引起的非常短的高頻過電壓（幾納秒）（例如，一個(gè)走在絕緣鞋底地毯上的人被充電了幾千伏的電壓）。

大氣過電壓。

大氣起源的過電壓特性幾幅圖中的雷擊：雷電會(huì)產(chǎn)生大量的脈沖電能（請(qǐng)參見圖J4）

幾千安培（和幾千伏特）

高頻（大約1兆赫）

持續(xù)時(shí)間短（從微秒到毫秒）

在2000年到5000年之間，全世界各地都在不斷形成風(fēng)暴。這些風(fēng)暴伴隨雷擊，對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重危害。閃電平均每秒以30到100次擊中地面，即每年3億次雷擊。

圖J3中的表顯示了一些雷擊值及其相關(guān)概率。可以看出，雷擊的50％的電流超過35 kA，5％的電流超過100 kA。因此，雷擊所傳遞的能量非常高。

圖J3 – IEC 62305-1標(biāo)準(zhǔn)給出的雷電放電值示例（2010 –表A.3）

累積概率（％）峰值電流（kA）

955

5035

5100

1200

圖J4 –雷電流示例

閃電還會(huì)引起大量火災(zāi)，主要是在農(nóng)業(yè)地區(qū)（摧毀房屋或使其不適合使用）。高層建筑特別容易遭受雷擊。

對(duì)電氣裝置的影響雷電尤其會(huì)損壞電氣和電子系統(tǒng)：住宅和工業(yè)場(chǎng)所中的變壓器，電表和電器。

修復(fù)雷擊造成的損壞的成本非常高。但是很難評(píng)估以下方面的后果：

對(duì)計(jì)算機(jī)和電信網(wǎng)絡(luò)造成的干擾；

在運(yùn)行可編程邏輯控制器程序和控制系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的故障。

而且，經(jīng)營(yíng)損失的成本可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被銷毀設(shè)備的價(jià)值。

雷擊影響

雷電是一種高頻電氣現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致所有導(dǎo)電物品（尤其是電纜和設(shè)備）上的過電壓。

雷擊可通過兩種方式影響建筑物的電氣（和/或電子）系統(tǒng)：

雷擊對(duì)建筑物的直接影響（見圖J5a）；

雷電對(duì)建筑物的間接影響：

雷擊可能會(huì)落在為建筑物供電的架空電力線上（請(qǐng)參見圖J5b）。過電流和過電壓可以從沖擊點(diǎn)傳播幾公里。

雷擊可能會(huì)落在 電源線附近（請(qǐng)參見圖J5c）。雷電電流的電磁輻射會(huì)在電源網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生大電流和過電壓。在后兩種情況下，危險(xiǎn)電流和電壓由電源網(wǎng)絡(luò)傳輸。

雷擊可能會(huì)落在建筑物附近（請(qǐng)參見圖J5d）。撞擊點(diǎn)附近的地球潛力會(huì)危險(xiǎn)地上升。

圖J5 –各種類型的雷擊

在所有情況下，電氣安裝和負(fù)載的后果都是巨大的。

圖J6 –雷擊的后果

閃電落在未受保護(hù)的建筑物上。閃電落在架空線附近。閃電落在建筑物附近。

雷電流通過建筑物或多或少具有導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)流到地面，具有非常大的破壞作用：

熱效應(yīng)：材料非常劇烈的過熱，引起起火

機(jī)械作用：結(jié)構(gòu)變形

熱閃絡(luò)：存在易燃或易爆物質(zhì)（碳?xì)浠衔铮蹓m等）的極其危險(xiǎn)的現(xiàn)象雷電電流通過配電系統(tǒng)中的電磁感應(yīng)產(chǎn)生過電壓。這些過電壓沿著線路傳播到建筑物內(nèi)部的電氣設(shè)備。雷擊產(chǎn)生與上述相反類型的過電壓類型。另外，雷電流從大地流回電氣設(shè)備，從而導(dǎo)致設(shè)備故障。

建筑物和建筑物內(nèi)的設(shè)施通常被破壞建筑物內(nèi)的電氣裝置通常被破壞。

各種傳播方式共模共模過電壓出現(xiàn)在帶電導(dǎo)體和大地之間：相對(duì)地或中性點(diǎn)對(duì)地（見圖J7）。

它們特別危險(xiǎn)，因?yàn)槠浣殡姄舸┑娘L(fēng)險(xiǎn)，其框架接地的設(shè)備尤其如此。

圖J7 –共模

差模帶電導(dǎo)體之間會(huì)出現(xiàn)差模過電壓：

相間或相間（見圖J8）。它們對(duì)于電子設(shè)備，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等敏感硬件尤其危險(xiǎn)。

圖J8 –差分模式

雷電波的表征對(duì)現(xiàn)象的分析可以定義雷電流和電壓波的類型。

IEC標(biāo)準(zhǔn)考慮了兩種類型的電流波：

10/350 μs波形：表征直接雷擊產(chǎn)生的電流波形（見圖J9）；

圖J9 – 10/350 μs電流波

8/20 μs波形：表征間接雷擊產(chǎn)生的電流波形（見圖J10）。

圖J10 – 8/20 μs電流波

這兩種類型的雷電電流波用于定義SPD的測(cè)試（IEC標(biāo)準(zhǔn)61643-11）和設(shè)備對(duì)雷電電流的抗擾性。

電流波的峰值表征雷擊的強(qiáng)度。

雷擊產(chǎn)生的過電壓具有1.2 / 50 μs的電壓波（見圖J11）。

這種類型的電壓波用于驗(yàn)證設(shè)備可承受大氣起源的過電壓（符合IEC 61000-4-5的脈沖電壓）。

圖J11 – 1.2 / 50 μs電壓波

防雷原理

防雷總則

防止雷擊危險(xiǎn)的程序

保護(hù)建筑物免受雷擊的系統(tǒng)必須包括：

保護(hù)建筑物免受直接雷擊；

防止電氣設(shè)備遭受直接和間接的雷擊。

保護(hù)設(shè)備免受雷擊危險(xiǎn)的基本原理是防止干擾的能量到達(dá)敏感設(shè)備。為此，必須：

捕獲雷電流，并通過最直接的路徑將其引導(dǎo)到大地（避免靠近敏感設(shè)備）；

執(zhí)行設(shè)備的等電位聯(lián)結(jié)；這種等電位聯(lián)結(jié)是通過聯(lián)結(jié)導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)的，并輔以浪涌保護(hù)裝置（SPD）或火花隙（例如天線桿的火花隙）。

通過安裝SPD和/或濾波器，將引起的和間接的影響降到最低。有兩種保護(hù)系統(tǒng)可用來消除或限制過電壓：它們被稱為建筑物保護(hù)系統(tǒng)（用于建筑物外部）和電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)（用于建筑物內(nèi)部）。

建筑防護(hù)系統(tǒng)

建筑物保護(hù)系統(tǒng)的作用是防止其遭受直接雷擊。

該系統(tǒng)包括：

捕獲裝置：防雷系統(tǒng)；

引下線，用于將雷電流傳輸?shù)降孛妫?/p>

“魚尾紋”地線連接在一起；

所有金屬框架（等電位連接）和地線之間的鏈接。

當(dāng)雷電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，如果導(dǎo)體與附近的接地框架之間出現(xiàn)電位差，則后者可能會(huì)造成破壞性的閃絡(luò)。

