电涌保护器的检测

1、电涌保护器的检测黄克俭2006年6月于武汉1、什么是电涌保护器2、电涌保护器的检测1.1 电涌保护器的定义1.2 电涌保护器的原理1.3 电涌保护器的分类1.4 电涌保护器的主要技术参数 1.1 电涌保护器的定义是一种保护电器。英文：Surge protective device，简写:SPD目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件，它至少含有一非线性元件。电涌保护器的一些不同的叫法：电压限制器、过电压保护器、电流放电器、避雷器、防雷器、浪涌保护器等。是利用某些物质或元器件的电阻非线性特性，来限制瞬态过电压和分走电涌电流，以达到保护用电设备的目的。1.2 电涌保护器的原理如图1:线性电阻与非

2、线性电阻的伏安特性IV V启IVIVV点线性电阻的伏安特性 限压型非线性电阻的伏安特性 开关型非线性电阻的伏安特性 常用的非线性元件开关型:放电间隙、放电管限压型:压敏电阻（阀片Sic、ZnO、MOV）、瞬态抑制二极管（TVS）、固体放电管。传输线分流型SPD的原理接收机 用电设备高通滤波（用于高频信号） 低通滤波（电源系统）1.3 电涌保护器的分类按性质分类：开关型、限压型、组合型按用途分类：电源、信号和天馈按外型分类：模块式、箱式按接线端口分类：一端口、二端口按接线方式分类（低压电源）：“3+1”模式、“4+0”模式图2 二端口(串联SPD）LiLiLLiLoMOVMOV1MOV2PEPE

3、PEPETT系统中采用“4+0”保护模式接线方式 RAL3L1L2被保护设备N故障电流RBF1F2TT系统中采用“3+1”保护模式接线方式 RA被保护设备NRBL3L1L2F1F2按测试实验等级分类、类试验等级的电涌保护器 级分类实验：用标称放电电流In、1.2/50us冲击和最大冲击电流Iimp做的试验；级分类实验：用标称放电电流In 、1.2/50us冲击和最大冲击电流Imax做的试验；级分类实验：用混合波（1.2/50us、8/20us）做的试验。 低压电源系统电涌保护器的分类（进口产品）分A、B、C、D四种等级：A级，用于低压架空线路浪涌避雷器。B级，防雷保护等电位连接用雷电流避雷器。

4、C级，用于保护永久性装置的浪涌避雷器。D级，用在电源插座上的浪涌避雷器。 1.4 电涌保护器的主要技术参数（1）标称放电电流In和最大放电电流Imax（2）最大持续交流工作电压VC与启动电压（3）限制电压Ur和电压保护水平VP （4）响应时间 针对限压型SPD的参数：（5）漏电流 针对开关型SPD的参数：（6）冲击电流Iimp （7） 续流 针对信号SPD的参数： （8）插入损耗和 传输速率（1）标称放电电流In和最大放电电流Imax是指明SPD的耐电涌能力的一个参数。流过SPD具有8/20us波形的电流峰值。一般情况Imax=2In。也称为通流容量。注意：1、标称和最大的区别。 2、通流容量

5、与其使用寿命的关系，在同数量级雷电流冲击的情况下，通流容量越大，其寿命越长。 如20KA和10KA的电源SPD在冲击电流为20KA时，10KA可放电1-2次。20KA可放电10次（2）最大持续交流工作电压VC与启动电压最大持续交流工作电压是指可以连续施加于SPD上的最大交流有效值电压。启动电压就是SPD的动作电压，对于MOV来说，就是压敏电压，即在1mA电流时MOV上所加载的电压。两者之间有一个近似的换算关系。V启=1.1 2VC其中， V启 -启动电压 VC- -最大持续交流工作电压 启动电压与最大持续交流工作电压是电源SPD的主要参数。每一种SPD一般只标称一种。启动电压多用于国产SPD，

6、而最大持续交流工作电压多用于进口SPD。 几组常用的启动电压(v1mA)和与之对应的最大持续交流工作电压VC对应值启动电压(v1mA) 最大持续交流工作电压VC430V - 275V470V - 300V 510V - 320V 560V - 365V 620V - 385V 680V - 420V 910V - 550V（3）限制电压Ur和电压保护水平VP限制电压Ur:是指雷电流通过SPD时,SPD两端最高瞬时电压，是衡量防雷效果好坏的重要标志，对于MOV来说，是SPD的残压。电压保护水平VP:表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，该值应大于限制电压的最高值，一般指标称放电电流下的限制电压

7、。 限制电压的大小，不仅与SPD的启动电压、MOV器件残压比等参数有关，还与冲击电流的大小有关，在标称限制电压参数时应注明冲击电流的大小，冲击电流一般量级为1KA、1.5KA、3KA等，公安部GA-173标准采用的是3KA冲击电流来制定限制电压标准。而国标GB-11032采用的是1.5KA冲击电流来制定限制电压的标准。因此，在参看限制电压参数时，一定要注意其冲击电流的有无和大小，只有在标有冲击电流的大小情况下的限制电压才有意义。 GB-11032 1.5KA 1300V （20KA容量）GA-173 3KA 1500V 2级 1000V 3级 500V 4级限制电压与启动电压、冲击电流的关系下

