浪涌保护器选择是电气应用中十分复杂的一个
浪涌保护器选型在电气应用中是一个非常复杂的问题,涉及到系统接地形式、暴露程度、避雷区、电缆长度、级间保护、保护点短路电流大小、分流回路数量、等等
1. 浪涌保护器
浪涌保护器 ( , SPD) 是一种非线性保护装置,用于限制瞬态过电压并引导带电系统中的放电浪涌电流,以保护电气或电子系统免受雷击或操作过电压和浪涌电流的损坏。
2.浪涌保护器的分类
可以根据非线性元件的特性进行分类,也可以根据不同系统中的不同使用要求进行分类
2.1 按非线性元件特性分类
(1)电压开关型浪涌保护器:
没有浪涌时为高阻抗,有电压浪涌时突然变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管、可控硅或可控硅元件作为电压开关浪涌保护器的组成部分。又称“ 型”电涌保护器。它具有不连续的电压和电流特性。
(2) 限压浪涌保护器
无浪涌时阻抗高,随着浪涌电流和电压的增加而不断降低。压敏电阻和抑制二极管通常用作限压浪涌保护器的组件。也称为“钳位”电涌保护器。它具有连续的电压和电流特性。
(3) 组合浪涌保护器
浪涌保护器由电压开关型元件和限压型元件组成,其特性根据外加电压的特性可表示为电压开关型、电压限制型或电压开关型和电压限制型。
2.2 根据不同系统的不同使用需求分类
按用途分为电力系统SPD、信号系统SPD和天馈系统SPD;
3.选择电力系统浪涌SPD的几个关键参数
3.1 SPD测试类别的选择
SPD中有3种测试类别,即类别。一般配电柜一般采用I类或II类;配电箱可使用Ⅱ类和Ⅲ类;后端也可以使用 II和III;规范描述如下:
(1) 进入建筑物的交流电源线,在线路的总配电箱或与LPZ1区域的交界处,I类测试的浪涌保护器或测试的浪涌保护器 Ⅱ型试验应设置为第一次试验。电平保护;
(2)在配电线路配电箱、电子机房配电箱等后续保护区交界处,可设置Ⅱ类或Ⅲ类试验浪涌保护器为后级保护;
(3) 特殊重要电子信息设备的电源端口可安装II类或III类测试浪涌保护器作为对使用直流电源的信息设备的精细保护。根据其工作电压要求,应安装合适的直流电源线浪涌保护器浪涌保护器。
3.2 最大连续工作电压的选择
最大连续工作电压 Uc 是可以连续施加到 SPD 上的最大 rms 电压(或直流电压)。该值是SPD的一个阈值,即当工作电压超过该值时,SPD开启,漏电流呈指数增长。
Uc的选择与系统接地形式、系统电压和电能质量有关。Uc 值至少大于正常工作时的电压。比如TN系统380/220V,正电压偏差不超过7%,但我国实际正电压偏差往往超过这个值。考虑10%,加入老化因素,按5%计算,Uc≥1.15Uo。
在供电系统电压偏差超过10%,正常工作电压幅值因谐波影响而增大的地方,应根据具体情况适当提高上述SPD规定的Uc值;但同时,过压保护水平(Up)与被保护设备的配合。具体请参考下图,其中Uo为相电压,U为线电压。
在直流系统中浪涌保护器设计,SPD的最大持续工作电压Uc约为被保护系统额定电压(经验值)的1.5倍。
3.3 浪涌电流和最大放电电流的选择
冲击电流Iimp一般用于SPD的I类分级动作负载测试参数,其波形通常为10/350µs;
最大放电电流 Imax 用于 SPD 的 II 类分类测试。具体选择与曝光位置有关,请参考下表。
3.4 电压保护等级的选择
电压保护等级Up是SPD限制端子间电压的性能参数。对于电压开关型SPD,它是在规定陡度下的最大放电电压,对于电压限制型SPD,它是在规定电流波形下的最大残余电压。
SPD的电压保护等级Up加上两端引线的感应电压之和应小于其所在系统和设备的绝缘冲击耐受电压的额定值Uw(Uw值如图所示)下图中),且不应大于被保护设备的耐压等级。的 80%。
3.5 浪涌保护器SPD选型设计的总体原则
(一)总体原则。将整个安防工程机电系统作为一个整体的保护对象来考虑防雷。不仅要考虑各子系统的防雷,还要考虑各弱电系统与其供配电子系统的有效连接,做到系统配置、经济合理、安全可靠、冗余适当。
(2)划分接口。根据-2010防雷区LPZ划分原则和安防工程机电系统分散分布的特点,确定几个不同的“建筑单元”,然后实施分级保护。
(三)综合防治。充分利用“均压、屏蔽、接雷、分流、接地、保护”等传统防雷技术措施,选用可靠的防雷装置和浪涌保护器SPD,实施可靠、全面的技术方案。
(4)合理选择。根据具体安防工程的地理环境特点和机电设备所在的防雷区域,选择合理的SPD电气性能参数和产品功能。
4. 各级SPD选择的参数
(1) SPD1
如果将一级浪涌保护器SPD1安装在建筑物的总配电室,三片式开关型浪涌保护器就可以满足系统的要求。我国目前的供电方式即使整个供电系统采用TN-S方式,在一般配电室N和PE都是接地点,所以三片式开关型SPD可以安装在配电室的通用配电柜。在 N 和地之间不需要添加。
SPD1选择的推荐参数如下:
最大持续工作电压:Uc=440V
最大放电电流:一般按规范要求或参考标准要求计算设计
防护等级:Up≤2.5KV
响应时间:tA≤
(2) SPD2
二级电源浪涌保护器是应用最广泛的产品。雷电电磁脉冲能产生20KA以上雷电流对LPZ1区电力线的侵入的情况并不多。因此,二级SPD被评为限压浪涌保护器。通量 In 位于 20-40KA。
SPD2推荐技术参数选择如下:
最大持续工作电压:Uc=260~320V
额定放电电流(8/20μs) In=20KA
最大放电电流(8/20μs) Imax=40KA
防护等级:Up≤1.5KV
响应时间:tA≤25ns
(3) SPD3
三级电源浪涌保护器一般安装在重要设备的前端浪涌保护器设计,即所谓的精细保护。
SPD3推荐技术参数选择如下:
最大持续工作电压:Uc=255V
标称放电电流(8/20μs):In L→N 3KA N→PE 5KA
电压保护等级Up:L→N≤1.25KV L→PE≤1.5KV
响应时间:tA≤25ns
5. SPD的安装
使用已安装SPD的三相基本要求:
(1) 安装SPD后,SPD应在无电涌发生时不影响电气(电子)系统的正常运行。
(2)安装SPD后,在发生浪涌时,SPD能承受预期的雷电流而不损坏,并能钳制浪涌电压和分流浪涌电流。
(3)浪涌电流通过后,SPD应迅速恢复高阻状态,切断工频续流。
安装在防雷区交界处的 SPD 配置示例如图 1 所示。
图1(防雷区交界处SPD安装示意图)
SPD在不同接地系统中的安装如图2至图6所示。
图2(TN-CS系统中SPD的安装)
图 3(TN-S 系统中 SPD 的安装)
图4(TT系统中SPD的安装)
图 5(IT 系统中 SPD 的安装)
图 6(TT 系统中 SPD 的安装)
6. 浪涌保护器 配置示例
-“结尾”-