三種防雷系統(tǒng)

使用三種類型的建筑物保護(hù)：

避雷針（簡(jiǎn)單桿或帶有觸發(fā)系統(tǒng)）避雷針是放置在建筑物頂部的金屬捕獲尖端。它通過一根或多根導(dǎo)體（通常是銅帶）接地（見圖J12）。

圖J12 –避雷針（簡(jiǎn)單桿或帶有觸發(fā)系統(tǒng)）

帶拉緊電線的避雷針這些電線在要保護(hù)的結(jié)構(gòu)上方拉伸。它們用于保護(hù)特殊結(jié)構(gòu)：火箭發(fā)射區(qū)，軍事應(yīng)用和高壓架空線的保護(hù)（見圖J13）。

圖J13 –拉緊電線

帶網(wǎng)狀籠的避雷針（法拉第籠）這種保護(hù)涉及在建筑物周圍對(duì)稱地放置許多引下線/膠帶。（見圖J14）。

這種類型的防雷系統(tǒng)用于高度暴露的建筑物，這些建筑物中安裝了非常敏感的設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)房。

圖J14 –網(wǎng)狀籠（法拉第籠）

電氣設(shè)備的建筑物保護(hù)的后果建筑物保護(hù)系統(tǒng)釋放的雷電流的50％重新回到電氣設(shè)備的接地網(wǎng)絡(luò)中（參見圖J15）：框架的電勢(shì)上升經(jīng)常超過各種網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)體的絕緣承受能力（ LV，電信，視頻電纜等）。

此外，流經(jīng)引下線的電流會(huì)在電氣設(shè)備中產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。

結(jié)果，建筑物保護(hù)系統(tǒng)不能保護(hù)電氣設(shè)備：因此必須提供電氣設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)。

圖J15 –直接雷電回饋電流

防雷–電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)的主要目的是將過電壓限制為設(shè)備可接受的值。

電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)包括：

一個(gè)或多個(gè)SPD，具體取決于建筑物的配置；

等電位連接：裸露的導(dǎo)電部件的金屬網(wǎng)。

SAP系統(tǒng)集成計(jì)劃實(shí)施保護(hù)建筑物的電氣和電子系統(tǒng)的步驟如下。

搜索信息

確定所有敏感負(fù)載及其在建筑物中的位置。

確定電氣和電子系統(tǒng)及其進(jìn)入建筑物的各個(gè)入口點(diǎn)。

檢查建筑物或附近是否有防雷系統(tǒng)。

熟悉適用于建筑物位置的規(guī)定。

根據(jù)地理位置，電源類型，雷擊密度等評(píng)估雷擊的風(fēng)險(xiǎn)。

解決方案實(shí)施

用網(wǎng)格將接合導(dǎo)體安裝在框架上。

在LV傳入交換機(jī)中安裝SPD。

在敏感設(shè)備附近的每個(gè)子配電板上安裝一個(gè)附加的SPD（請(qǐng)參閱圖J16）。

圖J16 –大型電氣裝置的保護(hù)示例

電涌保護(hù)器（SPD）電涌保護(hù)設(shè)備（SPD）用于電源網(wǎng)絡(luò)，電話網(wǎng)絡(luò)以及通信和自動(dòng)控制總線。

電涌保護(hù)設(shè)備（SPD）是電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)的組成部分。

該設(shè)備并聯(lián)在其必須保護(hù)的負(fù)載的電源電路上（見圖J17）。它也可以在電源網(wǎng)絡(luò)的所有級(jí)別上使用。

這是最常用和最有效的過電壓保護(hù)類型。

圖J17 –并聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)的原理

并聯(lián)的SPD具有高阻抗。一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)瞬態(tài)過電壓，設(shè)備的阻抗就會(huì)降低，因此浪涌電流將通過SPD繞過敏感設(shè)備。

原則SPD旨在限制來自大氣的瞬態(tài)過電壓并將電流波轉(zhuǎn)移到大地，以便將該過電壓的幅度限制為對(duì)電氣安裝，電氣開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備無害的值。

SPD消除過電壓

在共模下，在相線和中線或地線之間；

在差動(dòng)模式下，在相線和零線之間。

如果過電壓超過工作閾值，則浪涌保護(hù)器

以共模方式將能量傳導(dǎo)到地球；

以差分模式將能量分配給其他帶電導(dǎo)體。

三種類型的SPD

鍵入1 SPD

在服務(wù)行業(yè)和工業(yè)建筑的特定情況下，建議使用1型SPD，并由防雷系統(tǒng)或網(wǎng)狀籠子保護(hù)。

它可以防止電氣設(shè)備遭受直接雷擊。它可以釋放雷電從接地導(dǎo)體傳播到網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)體的反向電流。

1型SPD的特征是10/350 μs的電流波。

鍵入2 SPD

2型SPD是所有低壓電氣裝置的主要保護(hù)系統(tǒng)。它安裝在每個(gè)電氣配電盤中，可防止電氣設(shè)備中的過電壓擴(kuò)散并保護(hù)負(fù)載。

Type 2 SPD的特征是電流波形為8/20 μs。

鍵入3 SPD

這些浪涌保護(hù)器的放電容量低。因此，必須強(qiáng)制將其安裝為2型SPD的補(bǔ)充，并安裝在敏感負(fù)載附近。

3型浪涌保護(hù)器的特征在于電壓波（1.2 / 50μs）和電流波（8/20μs）的組合。

SPD規(guī)范性定義圖J18 – SPD標(biāo)準(zhǔn)定義

直接雷擊間接雷擊

IEC 61643-11：2011一級(jí)考試II級(jí)測(cè)試III級(jí)測(cè)試

IN 61643-11：2012類型1：T1類型2：T2類型3：T3

前VDE 0675vBCD

測(cè)試波類型10/3508/201.2 / 50 8 + / 20

注1：存在T1 + T2 SPD（或1 + 2 SPD）組合了針對(duì)直接和間接雷擊的負(fù)載保護(hù)。

注2：某些T2 SPD也可以聲明為T3

SPD的特征國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61643-11版本1.0（03/2011）定義了連接到低壓配電系統(tǒng)的SPD的特性和測(cè)試（請(qǐng)參見圖J19）。

綠色，表示SPD的保證工作范圍。

圖J19 –帶壓敏電阻的SPD的時(shí)間/電流特性

共同特征

UC：最大連續(xù)工作電壓。這是交流或直流電壓，高于此電壓時(shí)SPD會(huì)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。該值是根據(jù)額定電壓和系統(tǒng)接地布置選擇的。

UP：電壓保護(hù)等級(jí)（在In）。這是激活時(shí)SPD端子兩端的最大電壓。當(dāng)在SPD中流動(dòng)的電流等于In時(shí)，達(dá)到此電壓。選擇的電壓保護(hù)等級(jí)必須低于負(fù)載的過電壓承受能力。如果發(fā)生雷擊，浪涌保護(hù)器兩端的電壓通常保持小于UP.

