第四章 电涌保护器的选择和使用原则.doc

第四章 电涌保护器的选择和使用原则4.1 低压交流配电系统和设备的型式分类及冲击特性当需要采用SPD对低压电气系统和设备进行保护时，必须充分了解被保护的低压交流配电系统型式、低压直流配电系统和被保护电气设备耐冲击过电压额定值（UW）。1 低压配电系统1.1低压交流配电系统1.1.1按带电导体根数分类带电导体是指工作时通过电流的导体，相线（L线）和中性线（N线）是带电导体，保护接地线（PE线）不是带电导体。按带电导体根数可分为：单相两线系统，两相三线系统，三相三线系统，三相四线系统等。低压配电系统按带电导体根数分类见本部分附录A（资料性附录）。注:目前我国和国际标准中主要采用按接地系统分类的方法。按带电导体根数分类容易混淆一些概念，如将TN-C系统称为三相四线系统，却将TN-S系统误为三相五线系统。附录A （资料性附录）低压交流配电系统按带电导体根数分类供电给单相电器的一根相线（L）和一根中性线（N）的系统，见图A.1所示。有单独引出一根保护接地线（PE）的也属单相两线系统。LN图 A.1 单相两线系统单相降压变压器二次绕组电压为240V，自绕组的中点抽出一接地的中线两绕组的电流的相位是相同的（在同一瞬间绕组的电流都是流向N或L线），从而引出240V和120V两种电压，其中240V电压供电热等大负荷用电，120V电压供照明和小家用电器用电。这一系统属单相系统，但有三根带电导体，在某些发达国家（如美国）应用较多，在我国一些宾馆的卫生间中有110V/220V的电源插座，属此系统。见图A.2所示。L1NL2图 A.2 单相三线系统为减少线路电压降自三相变压器引出两根相线（L1、L2）和一根中性线（N）给厂区或庭园照明供电的配电系统。见图A.3所示。L1NL2图 A.3 两相三线系统由两个相位差90，中点相连的单相电源绕组的引出线构成，它有四根相线（L1、L2、L3、L4）和一根中性线（N）共五根带电导体。这一系统国外曾经使用过，现在很少应用，见图A.4所示。L1L3L2L4N图 A.4 两相五线系统由电源只引出三根相线（L1、L2、L3），主要用于为电气设备供电的系统。例如给不带控制回路的三相电动机供电，见图A.5。L1L3L2图 A.5 三相三线系统A.1 三相四线系统具有三根相线（L1、L2、L3）和一根中性线（N）的带电导体系统。这一系统是目前国际上和我国广泛在配电中采用的系统。见图A.6。L1L3NL2图 A.6 三相四线系统1.1.2按低压交流系统接地型式分类低压交流配电系统分为TN（TN-C，TN-S，TN-C-S），TT，IT三类，这些接地型式的文字符号的含义是：第一个字母说明电源与大地的关系：T：电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接。I：电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接。第二个字母说明电气装置的外露导电部分与大地的关系：T：外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。N：外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。第三个字母说明N线与PE线的关系：（仅用于TN系统）C：N线和PE线共用一根导线（PEN）。S：N线和PE线分别设置。TT系统电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接，设备外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。PE外露导电部分NL1L2L3N图1 TT系统TN系统电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接，设备外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。TN系统分为 TN-C，TN-S，TN-C-S三类：TN-C系统在系统内N线和PE线共用一根导线。TN-S系统在系统内N线和PE线分别设置。TN-C-S系统在系统内，仅在电气装置电源进线点前N线和PE线是共用一根导线，电源进线点后即分为N线和PE线。注：电气设备外露导电部分包括设备日常使用中可能触及的导电部分。正常情况下外露导电部分因与带电导体之间有绝缘隔离而不带电压，但在基本绝缘损坏发生接地故障时可能带电压，如用电器具的金属外壳、敷设线路用的金属管（梯架、托盘、槽盒）等。诸导电物体包括电气设备外露导电部分，带电导体（L和N线、电信及信号线）和装置外导电部分（非电气的其他装置的可导电部分，容易引入电位，通常是地电位，如金属水管、金属燃气管道和建筑物钢结构等）。