关于YD.《通信局站低压配电系统用电涌保护器测试方法》的应用PPT课件

1 关于YD1235 2 2002 通信局 站 低压配电系统用电涌保护器测试方法 的应用 编制人 金山 2 引言 1 1YD1235 2 2002 通信局 站 低压配电系统用电涌保护器测试方法 是通信网上各类通信局站低压配电系统用电涌保护器的检测标准 该标准在紧扣通信网这一关键环节的基础上 力求与国际上IEC61643 1 UL1449和IEEE62 62等标准接轨 3 1 2IEC61643 1主要由一些发达国家特别是以少数欧洲国家主草 所考虑的低压配电系统的运行质量 防雷及电涌保护措施以及通信系统接地情况等 同我国现实情况都有着明显的不同 而UL1449是一类是纯粹关心SPD安全性问题的国际防雷检测标准 盲目照搬某一标准特别是国际标准将难免要脱离国情 4 1 3本标准在编写过程中将国内外标准的有关规定 我国通信局 站 的实际条件 以及各种电源SPD的使用现状相融合 对国际电工委员会标准IEC61643 1相关内容进行了发展与完善 形成了适合我国通信局 站 现状及发展趋势的低压配电系统用电涌保护器的技术要求和测试方法 使国际IEC61643 1标准在我国通信行业得到进一步发展和完善 5 1 4本次讲座主要是面向通信运营企业一线运维骨干人员 因此讲解内容着重阐述电浪涌保护器的检测参数及其基本概念 检测过程和检测结果与SPD品质的关系 6 2 范围 YD1235 2002标准规定了通信局 站 低压配电系统用电涌保护器的定义 分类 技术要求 检验规则和试验方法 适用于通信局 站 低压配电系统各级用电涌保护器 如配电变压器低压侧 配电室及电力室交流输入端 各机房交 直流配电柜 箱 等 的质量检验与评定 集成在设备中的电涌保护器可参照执行 7 基本概念 3 1电涌保护器surgeprotectivedevice SPD通过抑制瞬态过电压以及旁路电涌电流来保护设备的一种装置 它至少含有一个非线性元件 限压型SPD电压开关型SPD组合型SPD 8 在我国通信行业低压配电系统目前所使用的电涌保护器大多由无间隙氧化锌压敏电阻所组成的限压型电涌保护器 由于该类防雷器避免了间隙型防雷器所存在的工频续流 响应时间慢和放电特性不稳定等诸多弊病 而且该类电涌保护器的耐感应雷能力又极高 可达到150kA以上 因此该电涌保护器已被广泛应用于通信局站的通信系统雷电防护 9 氧化锌压敏电阻是利用氧化锌所具有的非线性伏安特性而进行通信系统雷电防护的 其雷电防护机理如下 图1ZnO压敏电阻的伏安 V I 特性曲线 10 归纳以上内容我们可以总结出以ZnO压敏电阻为主体的限压型电涌保护器具备以下基本特性 电压非线性系数很大 漏电流小 限制电压低 吸收脉冲电流能力强 可达到150kA以上 不会产生续流 对承受浪涌电流的工作寿命长 对陡峭上升的暂态脉冲电压响应时间快 可达到20ns量级 脉冲放电特性稳定 可根据工作电压水平 设计出各种所需压敏电压特性的电涌保护器 11 综上所述 以ZnO压敏电阻为主体的限压型电涌保护器在通信防雷工程中可以起到如下作用 能够可靠分辨出浪涌电压和正常工作电压 并能够对浪涌电压可靠响应 在吸收浪涌过程中 电涌保护器的限制电压被限制在低于被保护设备的耐压水平上 通过氧化锌设计达到 吸收浪涌过程结束后 电涌保护器立刻停止工作 并准备好吸收下一次浪涌 12 3 2SPD的输入输出端口 3 2 1一端口电涌保护器one portSPD一种与被保护电路并联连接的SPD 它可以有分离的输入和输出端子 但无专用的串联阻抗插入在输入与输出端子之间3 2 2二端口电涌保护器two portSPD一种有输入及输出两组端子 且在其间插有专用串联阻抗的SPD 13 一端口电涌保护器结构和保护原理图如图2所示 14 二端口电涌保护器结构和保护原理图如图3所示 15 3 