In：標(biāo)稱放電電流。這是SPD能夠放電至少8次的20/19 μs波形電流的峰值。

為什么重要？

In對(duì)應(yīng)于SPD至少可以承受19倍的標(biāo)稱放電電流：In值越高，則SPD的壽命越長(zhǎng)，因此強(qiáng)烈建議選擇比最小施加值5 kA高的值。

鍵入1 SPD

IIMP：脈沖電流。這是SPD能夠放電至少一次的10/350 μs波形電流的峰值。

我為什么IMP 重要？

IEC 62305標(biāo)準(zhǔn)要求三相系統(tǒng)的每極最大脈沖電流值為25 kA。這意味著對(duì)于3P + N網(wǎng)絡(luò)，SPD應(yīng)該能夠承受來自接地的最大總沖擊電流100kA。

Ifi：自動(dòng)熄滅跟隨電流。僅適用于火花隙技術(shù)。這是SPD閃絡(luò)后能夠自行中斷的電流（50 Hz）。在安裝時(shí)，該電流必須始終大于預(yù)期的短路電流。

鍵入2 SPD

Imax：最大放電電流。這是SPD能夠放電一次的8/20 μs波形電流的峰值。

為什么Imax重要？

如果比較2個(gè)具有相同In但I(xiàn)max不同的SPD：具有Imax值較高的SPD具有較高的“安全裕度”，并且可以承受較高的浪涌電流而不會(huì)受到損壞。

鍵入3 SPD

UOC：在III類（3類）測(cè)試中施加的開路電壓。

主要應(yīng)用

低壓SPD。從技術(shù)和使用的角度來看，此術(shù)語指定了非常不同的設(shè)備。低壓SPD采用模塊化設(shè)計(jì)，可輕松安裝在LV配電盤內(nèi)部。也有適用于電源插座的SPD，但這些設(shè)備的放電容量低。

通信網(wǎng)絡(luò)的SPD。這些設(shè)備可保護(hù)電話網(wǎng)絡(luò)，交換網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)（總線）免受外部（雷電）和電源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的過電壓（污染設(shè)備，開關(guān)設(shè)備操作等）的影響。這樣的SPD也可以安裝在RJ11，RJ45等連接器中，也可以集成到負(fù)載中。

說明

根據(jù)MOV（壓敏電阻），針對(duì)SPD的標(biāo)準(zhǔn)IEC 61643-11的測(cè)試順序。我總共有19次沖動(dòng)n：

一種積極的沖動(dòng)

一種消極的沖動(dòng)

在15 Hz電壓下每30°同步50個(gè)脈沖

一種積極的沖動(dòng)

一種消極的沖動(dòng)

對(duì)于1型SPD，在I處經(jīng)過15次脈沖后n （請(qǐng)參閱以前的注釋）：

一沖0.1 x IIMP

一沖0.25 x IIMP

一沖0.5 x IIMP

一沖0.75 x IIMP

一時(shí)沖動(dòng)我IMP

電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)則為了保護(hù)建筑物中的電氣安裝，適用以下簡(jiǎn)單規(guī)則：

浪涌保護(hù)器;

它的保護(hù)系統(tǒng)。

對(duì)于配電系統(tǒng)，用于定義防雷系統(tǒng)并選擇浪涌保護(hù)器以保護(hù)建筑物中的電氣安裝的主要特征是：

SPD

SPD數(shù)量

類型

定義SPD的最大放電電流Imax的暴露水平。

短路保護(hù)裝置

最大放電電流Imax；

安裝點(diǎn)的短路電流Isc。

下面的圖J20中的邏輯圖說明了此設(shè)計(jì)規(guī)則。

圖J20 –選擇保護(hù)系統(tǒng)的邏輯圖

選擇SPD的其他特性是為電氣安裝預(yù)先定義的。

SPD中的極數(shù)；

電壓保護(hù)等級(jí)UP;

UC：最大連續(xù)工作電壓。

電氣安裝保護(hù)系統(tǒng)的這一小節(jié)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)備的特性，要保護(hù)的設(shè)備和環(huán)境更詳細(xì)地描述了選擇保護(hù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

保護(hù)系統(tǒng)的要素SPD必須始終安裝在電氣安裝的起點(diǎn)。

SPD的位置和類型在安裝開始時(shí)要安裝的SPD的類型取決于是否存在防雷系統(tǒng)。如果建筑物裝有防雷系統(tǒng)（根據(jù)IEC 62305），則應(yīng)安裝1型SPD。

對(duì)于在安裝的引入端安裝的SPD，IEC 60364安裝標(biāo)準(zhǔn)為以下2個(gè)特征規(guī)定了最小值：

額定放電電流In = 5 kA（8/20）μs；

電壓保護(hù)等級(jí)UP（在我n）《2.5 kV。

要安裝的其他SPD的數(shù)量取決于：

場(chǎng)地的大小以及安裝連接導(dǎo)體的難度。在大型站點(diǎn)上，必須在每個(gè)子配電柜的輸入端安裝SPD。

將要保護(hù)的敏感負(fù)載與輸入端保護(hù)設(shè)備分開的距離。當(dāng)負(fù)載位于距進(jìn)線端保護(hù)裝置10米以上的位置時(shí)，有必要在敏感負(fù)載附近提供額外的精細(xì)保護(hù)。波浪反射現(xiàn)象從10米開始增加，請(qǐng)參見雷電波的傳播

暴露的風(fēng)險(xiǎn)。在非常暴露的位置的情況下，輸入端SPD不能同時(shí)確保雷電流的高流量和足夠低的電壓保護(hù)水平。特別地，類型1 SPD通常伴隨有類型2 SPD。

下表J21中的表格顯示了根據(jù)上述兩個(gè)因素設(shè)置的SPD的數(shù)量和類型。

圖J21 –實(shí)施SPD的4種情況

保護(hù)分布式級(jí)別SPD的幾種保護(hù)級(jí)別允許能量在多個(gè)SPD之間分配，如圖J22所示，其中為三種SPD提供了：

類型1：當(dāng)建筑物在安裝的入口端安裝了防雷系統(tǒng)時(shí)，會(huì)吸收大量能量；

類型2：吸收剩余的過電壓；

類型3：必要時(shí)，對(duì)非常靠近負(fù)載的最敏感設(shè)備提供“精細(xì)”保護(hù)。

注意：類型1和2 SPD可以組合在單個(gè)SPD中

圖J22 –精細(xì)保護(hù)架構(gòu)

根據(jù)安裝特性的SPD的共同特性

最大連續(xù)工作電壓Uc

根據(jù)系統(tǒng)接地布置，最大連續(xù)工作電壓UC SPD的最大值必須等于或大于圖J23中表中所示的值。

圖J23 – U的規(guī)定最小值C 用于SPD，具體取決于系統(tǒng)的接地布置（基于IEC 534.2-60364-5標(biāo)準(zhǔn)的表53）

連接之間的SPD（如果適用）配電網(wǎng)系統(tǒng)配置

TN系統(tǒng)TT系統(tǒng)IT系統(tǒng)

線路導(dǎo)體和中性導(dǎo)體1.1 U /√31.1 U /√31.1 U /√3

線導(dǎo)體和PE導(dǎo)體1.1 U /√31.1 U /√31.1ü

線導(dǎo)體和PEN導(dǎo)體1.1 U /√3無無

中性線和PE線U /√3［a］U /√3［a］1.1 U /√3

不適用：不適用

U：低壓系統(tǒng)的線間電壓

一種。這些值與最壞情況下的故障條件有關(guān)，因此未考慮10％的容差。

根據(jù)系統(tǒng)接地布置選擇最常見的UC值。

TT，TN：260、320、340、350 V

IT：440，460伏

電壓保護(hù)等級(jí)UP （在我n）IEC 60364-4-44標(biāo)準(zhǔn)有助于根據(jù)要保護(hù)的負(fù)載選擇SPD的保護(hù)等級(jí)。圖J24的表格顯示了每種設(shè)備的脈沖承受能力。