图2 TN-C系统外露导电部分L2NL1L3PEPEN图3 TN-S系统外露导电部分L2NL1L3PEPEN图4 TN-C-S系统IT系统电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接，电气设备外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。IT系统分为两种情况：一种是不配出中性线，另一种是配出中性线，IEC标准建议三相IT系统只配出三根相线而不配出中性线。为了降低或衰减可能出现的过电压或谐振，有时需将电源端带电导体经一高阻抗接地，一般情况下该阻抗值可取为电气装置标称相电压的5倍，例如装置标称相电压为220V时，阻抗值可取为1000。IT系统的两种型式见图5和图6。L1L22L3外露导电部分开路或接PE图5 不配出中性线的IT系统L1L2L3外露导电部分开路或接PENN图6 配出中性线的IT系统1.2 低压直流配电系统低压直流配电系统可分为接地系统和不接地系统（或非有效接地系统）。直流电压的区段见表1：表1 直流电压区段区 段接 地 系 统不接地或非有效接地系统a极 对 地极 间极 间U b120VU120VU120V120VU900V120VU1500V120VU1500V注 1：本表所列电压值为无纹波直流电压值。注 2：本电压区段的划分，并不排除为某些专用规则规定中间值的可能a 如果系统配有中间导体，则由相导体和中间导体供电的电气设备选择，应使其绝缘适应其极间电压。b U装置的标称电压（V）。2被保护设备的耐冲击特性2.1交流电气设备耐冲击类别2.1.1交流电气设备耐冲击类别220/380V三相系统电气设备耐冲击类别可分为、类，见表2所示。表2不能涵盖所有的220/380V三相系统的电气设备，应从实际出发对被保护设备耐冲击过电压额定值进行核实。表2 220V/380V三相系统电气设备绝缘耐冲击过电压额定值设备位置电源处的设备配电线路和最后分支线路的设备用电设备特殊需要保护的设备耐冲击过电压类别类类类类耐冲击电压额定值（kV）642.51.5注 1：类需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备，如含有电子电路的设备，计算机及含有计算机程序的用电设备；注 2：类如家用电器(不含计算机及含有计算机程序的家用电器)、手提工具、不间断电源设备（UPS）、整流器和类似负荷；注 3：类如配电盘、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等的一些其它设备；注 4：类如电气计量仪表，一次线过流保护设备、波纹控制设备。2.1.2通信、信息网络交流电源设备耐冲击特性表3 通信、信息网络交流电源设备耐冲击特性设备名称冲击电压额定值kV冲击电流额定值kA说明电源设备机架交流电源入口（由UPS供电）0.50.25通信、信息网络中心设备交流电源端口0.50.25适用于相 相1.00.5适用于相 地非信息网络中心交流电源端口1.00.5适用于相 相2.01.0适用于相 地注 1：交流电源额定电压均为220V/380V。注 2：使用混合波（1.2/50s、8/20s）进行试验。2.2直流电气设备耐冲击特性2.2.1 直流电源设备耐冲击过电压额定值表4 直流电源设备耐冲击过电压额定值设备名称额定电压Vd.c混合冲击波冲击电压（kV）冲击电流（kA）DC/AC逆变器DC/DC变换器机架直流电源入口-24或-48或-600.50.25直流配电屏-24、-48、-601.50.75注： 混合波开路电压为1.2/50s，短路电流为8/20s。2.2.2信息网络设备耐冲击过电压额定值表5 信息网络设备耐冲击过电压额定值设备名称冲击电压额定值试验波形说明信息网络中心DC电源端口0.5 kV1.2/50s（8/20s）适用于极 一 极1.0 kV适用于极 一 地非信息网络中心DC电源端口1.0 kV1.2/50s（8/20s）适用于极 极2.0 kv适用于极 地注： 非信息网络中心的地点指设备不在信息网络中心内运行，如无保护措施的本地远端站、商业区、办公室内，用户室内和街道等。2.2.3测量、控制和实验室内直流电源冲击抗扰度试验的最低要求表6 冲击抗扰度试验的最低要求端口试验项目试验值说明直流电源冲击试验0.5kV适用于极 极1.0 kV适用于极 地注： 仅适用于线路长度超过3m的情况。4.2 低压系统电涌保护器的主要技术参数1、SPD的分类1.1、SPD的分类见表。本部分主要选用了级/级/级分类试验和开关型/限压型/混合型分类内容。