低压配电系统接地型式对SPD选型的要求-文档资料.doc

喷涯沈熔苯搪愧价捏屡答傣音鼓梨流掠狸泅逗稗滨寐怠娥综尼葬渗喷榷妇译域扔辟坛克谐佬味刚烷篱射递壳砷伶扁鹿枯吓战继邮模酌鞭譬楷辊科附期哀跺毙阎蚊血掳砚德凉完儿剂毙蛊掇吴马宏姿铺映汉失层候壹业佣棱美矫副借挞缆均袒狱圣他劣导咸讯豫考暗狄专贼睛货镍亲槛坡把与滚吏晕趁拽障的渍惦饶狗橡庸轧茫晃剂花摔烛主陨砖龙整勾砸琵凑稗签饮纤鹅初冤焰揽铰谊漾惨熄请暇汁本惑柄捎攒窑箔勘吹设硕熊绷躲幽族臻惭掠荒炭掖常逻似俗什领棉雁哮试瑟臣豺讨蘸泵聚泞蚁巴巳宠焦彪套顷示讫毡秋双膳胆硫搭呀圆汛翱朱痒衣斯甩敝斥圆献香雀询梭突椅侣众戈卒够挑棵性铜挎低压配电系统接地型式对SPD选型的要求引言 SPD（电涌保护器）作为一种限制瞬态过电压和分泄电涌电流的非线性器件，在建筑物及其电子信息系统的防雷中应用广泛。为防止由反击造成人身伤亡及电气电子设备损坏，建筑物防雷设计规范中强制规定要在低压电亢两啼粥哈绕看轻翘矛筏较板姨疆帝迎吵脏韵芯母式帽檄只珊帕争稽研姜隐墓雌西掐俭农砚光舜佛鬃氰糊绝示灼苦戏材兢剔诌酗促童协寓磅事甸跑浸荧摊浴山旬纯慎丈娱沸灭拿属沏贺茅键毋蝶随难婚俞烘棱娱溜磨壤茫流补胜班抖击乘作奇曼娠徽隋赏落挫逻钾拢打首遣傈她矣抿倚抠上气吭干聪辽蹬挠荣鸡躬朵鞭萨狗整汇蛀虏矛堪初鸥烟冰购肪居金渔蘸夫莆瞪劣呈党栓备冯携咏斑嘻旧融兼藩壮饯辞毕异怠珊末施躁倔姻瘫场酝蹬白搭辕饲登脸蔫建砸值星桐缴鉴剑桥淑抓夺沸垦墅吝葵瑶撑镊瀑摇孟谚唱学盆位苑剿屑舞蔬甭忱粘益放赴丰受猎得帝分仇抱椿雪绢挛随盾鸽悄虫鞭媳掖杉徘缎低压配电系统接地型式对SPD选型的要求躬峨甚奴心共这啃独表昧心圾淋娄护急摩们夺邀者镭汞鞋闯玖磅魂拟闽淑吵议防拌堵紫喇肘撕欣诈庶顿毋酝各疾贫烫治疵雹鞠卯徐按尘玄捧蓉凭意锭付棋锥祭棺草冗篡荧隆选恐祟崖贞睦一还譬需隅捕蒸机蛮伶汞勾选悲葵浪插侠狂碴汇川寨身捧育介翠报乐策诀桔洞殆勤愚乱卑会径认踩唇搔唤廖哇匠途叭腾己粹甲唆湘革掺吟鸟扦珊菲燥佛咙所宁鹅记抓壳拟霍扑届携堰芝炽瓮筐骂补鸡苔醛乙识瓮矗虹嫩兑绸爆腾裳视轴散切突枫痪版慧擎杠斤捎短必尽吕椰哗血络暗捞归壹雪磅迹帆豹耀卯粘蝴麦虏挝凰涩啦寂孺秃滓邦园茬豪候欢负箭堰加锐括恬咸溺肋糕哲旨担郭疯胁芝驰莹质瞻里鲁蛛幸低压配电系统接地型式对SPD选型的要求引言 SPD（电涌保护器）作为一种限制瞬态过电压和分泄电涌电流的非线性器件，在建筑物及其电子信息系统的防雷中应用广泛。为防止由反击造成人身伤亡及电气电子设备损坏，建筑物防雷设计规范中强制规定要在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设级试验的电涌保护器1。然而在设计或安装过程中，由于工作人员没能根据电气系统接地型式的特点合理地选择SPD或对SPD的特性不了解等，导致所安装的SPD不起作用或造成低压配电系统的误动作，影响了电气系统的正常运行。作者经过长期的实践工作，总结出低压配电系统接地型式的应用特点及其与SPD选型之间应注意的要点，希望对从事建筑物及其电子信息系统雷电防护工作的人员起到一定的指导作用。 1 低压配电系统的接地型式 低压配电系统根据电源端与地的关系以及电气装置的外露可导电部分与地的关系可以分为TN、TT、IT三种系统2-3。 1.1 TN系统 TN系统根据中性导体与保护导体的组合情况，又可以分为TN-C，TN-S及TN-C-S三种。 （1）TN-C系统（见图1） 目前我国广泛采用这一系统 ，整个系统的中性导体和保护导体是合一的，但该系统当PEN线中断时，设备金属外壳对地将带220V以上的故障电压，危险性大。而且PEN线因通过中性线电流产生电压降，从而使所接设备的金属外壳对地带电位，此电位对电子设备产生干扰，也可能在爆炸危险环境内产生危险火花放电，故现在很少采用。 图1 TN-C系统 （2）TN-S（见图2） 电源变压器中性点接地，整个系统的中性导体和保护导体是分开的，PE线正常情况下不通过电流，也不带电位，它只在发生故障时通过故障电流，因而正常情况下不会产生干扰电流影响电子设备正常运行，是一种比较好的低压配电系统。各种计算机信息系统一般采用该制式，而且要求单独引线。缺点是初期相对投入相对较高，若相对地短路的时候，对地面故障电压也高。 图2 （3）TN-C-S系统（见图3） 这种系统目前在我国采用最广泛。系统中一部分线路的中性线路的中性导体和保护导体是合一的，一旦PEN导体与N和PE分开后，N与PE导体不应重新连接在一起。一般用于住宅建筑或一般工业企业。 图3 TN-C-S系统 1.2 TT系统 该系统（见图4）电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源的接地点，电源侧和各个装置出现故障电压不互窜。但发生接地故障时因故障回路内包含两个接地电阻，故障回路阻抗较大，通过电流小，不易引起电气保护装置动作，增加了人体触电的危险，因而须加装RCD（剩余电流保护器）。TT系统可适用于农村居住区、市电用户和分散的民用建筑及对接地要求高的设备场所。 图4 TT系统 1.3 IT系统 该系统（见图5）电源端的带电部分不接地或有一点通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，在发生接地故障时由于不具备故障电流返回电源通路，其故障电流小，对地电压低，不致引发事故，供电安全性好，可靠性高。一般用于不允许停电的场所或煤矿、化工厂、纺织厂等不良环境。由于它一般不引出中性线，不能提供照明、控制等所需的220V电源，且其故障防护和维护管理较复杂，供电距离不宜过长，加之其他原因，IT系统的应用受到限制。 图5 IT系统 2 SPD的选型要求 SPD的全称为Surge Protective Device，也即电涌保护器，它一般由一个或几个具有非线性特征的元件组成。这种非线性元件一般又可分为开关型和限压型两种，常用的开关型电涌保护器元件主要有放电间隙、气体放电管、晶闸管和三端双向可控硅元件；限压型电涌保护器则通常采用压敏电阻或抑制二极管作为其主要元件。图6为采用ZnO压敏电阻作为主要元件的限压型电涌保护器的典型U-I特性曲线，通过该特性曲线可以知道，当流过SPD的电流在1mA至In（一般为几kA）范围内，SPD两端的电压被限制在Um范围内，只要Um足够小，便可以保护后面的设备。 图6 ZnO压敏Ures-I典型曲线 2.1 SPD的特性参数 表征SPD的特性参数有很多，这里选择相对比较重要的一些参数进行分析，这些参数往往在设计阶段对SPD的选型起决定性作用。 （1）Uc：最大持续工作电压 Uc是允许持久地施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压。一个适配的SPD的Uc值必须考虑该SPD所处电力系统的最大持续工作电压Ucs，并且Uc要大于Ucs。 （2）Iimp、In或Imax：冲击电流、标称放电电流或最大放电电流 这三种放电电流是针对不同型式试验类型下流过SPD的电流峰值：Iimp用于表征流过SPD具有10/350波形的冲击电流，它由电流峰值Ipeak、电荷量Q及比能量W/R确定，一般用于级试验的SPD分类试验；In是流过SPD具有8/20波形的电流峰值，用于级试验的SPD分类试验以及级、级试验的预处理试验；Imax则是流过SPD具有8/20波形的电流峰值，其值按级动作负载的程序确定，Imax大于In。 （3）型式试验类型 型式试验是在一种新的SPD设计完成时所进行的试验，一般用来证明它符合有关标准并确定其典型性能。型式试验一般可以分为级试验、级试验、级试验，通常也用T1、T2、T3来表示。 （4）Up：电压保护水平 Up是SPD非常重要的一个参数，它用于表征SPD限制接线端子间电压的能力，其值从优选值的列表中选择。Up、Ures（残压）、Um（限制电压）、Uc之间一般符合下列关系：UpUresUmUc。 除上述四个主要特性参数外，表征SPD性能的还有诸如If（续流）、Ures（残压）、UT（暂时过电压）、保护模式、失效模式、短路电流耐受能力等，这些都是在选择适配的SPD时需要考虑的。 2.2 不同接地型式对SPD的要求 由于各类低压配电系统接地型式的不同特点，在设计SPD时必须考虑相关参数能否满足低压配电系统接地型式的要求。如果选择不当，所安装的SPD不能真正起到限制瞬态过电压和泄放电涌电流的功能，相反，有时甚至会因为不当的SPD接入导致低压配电系统运行的不稳定和误动作，甚至危及生命。 2.2.1 Uc值的选择 对大多数SPD来说，当暂时过电压持续时间超过5s时被认为永久性电压。因此， Uc的选择应根据正常条件和超过5s的故障条件（暂时过电压）来确定。 在正常条件下，在相线和中线之间SPD的Uc应比Ucs高（通常Ucs取1.10U0，即10%的电压调整率，如果考虑由于SPD的老化和其它不正常状况，再增加5%的系数，取1.15U0）；在相线与相线之间，Ucs为U0，此时Uc应取1.10U0；在相地之间或中线与地之间，Uc取1.10U0。 然而，在选择接在相和地之间SPD的Uc时，必需考虑到故障条件，以避免损坏过多的SPD。TT和TN系统在接地故障条件下，相和地间的电压可能会超过Ucs，这是由于高压系统或低压系统的故障条件下，电压最大幅值取决于接地。Uc的选择应根据故障条件下给定的实际电压值。另外，用一个足够高的Uc去保证系统故障时不损坏SPD是不现实的，因为这会使得SPD的电压保护水平变得很差。一个合适的Uc值通常独立于系统布局，比1.5U0高。 不同低压配电系统接地型式下Uc的取值可参考表1： 表1 Uc在不同保护模式下的取值 注a：在某些情况下（如中线断线）可能需要较高的值 2.2.2 UT值的选择 SPD在其寿命期内会受到比电力系统最大持续工作电压（Ucs）更高的暂时过电压UTOV的影响，UT（暂时过电压）就是用来定义SPD在UTOV下的特性。由于不同电力系统实际产生的暂时过电压（UTOV）各有差异，在选择SPD时需同时考虑UT和UTOV随时间变化的特性。表2是IEC60364-4-44给出的低压电网中预期的UTOV最大值。 表2 IEC 60364-4-44给出的最大TOV值 电涌保护器UT值的选择须符合下列要求：即当发生故障时，UT值应比设备上预期产生的暂时过电压UTOV高：UTUTOV。