圖J24 –設(shè)備要求的額定脈沖電壓Uw（IEC 443.2-60364-4的表44）

裝置標(biāo)稱電壓

［a］（五）從額定電壓ac或dc到（包括）V的中性線電壓設(shè)備要求的額定沖擊耐受電壓（kV）

IV類過電壓（具有很高額定脈沖電壓的設(shè)備）III類過電壓（具有高額定脈沖電壓的設(shè)備）II類過電壓（具有正常額定脈沖電壓的設(shè)備）I類過電壓（額定脈沖電壓降低的設(shè)備）

例如電表，遙控系統(tǒng)例如，配電板，開關(guān)插座例如，分銷家用電器，工具例如，敏感的電子設(shè)備

120/20815042.51.50.8

230/400 ［c］ ［d］300642.51.5

277/480 ［E］

400/6906008642.5

1000100012864

1500直流1500直流

86

一種。符合IEC 60038：2009。

b。該額定脈沖電壓施加在帶電導(dǎo)體和PE之間。

C。在加拿大和美國(guó)，對(duì)于大于300 V的對(duì)地電壓，適用與該列中次高電壓相對(duì)應(yīng)的額定沖擊電壓。

d。對(duì)于IT系統(tǒng)以220-240 V的電壓運(yùn)行，應(yīng)使用230/400行，這是因?yàn)樵谝粭l線上的接地故障處的接地電壓。

圖J25 –設(shè)備的過電壓類別

我屬于過電壓類別的設(shè)備，僅適用于在設(shè)備外部應(yīng)用保護(hù)裝置的建筑物的固定安裝中，以將瞬態(tài)過電壓限制在指定水平。

此類設(shè)備的示例是那些包含電子電路（例如計(jì)算機(jī)），帶有電子程序的電器等的設(shè)備。

II類過電壓的設(shè)備適用于連接到固定的電氣設(shè)備，可提供電流消耗設(shè)備通常所需的正常可用性。

這樣的設(shè)備的例子是家用電器和類似的負(fù)載。

III類過電壓設(shè)備可用于配電板下游（包括主配電板）的固定安裝中，從而具有很高的可用性。

此類設(shè)備的示例包括固定安裝中的配電板，斷路器，包括電纜，母線，接線盒，開關(guān)，插座的布線系統(tǒng)）以及工業(yè)用途的設(shè)備和某些其他設(shè)備，例如帶有電纜的固定式電動(dòng)機(jī)。與固定裝置的永久連接。

IV類過電壓的設(shè)備適合在設(shè)備起點(diǎn)或附近使用，例如在主配電板的上游。

此類設(shè)備的示例包括電表，初級(jí)過流保護(hù)設(shè)備和紋波控制單元。

“已安裝” UP 應(yīng)將性能與負(fù)載的沖擊承受能力進(jìn)行比較。

SPD的電壓保護(hù)等級(jí)為UP 這是固有的，即獨(dú)立于其安裝進(jìn)行定義和測(cè)試。在實(shí)踐中，對(duì)于U的選擇P 為了達(dá)到SPD的性能，必須采取安全裕度以考慮SPD安裝中固有的過電壓（請(qǐng)參見圖J26和電涌保護(hù)裝置的連接）。

圖J26 –已安裝的UP

“已安裝”電壓保護(hù)等級(jí)UP 在230/400 V電氣安裝中，通常用于保護(hù)敏感設(shè)備的電壓為2.5 kV（II類過電壓，見圖J27）。

請(qǐng)注意：

如果輸入端SPD不能達(dá)到規(guī)定的電壓保護(hù)級(jí)別，或者如果敏感設(shè)備物品很遙遠(yuǎn)（請(qǐng)參閱保護(hù)系統(tǒng)的元件#SPD的位置和類型SPD的位置和類型，則必須安裝附加的協(xié)調(diào)SPD才能達(dá)到所需的保護(hù)級(jí)別。

極數(shù)

根據(jù)系統(tǒng)的接地布置，有必要提供一種SPD架構(gòu)，以確保在共模（CM）和差模（DM）中提供保護(hù)。

圖J27 –根據(jù)系統(tǒng)接地布置的保護(hù)需求

TT跨國(guó)公司TN-SIT

相中性（DM）推薦［a］–首推最高性價(jià)比沒有用

相對(duì)地（PE或PEN）（CM）是是是是

中性點(diǎn)（PE）（CM）是–是是的

一種。相線和中性線之間的保護(hù)可以合并到位于安裝位置的SPD中，也可以遠(yuǎn)離要保護(hù)的設(shè)備

b。如果是中性分布

請(qǐng)注意：

共模過壓

保護(hù)的基本形式是在相線和PE（或PEN）導(dǎo)體之間以共模方式安裝SPD，無論使用哪種類型的系統(tǒng)接地裝置。

差模過電壓

在TT和TN-S系統(tǒng)中，中性點(diǎn)的接地由于接地阻抗而導(dǎo)致不對(duì)稱，即使雷擊感應(yīng)的過電壓是共模的，也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)差模電壓。

2P，3P和4P SPD

（見圖J28）

這些適用于IT，TN-C，TN-CS系統(tǒng)。

它們僅提供針對(duì)共模過電壓的保護(hù)

圖J28 – 1P，2P，3P，4P SPD

1P + N，3P + N SPD

（見圖J29）

它們適用于TT和TN-S系統(tǒng)。

它們提供了針對(duì)共模和差模過電壓的保護(hù)

圖J29 – 1P + N，3P + N SPD

選擇1型SPD

脈沖電流Iimp

如果沒有關(guān)于要保護(hù)的建筑物類型的國(guó)家法規(guī)或特定法規(guī)：根據(jù)IEC 12.5-10-350，每個(gè)分支的沖擊電流Iimp至少應(yīng)為60364 kA（5/534 μs波）。

存在規(guī)定的地方：標(biāo)準(zhǔn)IEC 62305-2定義了4個(gè)級(jí)別：I，II，III和IV

圖J31中的表顯示了不同級(jí)別的IIMP 在監(jiān)管情況下。

圖J30 –平衡I的基本示例IMP 三相系統(tǒng)中的電流分配

圖J31 – I表IMP 值取決于建筑物的電壓保護(hù)等級(jí)（基于IEC / EN 62305-2）

防護(hù)等級(jí)符合EN 62305-2外部防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于處理以下情況的直接閃光：最低要求IMP 用于線路中性網(wǎng)絡(luò)的1型SPD

I200 kA25 kA /極

II150 kA18.75 kA /極

三 / 四100 kA12.5 kA /極

自熄跟隨電流Ifi

此特性僅適用于采用火花隙技術(shù)的SPD。自熄跟隨電流Ifi 必須始終大于預(yù)期的短路電流Isc 在安裝時(shí)。

選擇2型SPD

最大放電電流Imax

最大放電電流Imax是根據(jù)相對(duì)于建筑物位置的估計(jì)暴露水平定義的。

最大放電電流（Imax）的值通過風(fēng)險(xiǎn)分析確定（請(qǐng)參見圖J32中的表）。

圖J32 –根據(jù)暴露水平推薦的最大放電電流Imax

暴露水平

低中等高

建筑環(huán)境建筑物位于城市或郊區(qū)的組合住房中建筑物位于平原有特定風(fēng)險(xiǎn)的建筑物：塔架，樹木，山區(qū)，潮濕區(qū)域或池塘等。