表连接至低压配电线路的SPD分类大类序号分类方式小类序号具体分类1按有无串联附加阻抗12无串阻抗（单口）串联阻抗（双口）2按电路设计拓朴345电压开关型电压限制型混合型3按冲击试验类型678级分类试验级分类试验级分类试验4按使用地点910户外型户内型5按可触及性1112易触及型不易触及型6按安装方式1314固定式可移式7断路器安装位置151617安在SPD内部安在SPD外部内外部均有保护功能181920 有防过热功能有防泄漏电流功能 有防过电流功能8后备过电流保护2122有具体规定的无具体规定的9外壳保护等级2323123223n按IP代码规定划分10温度范围2425工作在正常温度范围工作在异常温度范围1.2、连接至低压配电系统的SPD设计拓朴1.2.1限压元件可控硅元件气体放电管抑制二极管压敏电阻放电间隙图D.1SPD限压元件示例SPD限压元件可分为电压开关型和限压型，其名称和图形符号如图D.1所示。D.2一个端口SPD（无串有阻抗的SPD，又称单口SPD）单口SPD是指SPD与被保护的低压配电线路并联连接，它们可能没有专门的输入输出端（如图D.2中的a)、b)、c)、d)、e)），也可能设有专门的输入输出端（如图D.2中的f)、g)、h)、i)、j)）。在有专门的输入输出端且并联使用两个元件的SPD的元件之间没有附加的串联阻抗。SPDa）单口SPD总示意图元件串联单口SPDb）c）元件并联单口SPDd）e）f)g)h)i)j)单一元件、有输入输出端的SPD元件串联、有输入输出端的SPD元件并联、有输入输出端的SPD图D.2单口SPD的设计拓朴D.3两个端口SPD（串有阻抗的SPD，又称双口SPD）双口SPD是指具有两组输入和输出端子的SPD，并联接入低压配电系统电路中，在输入端和输出端之间设有串联阻抗。其设计拓朴如图D.3所示。SPD图D.3双口SPD的设计拓朴a)双口SPD总示意图b)双口并联SPD（三个端口）c)双口并联SPD（四个端口）输入端（IN）输出端（OUT）输入端（IN）输出端（OUT）串联阻抗串联阻抗共地端D.4SPD内置断路器SPD内置断路器的设计拓朴如图D.4所示。DD串联阻抗a)b)D为断路器图D.4SPD内设断路器的设计柘朴DD串联阻抗a)b)D为断路器图D.4SPD内设断路器的设计柘朴2、SPD选择和使用时的主要参数 SPD能承受预期通过的雷电流（Iimp、In、UOC） 最大持续运行电压（UC） 电压保护水平（UP）UP、UO、UC和UCS之间的关系UP、UO、UC和UCS之间的关系见图B.11。tUUp2Uc2Ucs2U02U02Ucs2UcUp图 B.11 UP、UO、UC和UCS之间的关系从图B.11可以看出UpUcUcsUo，其中Ucs为SPD安装处系统最大持续工作电压（或称实际最大系统电压）。3 SPD选择和使用时应考虑的其他技术参数3.1与使用条件有关的技术参数SPD的本体上，或因受标注面积限制而标志在小包装或说明书上的以下内容，应与使用条件（环境）相一致： 交流（a.c）或直流（d.c）； 交流（a.c）的频率（48Hz62Hz）； 交流（a.c）系统的标称电压（如220V/380V），直流配电系统的直流电压（如24V、48V和60V）； 使用地点（室内或室外）；注： 室外用SPD的污染等级为4。 使用高度（是否超过海拔2000m）； 环境温度（是否在正常温度-5+40之间）； 环境湿度（是否在正常情况下相对湿度不大于50%或90%）；注： 在环境温度为+40时为50%，环境温度为+20时为90%。 外壳防护等级（IP代码的要求）。3.2持续工作电流（Ic）SPD生产厂应提供产品持续工作电流（Ic）值，持续工作电流：在最大持续运行电压（UC）下，流过SPD的电流。注： 其中流经接地端子（如PE）的电流为残流（Ires）。3.3暂时过电压耐受值（UT）SPD生产厂应提供产品暂时过电压耐受值UT，暂时过电压耐受值：SPD能耐受的持续短时间的直流过电压或最大工频过电压（r.m.s）。在规定时间内，UT大于UC。UT在理想情况下用一条曲线描述。而实际上是用几对工频电压或直流过电压对于时间（最长不超过几秒）关系的值来表征。典型持续时间为200ms和5s。选择UT应考虑UTOV的出现可能性，详见4.3节3.3条和附录B（资料性附录）附录B 暂时过电压UTOV（资料性附录）低压电气系统中的三种电涌过电压B.1 概述安装在低压电气系统中的SPD在选择时为实现有效的箝压，Uc值会选择至最低值（如（Uc1.15Uo），此值一般不会超过350V（r.m.s）。在低压电气系统中的SPD常常因系统中出现的暂时过电压UTOV超过Uc值而动作，并且常因不能承受较长时间的暂时过电压而损坏，因此要求SPD在各种不同的暂时过电压UTOV状态下应具有不同的暂时过电压耐受值UT，表B.1给出了最大TOV值，其中涉及到暂时过电压的持续时间和UTOV的最大值（幅值）。