3保护模式modesofprotection 定义 用于描述配电线路中SPD保护功能配置情况 3 3 1在交流配电系统中分为相线与相线 L L 相线与地线 L PE 相线与中性线 L N 中性线与地线 N PE 之间等四种保护模式 3 3 2在直流配电系统中分为正极与负极 V V 正极与地线 V PE 负极与地线 V PE 之间等三种保护模式 注 限压型SPD和具有限压特性的组合型SPD可用于任一保护模式 电压开关型SPD和具有开关特性的组合型SPD因存在尚待进一步研究的续流遮断能力及其试验方法问题 不宜在除N PE外的其它保护模式中推广使用 16 保护模式的选用主要依据通信局站低压配电系统的供电方式 通信局站常采用两种供电方式 a 一种是TN系统 包含TN S系统 TN C S系统和TN C系统 对于TN系统供电方式可选用4模式或7模式限压型SPD或者3 1模式的SPD L N为3个限压型SPD N PE为1个开关型SPD b 另一种是TT系统 对于TT系统供电方式必须选用3 1模式的SPD 以上内容在 通信局站在用防雷系统技术要求和检测方法中已经给予了详细讲解 因此不再赘述 17 3 4SPD的安全性能检验 3 4 1最大持续运行电压maximumcontinuousoperatingvoltage UcSPD在运行中能持久耐受的最大直流电压或工频电压有效值 3 4 2暂时过电压temporaryovervoltage UT具有一定幅值 并能持续相对长时间的工频过电压 18 接上页 3 4 3分离装置 脱扣装置 SPDdisconnector当SPD损坏时 使其与配电系统断开的一种装置 SPD分离装置是通过热稳定试验进行考核的 热稳定测试是电涌保护器安全性能测试中最关键的一项测试 它对于电涌保护器中分离装置的灵敏性 可靠性和合理性都予以了相应的考核检验 其具体技术要求和试验方法如下 19 接上页 试验适用于安装在L与N或L与PE间的SPD 本试验不考核辅助电路 试验电路如图6所示 20 将SPD试品与供电电源相连 供电电源的输出电压和功率应足够高 以使得SPD中能有下列电流持续流过 5A 2 5A 1A 320mA 80mA 20mA 容许偏差为 10 每一电流值应持续一段时间 直到SPD达到热平衡 即在10min内其温度的增加值小于2 如果SPD脱扣装置动作 就中止该电流值的试验 接上页 21 接上页 更新试品并继续进行余下电流值试验 在试验过程中 不断监测SPD的表面温度和SPD中流过的电流 试验结果应满足下述要求 a SPD持续通过每一档试验电流等级时 都应能达到热平衡或使其分离装置动作 b 在试验期间 SPD的表面温度应始终低于120 分离装置动作后在5min内 SPD的表面温度应低于80 c 如果SPD的分离装置动作 则应对SPD施加2Uc的工频电压 持续1min 此时流过SPD的电流应不超过0 5mA 22 3 4 3二端口的附加试验 1 额定负载电流ratedloadcurrent IR能够通过二端口SPD的最大负载电流 2 电压降 用百分比表示 voltagedrop U U UIN UOUT UIN 100 其中 UIN和UOUT分别是二端口SPD在电阻性的额定负载电流条件下 同时测得的输入端电压与输出端电压值以上试验是仅适用于二端口的附加性试验 不作为检测的重点 23 3 5SPD试验波形及波形参数 3 5 1冲击电流波形图及其参数 1 10 350 s冲击电流试验波形 2 8 20 s冲击电流试验波形3 5 2冲击电压波形图及其参数 1 1 2 50 s冲击电压试验波形 2 10 700 s冲击电压试验波形3 5 31 2 50 s 8 20 s混合波冲击试验波形 24 3 5 1冲击电流波形图及其参数 视在原点 O1 通过冲击电流峰值的10 和90 所画直线与时间坐标轴的相交点 视在波头时间 T1 其值等于冲击电流峰值的10 