推薦的Imax值（kA）204065

選擇外部短路保護(hù)裝置（SCPD）

保護(hù)裝置（熱和短路）必須與SPD配合使用，以確保可靠的運(yùn)行，即

確保服務(wù)的連續(xù)性：

承受雷電流波

不會(huì)產(chǎn)生過多的殘留電壓。

確保有效保護(hù)各種類型的過電流：

壓敏電阻的熱失控導(dǎo)致過載；

低強(qiáng)度短路（阻抗）；

高強(qiáng)度短路。

SPD使用壽命即將結(jié)束時(shí)應(yīng)避免的風(fēng)險(xiǎn)

由于老化

在由于老化而自然壽命終止的情況下，保護(hù)屬于熱保護(hù)類型。帶壓敏電阻的SPD必須具有一個(gè)內(nèi)部隔離開關(guān)，以禁用SPD。

注意：由于熱失控而導(dǎo)致的壽命終止與帶有氣體放電管或封裝的火花隙的SPD無關(guān)。

由于故障由于短路故障而導(dǎo)致壽命終止的原因有：

超過最大放電容量。此故障會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的短路。

配電系統(tǒng)故障（中性/相轉(zhuǎn)換，中性斷開）。

壓敏電阻逐漸劣化。

后兩個(gè)故障導(dǎo)致阻抗短路。

必須保護(hù)設(shè)備免于因這些類型的故障而造成的損壞：上面定義的內(nèi)部（熱）隔離開關(guān)沒有時(shí)間預(yù)熱，因此無法運(yùn)行。

應(yīng)該安裝一種能夠消除短路的稱為“外部短路保護(hù)裝置（外部SCPD）”的特殊裝置。它可以由斷路器或保險(xiǎn)絲裝置實(shí)現(xiàn)。

外部SCPD的特征外部SCPD應(yīng)與SPD協(xié)調(diào)。它旨在滿足以下兩個(gè)約束：

耐雷電流

承受雷電流是SPD外部短路保護(hù)設(shè)備的基本特征。

外部SCPD不得在In處連續(xù)受到15次沖擊電流時(shí)跳閘。

承受短路電流

分?jǐn)嗄芰τ砂惭b規(guī)則（IEC 60364標(biāo)準(zhǔn)）確定：

外部SCPD的分?jǐn)嗄芰?yīng)等于或大于安裝點(diǎn)處的預(yù)期短路電流Isc（根據(jù)IEC 60364標(biāo)準(zhǔn)）。

防止短路的裝置

特別是，阻抗短路會(huì)消耗大量能量，因此應(yīng)盡快消除，以防止損壞設(shè)備和SPD。

SPD及其外部SCPD之間的正確關(guān)聯(lián)必須由制造商提供。

外部SCPD的安裝模式

設(shè)備“串聯(lián)”當(dāng)由要保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)的通用保護(hù)設(shè)備（例如，設(shè)備上游的連接斷路器）執(zhí)行保護(hù)時(shí)，SCPD被描述為“串聯(lián)”（見圖J33）。

圖J33 – SCPD“串聯(lián)”

設(shè)備“并行”當(dāng)專門由與SPD相關(guān)的保護(hù)設(shè)備執(zhí)行保護(hù)時(shí)，SCPD被描述為“并行”（見圖J34）。

如果該功能由斷路器執(zhí)行，則外部SCPD被稱為“斷開斷路器”。

斷開斷路器可能集成在SPD中，也可能未集成到SPD中。

圖J34 – SCPD“并行”

請(qǐng)注意：

對(duì)于帶有氣體放電管或封裝的火花隙的SPD，SCPD允許在使用后立即切斷電流。

保障保障外部SCPD應(yīng)與SPD協(xié)調(diào)，并由SPD制造商根據(jù)IEC 61643-11標(biāo)準(zhǔn)的建議進(jìn)行測(cè)試和保證。還應(yīng)根據(jù)制造商的建議進(jìn)行安裝。例如，請(qǐng)參閱電SCPD + SPD協(xié)調(diào)表。

集成該設(shè)備后，自然符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)IEC 61643-11即可確保提供保護(hù)。

圖J35 –帶有外部SCPD，非集成（iC60N + iPRD 40r）和集成（iQuick PRD 40r）的SPD

SCPD外部特征摘要

有關(guān)這些特征的詳細(xì)分析，請(qǐng)參見外部SCPD的詳細(xì)特征部分。

圖J36中的表格舉例說明了根據(jù)各種外部SCPD類型的特性摘要。

圖J36 –根據(jù)外部SCPD的類型2 SPD的壽命終止保護(hù)的特性

外部SCPD的安裝模式系列中在平行下

保險(xiǎn)絲相關(guān)保護(hù)斷路器保護(hù)相關(guān)集成斷路器保護(hù)

設(shè)備電涌保護(hù)====

無論相關(guān)的外部SCPD種類如何，SPD都能令人滿意地保護(hù)設(shè)備

使用壽命終止時(shí)的安裝保護(hù)–=++ +

不能保證任何保護(hù)制造商保證全面保證

不能很好地防止阻抗短路的保護(hù)完善的短路保護(hù)

使用壽命終結(jié)時(shí)的服務(wù)連續(xù)性- -+++

完整安裝已關(guān)閉僅SPD電路被關(guān)閉

使用壽命終止時(shí)的維護(hù)- -=++

關(guān)閉所需的安裝更換保險(xiǎn)絲立即重置

SPD與保護(hù)設(shè)備協(xié)調(diào)表下表J37中的表格顯示了XXX Electric品牌的Type 1和2 SPD的隔離斷路器（外部SCPD）在所有短路電流水平下的配合情況。

電氣指示和保證的SPD及其斷開斷路器之間的配合可確保可靠的保護(hù)（承受雷電波，對(duì)阻抗短路電流的增強(qiáng)保護(hù)等）。

圖J37 – SPD及其斷開斷路器之間的協(xié)調(diào)表示例。請(qǐng)始終參考制造商提供的最新表格。

與上游保護(hù)裝置配合

與過電流保護(hù)裝置配合使用

在電氣設(shè)備中，外部SCPD是與保護(hù)設(shè)備相同的設(shè)備：這使得可以將選擇性和級(jí)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用于保護(hù)計(jì)劃的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化。

與剩余電流裝置配合

如果將SPD安裝在漏電保護(hù)裝置的下游，則該漏電保護(hù)裝置應(yīng)為“ si”型或選擇性型，對(duì)脈沖電流至少3 kA（8/20μs電流）具有抗擾性。

安裝電涌保護(hù)器

電涌保護(hù)器的連接SPD與負(fù)載的連接應(yīng)盡可能短，以減小受保護(hù)設(shè)備端子上的電壓保護(hù)級(jí)別（已安裝）。

到網(wǎng)絡(luò)和接地端子的SPD連接的總長(zhǎng)度不應(yīng)超過50厘米。

保護(hù)設(shè)備的基本特征之一是設(shè)備可以在其端子上承受的最大電壓保護(hù)級(jí)別（已安裝）。因此，應(yīng)選擇具有適合設(shè)備保護(hù)的電壓保護(hù)等級(jí)Up的SPD（見圖J38）。連接導(dǎo)體的總長(zhǎng)度為