通常引发最严重的暂时过电压的原因有如下四种： 高压（HV）系统与地之间的故障； 低压（LV）TN和TT系统中的中性线（N线）断开； 低压（LV）IT系统的意外接地； 低压（LV）电气系统中发生短路。4.3节中3.3条和表10对SPD的UT最小值提出了总的要求，在不同的原因和配电网不同接地型式中，SPD安装不同的位置上UT值分别有不同的要求。本附录以下内容提供了相关资料。B.1.1 UTOV标准值GB 16895.11给出了低压电网中预期的UTOV的最大值，见表B.1。表 B.1 GB 16895.11给出的最大UTOV值UTOV的发生位置电网接地系统UTOV, HV的最大值相线与地之间TT，IT持续时间5s时，U0 +250V持续时间5s时，U0 +1200V中性线与地之间TT，IT持续时间5s时，250V持续时间5s时，1200V注： 以上值是与高压电网故障有关的极限值。UTOV的发生位置电网接地系统UTOV的最大值相线与中性线之间TT和TNU0注： 以上值与低压系统中中性线断线（断零）有关。相线与地之间IT系统（TT系统见注1）U0注： 以上值与低压系统中，相线意外的接地有关。相线与中性线之间TT，IT和TN持续时间5s时，1.45U0注： 以上值与相线和中性线之间的短路有关。注 1： 已经证明了更高的TOV也可以在TT系统中出现，持续时间5s。注 2： 在变压器处的最大TOV值可能与表中所列不同（或高或低）。注 3： 选择SPD时不考虑中性线断线（断零）。注 4： 1.45Uo见4.3节中3.3条表10注3。B.1.2 LV系统中UTOV标称值的说明低压系统中的故障产生的暂时过电压可以通过以下两个因素定义： K1是电力系统的最大持续工作电压UCS与系统标称电压UO的比值。K1通常在1.05到1.1的范围内。这包括了电压的正常调节。Ucs=K1UO（K多取1.1） （B.3） K2是系统最大过电压与Ucs之比。在三相低压系统中出现故障时，无故障的相上的电压可从大约1.25倍升高到理论上的倍。注 1：在单相三线（分相）系统中K2可高达2。总的暂时过电压被表示为：UTOV, LV = K1K2U0 = K2Ucs （B.4）注 2：暂时过电压通常由事故造成，例如低压配电系统的故障，电容器动作和发电机停机及启动等事件造成。这些过电压持续时间很短。那些由三相供电系统故障造成的暂时过电压存在的时间从0.05s直至5s。中性线连接不好的单相发电机启动能导致额外过电压，通常持续时间达5s。电容器开关和电压调整很少产生持续时间长于5s的过电压。因此，本部分中选取的暂时过电压持续时间为0.05s到5s。注 3：在某些电网中，需要考虑由高压系统故障所导致的UCS+ 1200V的短时（小于5s）暂时过电压（UTOV, HV）（见GB 16895.11）。如此高的电压可能导致SPD故障。在这种情况下，应进行适当的试验以确保该故障不会对人身、设备和装置造成任何灾难。UCS+ 1200V是持续时间为5s的暂时过电压的最大值。根据低压装置和高压系统的接地系统类型，该值可能存在，也可能不存在。另外，持续时间长于5s的暂时过电压在GB 16895.11中被定义，由于持续时间长也可能导致故障。在本部分中，由低压系统中的故障产生的TOV用UTOV, LV表示，由高压系统中的故障产生的TOV用UTOV, HV表示。在以上公式的基础上，理论上可以画出电网中电压和UTOV持续时间的曲线。实际上电网中UTOV的实际值，尤其是在安装了SPD的地方，不总是已知的。在这种情况下很难画出上述曲线，因为仅知道很少的几个典型点，如图B.2中所示。通常仅知道标准化的最大值，曲线可降低到某些点。对SPD选型具有特定意义的时间值是200ms和5s。UTOV的最大标准化值见图B.2。UCS+1200V1.45U03U0UTcdab200msUTOV5sUC+250Vt注： a在TT、IT和TN系统相线与中性线之间短路引起的5s的UTOV、LV值域（LV故障）；b在IT系统中相线意外接地故障时和在TT、TN系统中中性线断线故障时UTOV、LV的值域（LV故障）；cTT和IT系统的相线与地之间及中性线与地之间UTOV、HV的值域（LV故障）；d未定义的区域；SPD的UT值。图 B.2 UTOV最大标准化值示例3.4 SPD的失效模式SPD的失效模式决定了SPD与其他设备、与其应用的系统以及与SPD连接的电气装置之间的兼容性。 SPD的失效模式取决于电涌电流和电压的幅值和波形、供电系统的短路承受能力和故障时在SPD上施加电压值。SPD失效时有两种主要模式： 短路：由于SPD两端电气导通，工频电流由此产生接地故障，此时由SPD前端的过电流保护器动作切断了工频短路电流，可能产生的后果是SPD被脱离或供电中断。 