8、面是一种SPD启动电压，冲击电流和限制电压的关系表冲击雷电流IS启动电压510V的MOV启动电压560V的MOV1KA 0.9KV1.0KV3KA1.0KV 1.2KV 10KA1.3KV 1.5KV15KA 1.5KV1.7KV（4）响应时间响应时间是指SPD两端加上的电压大于等于启动电压时，SPD需经过一段时间后才能完全导通，这段时间叫做响应时间。SPD的响应时间与选用的保护元件性质及引线、接线端子等产生的分布参数有关。对于防雷效果来说，响应时间越短，限制电压越低，SPD的品质越高。以下是几种常见保护元件的响应时间。 保护元件 响应时间 气体放电管 、放电间隙 100ns 压敏电阻 50

9、ns TVS二极管 1 ns 固体放电管 1 ns针对限压型SPD的参数：（5）漏电流漏电流是指在无电冲击的情况下，接在电源回路中的SPD两端流过的电流。 但，通常用防雷元件测试仪所测试的漏电流是指施加75%的标称启动电压Un时流过SPD的电流。要注意这两种漏电流的区分。 各种规范（GA173）里漏电流的定义都是指按施加75%的启动电压时的漏电流。 漏电流的大小以及变化量是判断SPD是否劣化的一个重要指标。公安部GA173对避雷器的漏电流大小有如下规定： 并联型电源避雷器 20uA 串联型电源避雷器 0.1mA 直流电源避雷器 80uA 变化量的规定是指电源避雷器在进行两次时间间隔为5分钟的通

10、流容量测试并在室温下恢复2小时后，其漏流变化率不得大于200%。针对开关型SPD的参数：（6）冲击电流Iimp它由电流峰值 Ipeak和电荷量Q确定，用于一级试验。 采用10/350s的波形测SPD的通流能力。一般开关型SPD冲击电流Iimp 标称：Iimp （10/350s）： Ipeak/Q - 50kA/25AS针对开关型SPD的参数：（7） 续流当冲击放电电流后，由电源系统流入SPD的工频电流称为续流。（续流值应在几千安培，持续时间应小于或等于工频周波的半周）。 针对信号SPD的参数：（8）插入损耗和传输速率插入损耗：由于在传输系统中插入一个SPD所引起的损耗。给定频率时，在被测通道S

11、PD接入线路前后在SPD插入点处测得的功率之比，通常以分贝（dB）来表示。 传输速率：是指在满足一定插入损耗要求的情况下，信号可通过SPD的最高速率。（GA-173规定插入损耗要小于0.5dB）这两个参数是互相关联 参数标注时，一般是合在一起标注。 如：传输速率30MHZ，插损0.5dB，或插损（30MHZ）0.5dB。如果只标注传输速率：则是在0.5dB插损下的传输速率。 分离装置（脱扣装置）当SPD损坏时，使其与配电系统断开的一种装置。如熔丝、空开等。2、电涌保护器的检测2.1 有关电涌保护器的一些标准介绍2.2 电涌保护器的检查2.3 电涌保护器的测试 2.1 有关电涌保护器的一些标准介

12、绍 国际标准:IEC61312-3 (TC81防雷)雷电电磁脉冲的防护 第三部分:浪涌保护器的要求IEC61643-1:1998 (TC37避雷器)低压配电系统的电涌保护器 第一部分:性能要求和实验方法IEC61643-2:低压配电系统的电涌保护器 第二部分:选择与使用原则 IEC60364-5-534（TC64电气装置及防雷冲击保护)建筑物电气装置，第5部分：电气设备的选择和安装-隔离、开关和控制设备，第534节：过电压保护设备 国家标准:GB18802-1-2002 低压配电系统的电涌保护器 第1部分:性能要求和实验方法 GB18802-12-2002 低压配电系统的电涌保护器 第12部分

13、:选择与使用原则GB50057-94(2000年版) 建筑物防雷设计规范 GB50343-2002 建筑物电子信息系统防雷设计规范 GB11032-89(2002)交流无间隙金属氧化物避雷器 行业标准:GA173-2002 计算机信息系统保安器YD/T1235-2.2002 通讯局(站)低压配电系统用电涌保护器测试方法1. QX10-2002 电涌保护器 第一部分:性能要求和试验方法 SJ/T10348 10349-93 电子元器件详细规范 浪涌型抑制型压敏电阻器MYG2MYG3型过压保护用氧化锌压敏电阻器评定水平ESJ/T11280-2002 电子元器件详细规范 MYS4、MYS5、MYS6