L = L1 + L2 + L3。

對(duì)于高頻電流，此連接的每單位長(zhǎng)度的阻抗約為1 μH / m。

因此，將倫茲定律應(yīng)用于此連接：ΔU= L di / dt

歸一化的8/20 μs電流波，電流幅度為8 kA，因此會(huì)在每米電纜上產(chǎn)生1000 V的電壓上升。

ΔU= 1 x 10-6 x 8 x 103/8 x 10-6 = 1000 V

圖J38 – SPD L 《50 cm的連接

結(jié)果，設(shè)備端子（U設(shè)備）上的電壓為：

U設(shè)備=上+ U1 + U2

如果L1 + L2 + L3 = 50 cm，并且波形為8/20 μs，振幅為8 kA，則設(shè)備端子兩端的電壓將為Up + 500V。

塑料外殼中的連接下圖J39顯示了如何在塑料外殼中連接SPD。

圖J39 –塑料外殼中的連接示例

金屬外殼中的連接

對(duì)于在金屬外殼中的開關(guān)柜組件，明智的做法是將SPD直接連接到金屬外殼，并使用該外殼作為保護(hù)導(dǎo)體（見圖J40）。

此布置符合標(biāo)準(zhǔn)IEC 61439-2，并且組件制造商必須確保外殼的特性使其可以使用。

圖J40 –在金屬外殼中的連接示例

導(dǎo)體截面積建議的最小導(dǎo)體橫截面考慮到：

提供的常規(guī)服務(wù)：在最大壓降（50厘米法則）下的雷電流流。

注意：與50 Hz的應(yīng)用不同，雷電現(xiàn)象是高頻現(xiàn)象，導(dǎo)體截面積的增加并不會(huì)大大降低其高頻阻抗。

導(dǎo)體承受的短路電流：在最大保護(hù)系統(tǒng)切斷時(shí)間期間，導(dǎo)體必須承受短路電流。

IEC 60364建議在安裝輸入端的最小橫截面為：

4 mm2（Cu）用于連接2型SPD;

16 mm2（Cu）用于連接1型SPD（存在防雷系統(tǒng)）。

好的和不好的SPD安裝示例圖J41 –好的和不好的SPD安裝示例

設(shè)備安裝設(shè)計(jì)應(yīng)按照安裝規(guī)則進(jìn)行：電纜長(zhǎng)度應(yīng)小于50厘米。

電涌保護(hù)器的布線規(guī)則

1規(guī)則

首先要遵守的規(guī)則是，網(wǎng)絡(luò)（通過外部SCPD）與接地端子塊之間的SPD連接的長(zhǎng)度不應(yīng)超過50厘米。

圖J42顯示了SPD連接的兩種可能性。

圖J42 –帶有單獨(dú)或集成的外部SCPD的SPD

2規(guī)則受保護(hù)的饋線的導(dǎo)體：

應(yīng)連接至外部SCPD或SPD的端子；

應(yīng)與污染的引入導(dǎo)體物理隔離。

它們位于SPD和SCPD終端的右側(cè)（請(qǐng)參見圖J43）。

圖J43 –受保護(hù)的饋線的連接在SPD端子的右側(cè)

3規(guī)則饋線相線，中性線和保護(hù)（PE）導(dǎo)線應(yīng)彼此并排走線，以減小回路表面（見圖J44）。

4規(guī)則SPD的輸入導(dǎo)體應(yīng)遠(yuǎn)離受保護(hù)的輸出導(dǎo)體，以免被耦合污染（見圖J44）。

5規(guī)則電纜應(yīng)固定在外殼的金屬部件（如果有）上，以最小化框架回路的表面，從而受益于針對(duì)EM干擾的屏蔽作用。

在所有情況下，必須檢查配電盤和外殼的框架是否通過非常短的連接接地。

最后，如果使用屏蔽電纜，則應(yīng)避免較長(zhǎng)的電纜，因?yàn)樗鼈儠?huì)降低屏蔽效率（請(qǐng)參見圖J44）。

圖J44 –通過減少回路表面和電氣外殼中的公共阻抗來改善EMC的示例

電涌保護(hù)應(yīng)用實(shí)例超市中的SPD應(yīng)用示例

圖J46 –電信網(wǎng)絡(luò)

解決方案和原理圖

電涌放電器選擇指南使得可以確定設(shè)備輸入端的電涌放電器和相關(guān)的隔離斷路器的精確值。

作為敏感設(shè)備（UIMP 《1.5 kV）距離進(jìn)來的保護(hù)裝置10m以上，必須將精細(xì)保護(hù)電涌放電器安裝在盡可能靠近負(fù)載的位置。

為了確保在寒冷的房間中提供更好的服務(wù)連續(xù)性：將使用“ si”型剩余電流斷路器，以避免由于雷電波通過時(shí)地電位升高而造成的誤跳閘。

為防止大氣過電壓：1，在主配電板上安裝電涌放電器。如圖2所示，在每個(gè)配電盤（1和2）中安裝一個(gè)精巧的電涌放電器，向距進(jìn)來的電涌放電器10m以上的敏感設(shè)備供電。3，在電信網(wǎng)絡(luò)上安裝一個(gè)電涌放電器，以保護(hù)所提供的設(shè)備，例如火警，調(diào)制解調(diào)器，電話，傳真。

布線建議

確保建筑物接地端子的等電位。

減少環(huán)形電源電纜的面積。

安裝建議

安裝電涌放電器，我最大 = 40 kA（8/20 μs），以及一個(gè)iC60斷開斷路器，額定電流為40A。

安裝良好保護(hù)的避雷器，我最大 = 8 kA（8/20 μs），并且相關(guān)的iC60隔離斷路器的額定電流為10 A

圖J46 –電信網(wǎng)絡(luò)

光伏應(yīng)用浪涌保護(hù)器出于各種原因，電氣設(shè)備中可能會(huì)發(fā)生過電壓。原因可能是：

配電網(wǎng)由于雷擊或進(jìn)行的任何工作。

雷擊（在附近或建筑物和光伏裝置上，或在雷電導(dǎo)體上）。

閃電引起的電場(chǎng)變化。

像所有室外建筑物一樣，光伏裝置也容易遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，雷擊風(fēng)險(xiǎn)因地區(qū)而異。預(yù)防和逮捕系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)到位。

等電位聯(lián)結(jié)保護(hù)首先要采用的保護(hù)措施是介質(zhì)（導(dǎo)體），以確保PV裝置的所有導(dǎo)電部件之間的等電位連接。

目的是將所有接地導(dǎo)體和金屬部件連接在一起，從而在已安裝系統(tǒng)的所有點(diǎn)上產(chǎn)生相等的電勢(shì)。

通過電涌保護(hù)裝置（SPD）進(jìn)行保護(hù)

SPD對(duì)保護(hù)敏感的電氣設(shè)備（例如AC / DC逆變器，監(jiān)視設(shè)備和PV模塊）以及由230 VAC配電網(wǎng)絡(luò)供電的其他敏感設(shè)備特別重要。以下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法基于對(duì)臨界長(zhǎng)度Lcrit的評(píng)估，并將其與L直流線路的累積長(zhǎng)度進(jìn)行比較。