开路：由于SPD开路，SPD与供电线路脱离。SPD可能会在某一时段内处于不确定状态。该状态包括能量吸收和最终导致（自身或后备过电流保护器）开路或短路情况。由于这一状态是暂时的过程，本部分不对此进行研究。3.5短路电流承受能力SPD短路电流承受能力short-circult withstandSPD能承受的最大预期短路电流值。必须确保SPD不能被用于短路电流高于其标称值的位置。同样必须确保有适当的断路器或后备保护，并能正常工作。3.6额定负载电流（IL）对双口SPD或是具有单独输入/输出的单端口SPD，生产厂应提供产品的额定负载电流IL值，额定负载电流：连接至低压配电系统的双端口SPD输出端提供给负载允许的最大持续交流电流（r.m.s）或直流电流。必须检查连接在双端口SPD输出端的负载电流或有单独输入和输出端的单端口SPD输出端负载电流与SPD上标称的额定负载电流相协调。注： 同样必须考虑负载的类型。例如，有些负载具有涌入电流，可能是有效值（r.m.s）的3倍。这些峰值电流能在双端口SPD的串连元件中产生额外的热量。3.7电压降对于双端口SPD或具有单独输入/输出的单端口SPD，生产厂应提供产品的电压降值，必须检查在安装了双端口SPD或具有单独输入和输出端的单端口SPD之后，不会导致其下游设备端子的电压降超过设备允许的限值4.3低压系统电涌保护器的选择1 SPD1的选择在低压电气系统中，SPD1应安装在图7所示的MB处，该处属LPZ0区（含LPZOA和LPZOB）与LPZ1区的交界处。关于LPZ（防雷区）的定义见GB 50057。设备LPZ2LPZ1LPZ0SPD2（SB）（MB）SPD1图7 防雷区的划分和等电位连接位置示意图1.1 雷击类型为S1型和S2型时的选择1.1.1 S1型和S2型的具体范围当雷电可能直击到建筑物上，在按GB50057划分的第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物和第三类防雷建筑物（含需防雷击电磁脉冲而该建筑物不属于第一、二、三类防雷建筑物且不处于其他建筑物或物体的保护范围内而宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷措施的建筑物）安装外部防雷装置（接闪器、引下线和接地装置）时，其雷击类型为表7的S1型。当雷电可能击到邻近建筑物时，如装有低压电气系统的建筑物本身无外部防雷装置，但与之有电气联系的邻近建筑物有外部防雷装置时，其雷击类型为表7的S2型表7 雷击类型和损害、损失类型雷击点建筑物电力和通信线路雷击类型损害类型损失类型损害类型损失类型S1D1D2D3L1，L4 bL1，L2，L3，L4L1，L2，L4D2，D3D2，D3L2，L4 L2，L4S2D3L1 a，L2，L4S3D1D2D3L1,L4aL1，L2，L3，L4L1 a，L2，L4D2，D3D2，D3L2，L4 L2，L4S4D3L1 a，L2，L4D2，D3L2 L4a 为医院和有爆炸风险的建筑物的情况；b 为农业财产情况（牲畜损失）。表中：根据雷击点位置划分的雷击类型（S）：S1：雷击建筑物；S2：雷击建筑物的邻近区域；S3：雷击在电力和通信线路上；S4：雷击在电力和通信线路附近的地面。1.1.2选择SPD1的主要电气性能参数雷击类型为S1或S2型时，在建筑物入口处的配电柜（箱）上应选择I级分类试验的SPD，其主要技术参数应符合以下要求：Iimp值： 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD Iimp值，应按GB50057中第6.3.4条“进入建筑物的各种设施之间雷电流分配”的规定方法计算得出； 当按上款计算有困难时，每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD Iimp值不应小于12.5kA（10/350s）； 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Iimp值应为连接在L-N之间的SPD的Iimp值的4倍；在单相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Iimp值应为连接在L-N之间的SPD的Iimp值的2倍。如Iimp值为12.5kA，则它们分别应不小于50kA和25kA。注： 被保护的低压配电系统没有单独的N线时，如只有PEN线时，不能采用“3+1”或“1+1”接线形式。当使用一个多极SPD时，如其中包括L1、L2、L3和N对PE的多个保护模式的SPD时，ITotal值应不小于50kA（3+1形式）。