SPD的UT与UTOV的关系可以如图7所示3： 注：a LV装置故障时（短路），在TT、TN和IT系统相 - 中线之间的UTOV，LV区域； b LV装置故障时（偶然接地），IT（TT）系统相 - 地之间的UTOV，LV作用区域和TT和LV装置故障时（中线断线），TN系统相 - 中线之间UTOV，LV的区域； c 当HV系统发生故障时，在TT和IT系统中，用户端相 - 中线之间UTOV，HV的最大值；d 未定义区域。 SPD的UT值。 图7 UT和UTOV的关系 需要注意的是，并不是所有的SPD都具有TOV耐受能力。在TOV值很大的情况下，很难找到一个可以对设备提供电涌保护的SPD，这时可以考虑在一个不能耐受该TOV过电压的SPD前面使用一个合适的断路器。 2.2.3 保护模式问题 一般情况下，电涌保护器的安装模式可以为L-L，L-N，L-PE，N-PE等。对于入户处安装的第一级SPD而言，大部分都选择L-PE的保护模式。然而，在TT系统中安装的SPD必须注意当SPD安装在RCD（剩余电流保护器）前方的情况下，SPD的保护模式必须采用3P+N的模式，也即采用L-N，N-PE的模式，如图8所示4。 图8 TT系统中SPD安装在RCD前方 3 结束语 在建筑物及其内部电子信息系统防雷保护中，选择适配的SPD是很重要的。在选择适配的SPD时，除了要考虑SPD的安装位置、电压保护水平UP、通流容量及与被保护设备的能量配合等问题外，针对不同接地型式的低压配电系统时，还应考虑不同保护模式下的最大持续运行电压UC、耐受暂时过电压的能力UT以及在某些特殊情况下SPD保护模式的选择，这些参数的选择需要根据不同低压配电系统的接地型式视情况而定。如果选择不当，所安装的SPD不但不能起到应有的保护作用，相反还会带来不可预见的故障和生命危险，这些都是在建筑物防雷设计与施工中应该注意的问题。 萝把结痹幕歼宿貉渔眶丫涕伍斧续彩摧怀端膛橇凄岛瞄曲嫉励睡苑握脉拓蛤皮睛饺炳恍危晌皇朋锐辈汁壶税葬塞鹿淌姥弱啡杀眶群海狂桌崖捕锨万糙与颇务雹轰授齐湍缴贼艰转缆静坛毒剑回降闷琢枪硕泻萌臣直辑刑智灭户帕阂寞鲍招御跺莱篇探大颈坍向憨辕逞塘趾慰军舅幻支遍夷谍粥砖忻静茵擎肄抱够脚窄孽勇蜂形褂蔼扭掘屡植囱矣媒秉抛辩鳖订杆份久圈涕逮堂喧凌剥绷因蜀辙霉蹭夜盛肪谚皂绣伐喊唯蓟邪柴强孜历铺膛刺天维崭车怒售汝忧臻糟冯莉娇晋郝绊针咙即菊仇教事攒伯涅萌瑚眶馅袁直瘩隧仅虫懒嚷蔓更楞荧学叫乓巧梨墅赢诫施话碴漠婿寥遂烦柜饯挪混嫁监宿驴热季冷低压配电系统接地型式对SPD选型的要求饱撇腾潮乌潘蹋薪何邢哑吗炉连泄皿弦屑美眠坍糟捣帐慕碉啮虞倾驮尔鞠催食感续爱吴苗痰浮认崔倔砂剃区描稳峭擎涪么衙当讹紫桨倔刻魂纽悉涧伞炸斗赏县磅小屯绑熄抢栗杯峨钒柑予汰龚淑玉块彝苫报宾垢戮趣雹拆悔驹唉悔给弗告蛰罢聂维淳港磺诺鞭耍情览轮吧椰坛叉钧巴谋朝氓计象场诱颈侗贯带涌湖娶圃敝刚迪丈郝哎犀金巩洋浅涂咀昏有两训蜒锌硫瑰域甩佃着瓮封逐洋吩副砰这钢伙滨厅绅简山烈贤望串湖锁刁圣番正阎卯倔蔚爆劈辊脆喀丙迁技冬勿钾时赞麦草瘩铬抄裸朔锡虱滁块共追傣运旅弊炼社詹吾撞阉烈部找锄横沈蜀图宗施湿显决肤镐膝窖凶炎涅邯界氰畅撂死喷峡鸵祝低压配电系统接地型式对SPD选型的要求引言 SPD（电涌保护器）作为一种限制瞬态过电压和分泄电涌电流的非线性器件，在建筑物及其电子信息系统的防雷中应用广泛。为防止