增加到90 见图1 所需时间T的1 25倍视在波尾 或半峰值 时间 T2 冲击电流视在原点O1与电流下降到峰值一半的时间间隔 1 10 350 s冲击电流试验波形的容差峰值 10 视在波头时间 100 10 视在半峰值时间 50 20 2 8 20 s试验波形的容差峰值 10 视在波头时间 10 视在半峰值时间 10 25 3 5 2冲击电压波形图及其参数 视在原点 O1 通过冲击电压峰值的30 和90 所画直线与时间坐标轴的相交点 视在波头时间 T1 其值等于冲击电压峰值的30 增加到90 见图2 所需时间T的1 67倍 视在波尾 或半峰值 时间 T2 冲击电压视在原点O1与电压下降到峰值一半的时间间隔 图8冲击电压波形图 1 2 50 s和10 700 s冲击电压试验波形的容差峰值 3 视在波头时间 30 视在半峰值时间 20 26 3 5 31 2 50 s 8 20 s混合波试验波形参数 1 1 2 50 s开路电压Uoc的波形容差峰值 3 视在波头时间 30 视在半峰值时间 20 2 8 20 s短路电流Isc的波形容差峰值 10 视在波头时间 10 视在半峰值时间 10 27 3 6SPD试验分类 3 6 1第 类试验class tests由标称放电电流In试验 1 2 50 s冲击电压试验和10 350 s冲击电流Iimp试验组成 本标准中为明确起见 Iimp通过10 350 s电流波形和峰值Ipeak来表征 3 6 2第II类试验classIItests由标称放电电流In试验 1 2 50 s冲击电压和8 20 s最大放电电流Imax试验组成 3 6 3第 类试验class tests采用混合波Uoc进行的试验 28 3 6 1第 类试验class tests 10 350 s冲击电流用于划分进行第 类试验的SPD等级 其波形一般由电流峰值和电荷量来确定 它用于第 类试验的动作负载试验 29 3 6 2第II类试验 其中8 20 s标称放电电流用于划分进行第 类试验的SPD等级和进行第 类和第 类动作负载的预备性试验 而最大通流容量用于第 类试验的动作负载试验 动作负载试验是指按照规定试验程序和条件 在规定幅值的电源电压下对SPD施加规定次数和幅值的冲击电流 以考核SPD在实际运行条件下电涌耐受能力的试验 由于动作负载测试要求在规定幅值的电源电压下进行 也即在被测样品的最大运行工作电压下进行测试 因此必须考虑为被测样品供电的电源系统在浪涌测试时的安全防护 为此标准中规定进行动作负载测试要在被测样品和供电电源之间介入耦合去藕网络 其具体定义为 30 接上页 去耦网络 用于防止施加到试品上的电涌影响其他不被试验的装置 设备或系统的电路 耦合网络 将能量从一个回路传送到另一个回路的电路 31 3 6 3第 类试验class tests 1 2 50 s 8 20 s混合波用于划分进行第 类试验的SPD等级和进行第 类试验的动作负载试验 32 3 7SPD的浪涌防护性能检验 3 7 1标称放电电流nominaldischargecurrent In表明SPD通流能力的指标 对应于8 20 s的冲击电流波 其测试电路接线如图9所示3 7 2最大放电电流 冲击通流容量 maximumdischargecurrent ImaxSPD不发生实质性破坏 每线 或单模块 能通过规定次数 规定波形的模拟雷电波峰值 最大放电电流一般大于标称放电电流的2 5倍 其测试电路接线如图9所示3 7 3混合波combinationwave Uoc在本标准中 混合波发生器的标准输出特性被规定为 当输出开路时 其端电压Uoc的波形为1 2 50 s 当输出短路时 其输出回路电流Isc的波形为8 20 s 幅值为0 5Uoc 即规定混合波发生器的虚拟阻抗Zf等于2 其测试电路接线如图9所示 33 3 7 4残压residualvoltage