UC：在低压交流配电系统中，UC的选择应符合表8的要求。表8 按低压交流配电系统接地型式确定SPD的最低UC值电涌保护器连接于低压交流配电接地型式TT系统TN-C系统TN-S系统引出中性线的IT系统不引出中性线的IT系统每一相线和中性线间1.15Uo不适用1.15Uo1.15Uo不适用每一相线和PE线间1.15Uo不适用1.15Uo3 UOa)相间电压中性线和PE线间Uoa)不适用Uoa)U0a)不适用每一相线和PEN线间不适用1.15Uo不适用不适用不适用注 1：Uo指低压系统相线对中性线的标称电压,U为线间电压，U= 3 U0。注 2：在TT系统中，SPD在RCD的负荷侧安装时，最低UC值不应小于1.45UO，此时安装形式为L-PE和N-PE；当SPD在RCD的电源侧安装时，应采用“3+1”形式，即L-N和N-PE，UC值不应小于1.15Uo.注 3：标有a）的值是故障下最坏的情况，所以不需计及15%的允许误差。UP：在220V/380V电气装置内SPD1的电压保护水平UP不应超过2.5kV。当使用一组SPD1达不到UP2.5kV时，应采用配合协调的SPD2，以确保达到要求的电压保护水平。注 1：上述SPD的选择适用于低压交流配电系统，对于直流电路，本部分的原则要求在其适用范围内也可应用。注 2：选择SPD的UP2.5kV时，尚应考虑SPD两端连接导线的感应电压。对开关型SPD，有效的电压保护水平UP(f)应取SPD上标注的UP或引线感应电压U中较高值；对限压型SPD，UP(f)=UP+U。设定U值取每米1千伏。注 3：UP(f)尚与SPD与被保护设备间线缆长度有关，见本部分第2条的规定。注 4：当采用“3+1”或“1+1”接线形式安装SPD时，必须注意此时的UP为串联拓朴SPD的UP之和。1.2雷击类型为S3型和S4型时的选择1.2.1 电力线路为架空线时的选择本条款仅适用于雷击类型S3型或S4型，当雷击类型可能同时出现S1型或S2型时，应按本部分1.1执行。1.2.1.1 电杆为木杆时的选择当架空电力线路使用木质电杆时，建筑物入口处配电柜（箱）上SPD1选择的主要技术参数宜参照本部分1.1条的规定执行。使用的木质电杆上铁横担及绝缘瓷瓶铁脚均接地时，宜按金属杆时选择SPD。1.2.1.2电杆为金属杆时的选择架空线杆塔为金属材料杆（如单柱铁塔、双柱铁塔、钢筋混凝土耐张型杆、钢筋混凝土直线杆、预应力混凝土耐张杆、预应力混凝土直线杆和空心钢管混凝土直线杆等），且按架空电力线路设计规范采取防雷和接地措施时，建筑物入口处配电柜（箱）上SPD1的选择应根据建筑物所在地年平均雷暴日数分别采取以下措施： 年平均雷暴日数小于25d/a时，可以不安装SPD；注： 在要求可靠性较高或预期有较高危险性（如火灾）和根据电气装置用途，其承受危险能力特别低的地方，可安装SPD，具体参数指标同年平均雷暴日数大于或等于25d/a时的规定。 年平均雷暴日数大于或等于25d/a时，建筑物入口处配电柜（箱）上应选择级分类试验的SPD，其主要技术参数应符合如下要求：In值： 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD In值不应小于5kA（8/20s）； 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的In值应为连接在L-N之间的SPD的In的4倍，即20kA；在单相系统中，连接在N-PE之间的In值应为连接在L-N之间的SPD的In值的2倍，即10kA。 UC：同本部分表8的规定。Up：同本部分1.1中UP的规定。1.2.1.3电力线路埋地敷设时的选择电力线路埋地敷设时，如果埋地长度小于，宜安装SPD。选择的SPD主要技术参数同本部分1.2.1.2电杆为金属杆时的选择年平均雷暴日数大于或等25d/a时的要求。注： 具有接地金属线屏蔽的架空绝缘电缆按架空电力线路设计规范采取防雷和接地措施时，可视为埋地电缆。2 SPD2的选择2.1选择SPD2的原则和安装位置按本部分第1条选择SPD1的UP不超过2.5kV，能对其后配电线路和电气设备进行有效箝压保护时，可仅在建筑物入口处配电柜（箱）上安装一组SPD1。如果存在如下因素之一，应考虑SPD2乃至SPD3的选择。 SPD1的UP（2.5kV）大于其后电气设备的UW的0.8倍，即Up0.8Uw； SPD1与受保护设备之间距离过长（一般指线缆长度大于10m）； 建筑物内部存在雷击放电或内部干扰源产生的电磁场干扰。SPD2应安装在图7所示的SB处，该处属LPZ1区与LPZ2区交界处。