如果L≥Lcrit，則需要SPD保護(hù)。

Lcrit取決于光伏裝置的類型，其計(jì)算方法如下表（圖J47）所示：

圖J47 – SPD DC選擇

安裝類型個(gè)人住宅地面生產(chǎn)工廠服務(wù)/工業(yè)/農(nóng)業(yè)/建筑物

L暴擊 （米）115 /克200 /克450 /克

L≥L暴擊直流側(cè)必需的電涌保護(hù)器

L 《L暴擊直流側(cè)不需要電涌保護(hù)器

L是以下各項(xiàng)的總和：

考慮到位于同一導(dǎo)管中的電纜的長(zhǎng)度僅計(jì)算一次，逆變器與接線盒之間的距離總和；以及

考慮到位于同一導(dǎo)管中的電纜的長(zhǎng)度僅計(jì)算一次，因此接線盒與構(gòu)成線串的光伏模塊的連接點(diǎn)之間的距離總和。

Ng是電弧的閃電密度（每平方公里的打擊次數(shù)）。

圖J48 – SPD選擇

SPD防護(hù)

位置光伏組件或陣列盒逆變器直流側(cè)逆變器交流側(cè)主板

LDC

LAC避雷針

標(biāo)準(zhǔn)《10 m》 10 m

《10 m》 10 m是沒有

SPD類型沒有必要“ SPD 1”

類型2 ［a］“ SPD 2”

類型2 ［a］沒有必要“ SPD 3”

類型2 ［a］“ SPD 4”

類型1 ［a］“ SPD 4”

如果Ng》 2和架空線，則輸入2.5

［一種］。1 2 3 4未遵守EN 1的類型62305分隔距離。

安裝SPDDC側(cè)SPD的數(shù)量和位置取決于太陽能電池板和逆變器之間電纜的長(zhǎng)度。如果長(zhǎng)度小于10米，則應(yīng)將SPD安裝在逆變器附近。如果大于10米，則需要第二個(gè)SPD，并且應(yīng)將其放在靠近太陽能電池板的盒子中，第一個(gè)SPD應(yīng)當(dāng)位于逆變器區(qū)域。

為了提高效率，連接到L + / L-網(wǎng)絡(luò)以及SPD接地端子排和接地母線之間的SPD連接電纜必須盡可能短-小于2.5米（d1 + d2 《50 cm）。

安全可靠的光伏發(fā)電

根據(jù)“發(fā)電機(jī)”部分和“轉(zhuǎn)換”部分之間的距離，可能需要安裝兩個(gè)或更多個(gè)避雷器，以確保對(duì)兩個(gè)部分中的每一個(gè)進(jìn)行保護(hù)。

圖J49 – SPD的位置

電涌保護(hù)技術(shù)補(bǔ)充防雷標(biāo)準(zhǔn)IEC 62305標(biāo)準(zhǔn)第1至4部分（NF EN 62305第1至4部分）對(duì)防雷系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)出版物IEC 61024（系列），IEC 61312（系列）和IEC 61663（系列）進(jìn)行了重新組織和更新。

第1部分-一般原則本部分介紹了有關(guān)雷電及其特性和一般數(shù)據(jù)的一般信息，并介紹了其他文檔。

第2部分–風(fēng)險(xiǎn)管理本部分介紹分析，從而可以計(jì)算結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)并確定各種保護(hù)方案，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化。

第3部分–結(jié)構(gòu)的物理損壞和生命危險(xiǎn)本部分介紹了針對(duì)直接雷擊的保護(hù)措施，包括雷電保護(hù)系統(tǒng)，引下線，接地線，等電勢(shì)以及具有等電勢(shì)連接的SPD（1類SPD）。

第4部分–結(jié)構(gòu)內(nèi)的電氣和電子系統(tǒng)本部分描述了免受雷擊感應(yīng)的保護(hù)措施，包括SPD的保護(hù)系統(tǒng)（類型2和3），電纜屏蔽，SPD的安裝規(guī)則等。

該系列標(biāo)準(zhǔn)由以下內(nèi)容補(bǔ)充：

有關(guān)電涌保護(hù)產(chǎn)品定義的IEC 61643系列標(biāo)準(zhǔn)（請(qǐng)參閱SPD的組件）；

產(chǎn)品在低壓電氣裝置中的應(yīng)用的IEC 60364-4和-5系列標(biāo)準(zhǔn)（請(qǐng)參閱SPD的壽命終止指示）。

SPD的組件SPD主要包括（參見圖J50）：

一個(gè)或多個(gè)非線性部件：帶電部件（壓敏電阻，排氣管［GDT］等）；

一個(gè)熱保護(hù)裝置（內(nèi)部隔離開關(guān)），可在使用壽命結(jié)束時(shí)保護(hù)其免受熱失控（帶壓敏電阻的SPD）；

指示SPD壽命終止的指示器；某些SPD允許遠(yuǎn)程報(bào)告此指示。

提供短路保護(hù)的外部SCPD（此設(shè)備可以集成到SPD中）。

圖J50 – SPD圖

帶電技術(shù)有幾種技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)帶電部件。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)：

齊納二極管；

氣體排放管（可控或不可控）；

壓敏電阻（氧化鋅壓敏電阻［ZOV］）。

下表顯示了3種常用技術(shù)的特征和排列。

圖J51 –匯總性能表

元件氣體放電管（GDT）封裝的火花隙氧化鋅壓敏電阻GDT和壓敏電阻串聯(lián)封裝的火花隙和壓敏電阻并聯(lián)

特征：

操作模式電壓切換電壓切換電壓限制串聯(lián)電壓開關(guān)和限幅并聯(lián)電壓切換和限制

工作曲線

應(yīng)用電信網(wǎng)

LV網(wǎng)絡(luò)

（與壓敏電阻相關(guān)）LV網(wǎng)絡(luò)LV網(wǎng)絡(luò)LV網(wǎng)絡(luò)LV網(wǎng)絡(luò)

SPD類型第2類型第1類型1型或2型類型1 +類型2類型1 +類型2

注意：可以在同一SPD中安裝兩種技術(shù)（請(qǐng)參見圖J52）。

圖J52 – XXX Electric品牌的iPRD SPD在中性線和地線之間裝有一個(gè)氣體放電管，在相線和中性線之間裝有壓敏電阻。

SPD的壽命終止指示壽命終止指示器與SPD的內(nèi)部隔離開關(guān)和外部SCPD相關(guān)聯(lián)，以通知用戶該設(shè)備不再受到來自大氣的過壓保護(hù)。

當(dāng)?shù)刂甘景惭b代碼通常要求此功能。使用壽命終止指示通過內(nèi)部隔離開關(guān)和/或外部SCPD的指示器（發(fā)光或機(jī)械的）給出。

當(dāng)通過保險(xiǎn)絲裝置實(shí)現(xiàn)外部SCPD時(shí)，必須提供帶有撞針和裝有脫扣系統(tǒng)的底座的保險(xiǎn)絲，以確保該功能。