14、、MYS8防雷指示型过电压保护器评定水平E 2.2电涌保护器的检查2.2.1 为什么要检查2.2.2 检查的依据2.2.3 电涌保护器的检查内容 2.2.1 为什么要检查 在现实中存在如下一些问题:1、没有按有关防雷标准安装SPD2、安装不当（包括接线方式、接线线径要 求、配合要求等）3、SPD已损坏 2.2.2 检查的依据 依据一些有关SPD选择与安装设计要求的规范标准。依据的规范标准有:GB50057-94(2000年版) 建筑物防雷设计规范 GB50343-2002 建筑物电子信息系统防雷设计规范结合一些行业或国家标准如GB50156-2002汽车加油加气站设计与施工规范YD5068-9

15、8移动通信基站防雷与接地设计规范2.2.3 电涌保护器的检查内容 1、有无电涌保护器2、电涌保护器的安装是否正确 1、有无电涌保护器 检查在入户的电力线和信号线上是否安装电涌保护器（SPD）主要依据的标准有：GB50343-2002 建筑物电子信息系统防雷设计规范结合一些行业标准如GB50156-2002汽车加油加气站设计与施工规范YD5068-98 移动通信基站防雷与接地设计规范2、电涌保护器的安装是否正确 SPD外围情况（1）检查SPD所用连接线是否正确连接线的颜色是否符合要求(建议)。连接线的截面是否符合要求。连接线的长度是否符合要求(建议)。依据的标准：GB50343-2004 第6.

16、5.1-3 第6.5.1-1和第5.4.1-5 电源SPD连接线截面的要求应满足标准GB50343-2004中的表6.5.1的要求连接相线铜导线连接地线铜导线第一级16mm225mm2第二级10mm216mm2第三级6mm210mm2第四级4mm26mm2n 天馈SPD接地线6mm2，信号SPD接地线1.5mm2 颜色：L1 L2 L3 N PE 黄 绿 红 浅蓝或黑 绿/黄天馈SPD接地线6mm2，信号SPD接地线1.5mm2 （2）检查SPD接线是否牢固 依据的标准：GB50343-2004第6.5.1-2 （3）检查SPD接线方式是否正确TT系统中“4+0”模式SPD不能安装在剩余电流保

17、护器的电源侧，依据的标准：GB50057-94（2000年版）第6.4.5 低压配电系统的接地制式IEC规定，接地制式由两个字母表示，必要时加后续字母第一字母第二字母后续字母配电系统中性线对地关系设备的外露导电部分与地的关系中性线与保护线之间的关系TITNCSC-S直接接地不接地或阻抗接地独立配电系统接地点的直接接地直接与配电系统的接地点相连中性线N与保护线PE合并为PEN中性线N与保护线PE分开电源测为PEN线从某一点分开为N及PE线TT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的电源侧 TT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的负荷侧 TT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的电源侧 TT系统中

18、电涌保护器安装在剩余电流保护器的负荷侧 “4+0”保护模式的SPD安装在TT系统中剩余电流保护器(RCD)的电源侧 RA被保护设备RBF1F2RCDSPDIdSPD本身情况（4）检查SPD是否具有状态指示器。如有，则需确认状态指示应与生产厂说明一致。 （5）检查SPD的限压元件前端是否有脱离器，并检查脱离器的状态是否正常。（6）检查安装在配电系统中的SPD的UC值是否符合要求。依据标准是GB50057-94（2000年版）供电系统中SPD最大持续工作电压UCTT（SPD安装在剩余电流保护器负荷侧）1.55U0TT（SPD安装在剩余电流保护器电源侧）1.15U0IT（SPD安装在剩余电流保护器负

19、荷侧）1.15U0（U0为线间电压） TN1.15U0 U0为低压系统相线对中性线的标称电压，在220/380V中U0=220V。 （7）检查电源SPD的通流容量是否符合要求(建议) 。依据标准是GB50343-2004保护分级LPZ0区与LPZ1区交界处LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3区交界处直流电源标称放电电流（kA）第一级标称放电电流（kA）第二级标称放电电流（kA）第三级标称放电电流（kA）第四级标称放电电流（kA）8/20us10/350us8/20us8/20us8/20us8/20usA级208040201010B级15604020直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标

20、称放电电流10kA的适自己的SPD。C级12.55020D级12.55010（8）检查多级SPD之间的距离是否符合要求。 (建议) 依据标准GB50057-94（2000年版）和GB50343-2004。 开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度大于10m，限压型SPD之间的线路长度大于5m，若不满足要求应加装退耦装置。2.3电涌保护器的测试2.3.1、为什么要测试2.3.2、测试的内容2.3.3、判别的标准2.3.4、测试的方法2.3.1、为什么要测试电涌保护安装以后为什么要测试？ 电涌保护器大量采用的氧化锌压敏电阻存在着老化问题。 一些电涌保护器在防劣化的措施方面没有采取措施、措施不全、分离装置（脱扣装