2.2选择SPD2的主要电气性能参数在SB处安装的SPD2应选择级或级分类试验的产品，其主要电气性能参数应符合以下要求：In值：在选择级分类试验的SPD时， 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD的In值不应小于表9中的要求； 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的In值应为连接在L-N之间的SPD的In值的4倍；在单相系统中，连接在N-PE之间的SPD的In值应为连接在L-N之间的SPD的In值的2倍。Uoc值：在选择级分类试验的SPD时， 每一相线（L）及中性线（N）与接地保护线（PE）之间安装的SPD的Uoc值不应小于表9中的要求； 在被保护的低压配电系统有单独的中性线（N）时，如采用“3+1”或“1+1”接线形式安装SPD，在三相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Uoc值应为连接在L-N之间的SPD的Uoc值的4倍；在单相系统中，连接在N-PE之间的SPD的Uoc值应为连接在L-N之间的SPD的Uoc的2倍。Uc：选用级或分类试验的SPD，其最大持续运行电压值均不应低于表8中的要求。Up：SPD的UP不应大于受保护线路和设备的UW值，并应有20%的裕度，即：UP0.8UW图8给出了需要增加SPD进行保护的示例。需要说明的是增加的SPD2的UP2也不应大于0.8UW。SPD1SPD2EqUw注 如果Up1k 0.8UW，仅需要SPD1（安装在建筑物入口处）。注 2：如果Up1k 0.8UW，除了SPD1还应该安装SPD2（Up2 0.8UW）。注 3：Eq是耐冲击过电压额定值为UW的设备。注 4：k是考虑到可能的振荡产生的系数（1 k 2）。图8 需要增加SPD进行保护的示例表9 SPD1和SPD2选择的主要技术参数雷击类型SPD1雷击类型SPD2Iimp InUPInUocUPS1和S212.5kA(10/350s)-2.5kVS120kA(8/20s)UP20.8UWS215kA(8/20s)S3和S4木杆12.5kA(10/350s)-S310kA(8/20s)20kV金属杆-5kA(8/20s)S45kA(8/20s)10kV注 1：Iimp、In和Uoc值均指每一保护模式间的一个SPD参数值。注 2：Uc值要求见表8。注 3：在S1、S2和S3型时，Iimp的选择可按本部分1.1条的规定计算选择，在难于计算时可选12.5kA。3 SPD的其他技术参数的选择3.1 与使用条件有关的技术参数要求SPD生产厂标注的使用条件应与实际使用条件（环境）相一致，使用条件（环境）见本部分3.1条的说明。3.2持续工作电流（IC）当SPD与过电流保护器配合使用时，为避免SPD的IC值偏大而引起间接接触电击事故或出现剩余电流保护器（如RCD）的误动作，选择SPD的IC值应低于RCD的额定动作电流值（In）的33%。注 1：通常认为在SPD失效时，其对地短路电流Id（文中Ic）与保护接地的接地电阻RA的乘积IdRA50V时会有间接接触电击危险。注 2：Ic应低于In的33%是最低要求，同时应考虑线路和被保护设备的正常对地泄露电流I，即应做到Ic+I，0.33In。注 3:SPD安装在过电流保护器及RCD的负荷侧时，SPD对这些过电流保护器在故障时断开、误动作和因电涌冲击产生的损坏无法提供相应的保护。3.3暂时过电压耐受值（UT）SPD的UT值应高于可能出现的系统暂时过电压（UTOV）值，以防止SPD因暂时过电压损坏。SPD的UT值因在不同配电系统和不同的连接位置（保护模式）而有异，UT最小值要求见表10。表10 在各种配电系统中各连接位置的UT最小值系统型式连接位置UT最小值持续时间5s持续时间200msTNL-PENL-NL-PE1.45UO1200VTTL-PEN-PEL-N250+UO1200V+ UCS1200VITL-PEN-PEL-N250V+UO250V1.45UO1200V+UCS1200V注 1：表10包括了因高压（HV）、中压（MV）和低压（LV）网络故障造成的暂时过电压的极值。注 2：TN系统包括TN-S或TN-C，IT系统包括配出中性线和未配出中性线的两种形式。IEC标准不提倡使用配出中性线的IT系统。注 3：在TN系统中L-PE取1200V时，只适用于高压系统小电阻接地，并且接地电阻2、接地故障电流为600A时的状况。注 4：在TN系统中L-PE的UT最小值适用于PEN线截面SPEN线截面SPEH为相线截面SL的1/2的情况。当SPEN=SL时，UT宜取1.32UO；当SPEN=2SL时，UT宜取1.2UO。注 5：在配出中性线的IT系统中L-N的UT最小值同样只适用于N线截面SN为相线截面SL的1/2的情况。当SN=SL时，UT宜取1.32UO；SN=2L时，UT宜取1.2UO。