集成式斷路器機(jī)械指示器和控制手柄的位置允許自然的使用壽命指示。

本地指示和遠(yuǎn)程報(bào)告XXX Electric品牌的iQuick PRD SPD是“準(zhǔn)備接線”類型，帶有集成的斷路器。

當(dāng)?shù)刂甘緄Quick PRD SPD（參見圖J53）配有本地機(jī)械狀態(tài)指示器：

機(jī)械指示器（紅色）和斷路器斷路器手柄的位置指示SPD的關(guān)閉；

每個(gè)墨盒上的（紅色）機(jī)械指示器指示墨盒壽命已盡。

圖J53 – XXX Electric品牌的iQuick PRD 3P + N SPD

遠(yuǎn)程報(bào)告（見圖J54）

iQuick PRD SPD配有指示觸點(diǎn)，可以遠(yuǎn)程報(bào)告以下內(nèi)容：

墨盒壽命終止；

丟失的墨盒以及何時(shí)將其放回原位；

網(wǎng)絡(luò)故障（短路，中性線斷開，相/中性線反向）；

本地手動(dòng)切換。

結(jié)果，對(duì)已安裝的SPD的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視可以確保這些處于待機(jī)狀態(tài)的保護(hù)設(shè)備始終處于運(yùn)行狀態(tài)。

圖J54 –使用iQuick PRD SPD安裝指示燈

圖J55 –使用Smartlink遠(yuǎn)程指示SPD狀態(tài)

使用壽命終止時(shí)的維護(hù)當(dāng)使用壽命終止指示器指示關(guān)閉時(shí)，必須更換SPD（或有問題的墨盒）。

對(duì)于iQuick PRD SPD，可簡(jiǎn)化維護(hù)工作：

維護(hù)部門可以很容易地確定使用壽命（要更換）的墨盒。

可以在完全安全的情況下更換盒式磁帶，因?yàn)槿绻鄙俸惺酱艓В踩b置會(huì)禁止斷開斷路器的閉合。

外部SCPD的詳細(xì)特征耐受電流電流對(duì)外部SCPD的測(cè)試如下所示：

對(duì)于給定的額定值和技術(shù)（NH或圓柱型熔斷器），使用aM型熔斷器（電動(dòng)機(jī)保護(hù)）的電流耐受性要好于使用gG型熔斷器（常規(guī)用途）。

對(duì)于給定的額定值，斷路器的電流耐受能力比保險(xiǎn)絲的耐受性更好。下圖J56顯示了耐電壓波測(cè)試的結(jié)果：

為了保護(hù)為Imax = 20 kA定義的SPD，要選擇的外部SCPD是MCB 16 A或保險(xiǎn)絲aM 63 A，請(qǐng)注意：在這種情況下，保險(xiǎn)絲gG 63 A是不合適的。

為了保護(hù)為Imax = 40 kA定義的SPD，要選擇的外部SCPD是MCB 40 A或保險(xiǎn)絲aM 125 A，

圖J56 – I的SCPD耐電壓波能力的比較最大 = 20 kA，我最大 = 40 千安

裝機(jī)電壓保護(hù)等級(jí)一般來說：

斷路器兩端的電壓降高于保險(xiǎn)絲裝置兩端的電壓降。這是因?yàn)閿嗦菲鹘M件（熱和磁脫扣裝置）的阻抗高于保險(xiǎn)絲的阻抗。

但是：

對(duì)于不超過10 kA的電流波，電壓降之間的差異仍然很小（95％的情況）；

安裝的向上電壓保護(hù)級(jí)別還考慮了電纜阻抗。如果使用保險(xiǎn)絲技術(shù)（保護(hù)設(shè)備遠(yuǎn)離SPD），則可能會(huì)很高；如果使用斷路器技術(shù)（斷路器靠近甚至集成到SPD中，則可能會(huì)降低）。

注意：已安裝的Up電壓保護(hù)級(jí)別是電壓降的總和：

在SPD中；

在外部SCPD中；

在設(shè)備布線中

防止阻抗短路阻抗短路會(huì)消耗大量能量，因此應(yīng)盡快消除，以防止損壞設(shè)備和SPD。

圖J57比較了63 A aMM保險(xiǎn)絲和25 A斷路器的保護(hù)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和能量限制。

這兩個(gè)保護(hù)系統(tǒng)具有相同的8/20 μs電流波形承受能力（分別為27 kA和30 kA）。

圖J57 –具有相同的8/20 μs電流波耐受能力的斷路器和熔斷器的時(shí)間/電流和能量極限曲線的比較

雷電波的傳播電網(wǎng)是低頻的，因此電壓波的傳播相對(duì)于現(xiàn)象的頻率是瞬時(shí)的：在導(dǎo)體的任何一點(diǎn)，瞬時(shí)電壓都是相同的。

雷電波是一種高頻現(xiàn)象（幾百kHz到MHz）：

雷電波相對(duì)于現(xiàn)象的頻率以一定的速度沿著導(dǎo)體傳播。結(jié)果，在任何給定時(shí)間，電壓在介質(zhì)上的所有點(diǎn)上都不具有相同的值（見圖J58）。

圖J58 –雷電在導(dǎo)體中的傳播

介質(zhì)的變化會(huì)產(chǎn)生波的傳播和/或反射現(xiàn)象，具體取決于：

兩種介質(zhì)之間的阻抗差；

漸進(jìn)波的頻率（在脈沖情況下上升時(shí)間的陡度）；

介質(zhì)的長(zhǎng)度。

特別是在全反射的情況下，電壓值可能會(huì)翻倍。

示例：由SPD保護(hù)的情況

對(duì)施加在雷電波上的現(xiàn)象進(jìn)行建模并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，由30 m的電纜供電的負(fù)載在SP的上行電壓下受到SPD的保護(hù)，由于反射現(xiàn)象，該負(fù)載承受的最大電壓為2 x UP （見圖J59）。該電壓波不是高能的。

圖J59 –電纜末端的雷電波反射

糾正措施在三個(gè)因素（阻抗，頻率，距離的差異）中，唯一可以真正控制的因素是SPD與要保護(hù)的負(fù)載之間的電纜長(zhǎng)度。該長(zhǎng)度越大，反射越大。

通常，對(duì)于建筑物中面臨的過電壓前沿，從10 m起反射現(xiàn)象就很明顯，并且從30 m起電壓可能翻倍（見圖J60）。

如果輸入端SPD與要保護(hù)的設(shè)備之間的電纜長(zhǎng)度超過10 m，則必須安裝第二個(gè)SPD進(jìn)行良好的保護(hù)。

圖J60 –電纜末端的最大電壓，取決于電纜到入射電壓前端的長(zhǎng)度= 4kV / us

TT系統(tǒng)中的雷電流示例無論哪種類型的系統(tǒng)接地布置，均要安裝相與PE之間或相與PEN之間的共模SPD（請(qǐng)參見圖J61）。

用于塔架的中性點(diǎn)接地電阻R1的電阻比用于安裝的接地電阻R2的電阻低。

雷電流將通過最簡(jiǎn)單的路徑流經(jīng)電路ABCD到達(dá)大地。它將串聯(lián)通過壓敏電阻V1和V2，從而導(dǎo)致差分電壓等于SPD的Up電壓的兩倍（UP1+UP2）在極端情況下，出現(xiàn)在設(shè)備入口處的A和C端子處。

圖J61 –僅通用保護(hù)

為了有效保護(hù)Ph和N之間的負(fù)載，必須降低差模電壓（A和C之間）。

因此，使用了另一種SPD架構(gòu)（請(qǐng)參見圖J62）。

雷電流流過電路ABH，該電路的阻抗比電路ABCD的阻抗低，這是因?yàn)锽和H之間使用的組件的阻抗為零（充滿氣體的火花隙）。在這種情況下，差分電壓等于SPD的剩余電壓（UP2）。

圖J62 –公共和差動(dòng)保護(hù)

編輯：黃飛