Ures当放电电流通过时 SPD端子间的电压峰值 其测试电路接线如图10所示 3 7 5限制电压measuredlimitingvoltage施加规定波形 幅值和次数的冲击时 在SPD端子间测得的残压的最大值 其测试电路接线如图10所示 3 7 6等级限制电压basicmeasuredlimitingvoltage UB基用于考核和比较具有限压特性SPD电涌抑制能力的一个本参数 本标准中用规定幅值的SPD分类等级测试电流 IB 其波形为8 20 s 冲击时的限制电压值表1所示 其测试电路接线如图10所示 3 7 7电压保护水平voltageprotectionlevel UP表征SPD电涌抑制能力的一个参数 它从规定的优选值系列中选取 其测试电路接线如图10所示 图9冲击电流试验原理图 冲击电流 或混合波 发生器 分流器 数字采样示波器 被测样品 带去耦网络的供电电源 34 接上页 表1限压特性的SPD的等级限制电压UB 35 3 8一般规定 除非标准中另有规定 对于提供多种保护模式的SPD 应对每种保护模式分别进行试验 SPD内所有导线和脱扣装置 均应作为SPD的一部分进行试验 如果制造商规定其SPD的外置脱扣装置需要按照供电系统的预期短路电流来选取 则应对该SPD脱扣装置和预期短路电流的每种组合都进行试验试验条件除非标准中另有规定 试验应在以下条件下进行 温度 15 35 相对湿度 45 75 气压 86kPa 106kPa 36 标准在实际检测中的应用 37 信息产业部通信产品防雷性能质量监督检验中心简介 信息产业部通信产品防雷性能质量监督检验中心 筹建于1990年4月 1997年8月正式通过中国国家实验室认可 2002年获得信息产业部授权 是一个专业从事防雷检测的第三方质检机构 能够对投入使用 其中心任务是对通信产品的防雷性能提供检测服务 本 中心 隶属于中讯邮电咨询设计院 业务上受信息产业部领导 1999年荣获部科技进步3等奖 2000年通过了国家技术监督局信息产业评审组的国家计量认证 2001年检测结果的科学性 公正性和准确性负直接责任 目前本 中心 已成为通信防雷产品检测行业中具有优秀品牌和雄厚实力的实验室之一 它具备下述特点 38 1 是业界唯一专业从事防雷产品检测的单位 到目前为止实验室已经为国内外近百个厂商的数百种防雷产品进行了检测 积累了宝贵的经验 其公正性 权威性和先进性在业界得到一致好评 另外 本 中心 还是深圳华为技术有限公司 艾默生网络能源有限公司以及UT斯达康等公司的技术支持单位 保持着与上述单位深层次和多方位的技术合作 39 2 制订了一批具有重大影响的通信防雷标准 在业界具有深远影响 中心 的一批骨干主草了YD T5098 2001 通信局站雷电过电压保护工程设计规范 YD T1235 1 2002 通信局站配电系统用电涌保护器的技术要求 YD T1235 2 2002 通信局站配电系统用电涌保护器的试验方法 和YD T1429 2006 通信局 站 在用防雷系统的技术要求和检测方法 等标准 其中YD1235 2 2002 通信局站配电系统用电涌保护器的试验方法 标准荣获信息产业部2005年科技进步三等奖 作为信息产业部的防雷技术支持单位 本 中心 还于2005年完成了部里委托的 通信网防御雷电安全保护检测管理办法 的编写任务 他们曾多次与国外IEC IEEE和ITU等标准委员会的防雷技术专家进行广泛和深入的技术交流和探讨 IEC TC81的首席代表RickGumley先生曾前往本实验室进行现场交流 另外德国DEHN和OBO 美国EMERSON和JOSLYN 法国ABB 澳大利亚ERICO等十几家公司的技术代表也曾前往本 中心 进行现场技术交流 40 3 为信息产业部和各大通信运营企业完成重大科研项目几十项 本中心的一批骨干力量长年来一直还从事着通信干扰防护和雷电防护科研工作 他们在我