SPD的生产厂应提供UT值，如果生产厂没有提供UT值，则使用者可以认为UT = Uc，这意味着选择Uc时要考虑使UC高于系统中可能出现的暂时过电压最大值。选择一个SPD能同时具备较高的UT值和较低的UP值是很困难的。用户可通过比较SPD的UT和系统中预期产生的暂时过电压值UTOV，同时考虑UT和UTOV随时间变化特性来选择SPD的UT。3.4 预期寿命和失效保护模式见4.4节5条规定3.5短路电流承受能力失效的SPD如处在短路状态下，短路电流的导通使能量大量迅速释放可能引起火灾，为保证SPD在短路电流状况下不起火，SPD生产厂应在产品标志（或使用说明书）上提供短路电流承受能力预期值，该值应通过GB 18802.1中7.7.3条的试验。GB 16895.22规定在TT或TN系统中连接于N与PE间的SPD额定阻断电流值不应小于100A，在配出中性线的IT系统中，N与PE间的SPD应与连在L-N间的SPD额定阻断续流电流值相同。3.6 额定负载电流（IL）对双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD，在某些负载类型时，可能涌入3倍的最大持续额定交流电流（r.m.s）或直流电流，致使SPD内串联的电感发热。因此生产厂应在产品标志（或使用说明书）上提供双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD的IL值，并应通过GB 18802.1中4.8.2条的试验。选择SPD时应考虑IL值大于3倍的预期最大持续交流电流（r.m.s）或直流电流。3.7电压降对双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD，在额定阻性负载条件下，电压降（用百分比表征）为：U=（Uin-Uout）/Uin100%如果电压降超过被保护设备允许的极限值将对设备造成损坏或影响设备的正常运行。因此，生产厂应在产品标志（或使用说明书）上提供双端口或具有单独输入和输出端口的单端口SPD的电压降值，并应通过GB 18802.1中4.8.1条的试验。选择SPD时应考虑电压降对设备的影响。4 选择SPD流程图S3S4型S1S2型否否是否是是是否需特殊保护？开始评估CRL+CPMCL否？雷击类型分析（S1S4型）结束按4. 1.1条和4.3条选SPD1按4.1.2条和4.3条选SPD1结束是否具备4.2条中三条因素？按4.2条和4.3条规定选SPD2SPDn图9 选择SPD的流程图4.4 低压系统电涌保护器的安装1 使用安装SPD的三项基本要求SPD的使用安装应对低压电气线路和设备起到电涌保护作用，同时不应因SPD的安装造成低压电气系统的故障和事故。因此，有如下三项基本要求：a) 安装SPD之后，在无电涌发生的情况下，SPD不应对低压电气系统正常运行产生影响。b) 安装SPD之后，在有电涌发生的情况下，SPD应能承受预期通过它们的雷电流而不损坏并能箝制电涌电压和分流电涌电流。c) 在电涌电流通过后，SPD应迅速恢复到高阻状态，切断可能经SPD流到PE线的工频续流。注 1：如果SPD的UC值选低了，在某些地区因工频电压偏差较大，可能出现SPD误动作并导致主电路上的过电流保护器断路或剩余电流动作保护器（RCD）误动作而造成断电事故。如将UC值选高，相应的UP值也会偏高，对设备保护不利。注 2：SPD如不能承受预期通过的雷电流（即Iimp、In或UOC选择偏低），则可能发生SPD的热崩溃，不能起保护作用，还可能引发火灾事故。注 3：SPD两端连接导线过长时，导线感应电压将使有效的电压保护水平UP(f)提高，当Up（f）超过0.8Uw时可能起不到对被保护设备的箝压保护作用。注 4：使用两组（或以上）SPD时，如SPD间达不到能量配合，其中一组SPD会产生盲点，致使另一组SPD承受大部分的雷电流而损坏，同样不能达到有效的保护目的。注 5：当电涌电流通过后，SPD如不能迅速恢复高阻状态，热脱扣装置不能立即动作时，如SPD的前端没有后备过电流保护，可能会造成低压电气系统运行中断及电气火灾。注 6：在TT系统中10kV经小电阻接地供电网中，如不采用“3+1”的接线形式，SPD可能因通过长时间的暂时过电压而烧毁，也会引起间接接触电击危险。2 SPD的安装形式2.1交流系统中SPD安装2.1.1 SPD在TT、TN和IT系统中的接线形式表11给出了SPD在低压交流配电系统中的安装（连接）形式。表11 按系统接地型式确定的电涌保护器（SPD）的连接电涌保护器接于电涌保护器安装点的系统接地型式TT系统TN-C系统TN-S系统引出中性线的IT系统不引出中性线的IT系统装设依据装设依据装设依据接线形式1接线形式2接线形式1接线形式2接线形式1接线形式2每一相线和中性线间+不适用+