浪涌保护基础知识培训PPT课件.ppt

1、模块化电涌保护器 挑战雷电，捍卫安全,更安全 Safety,更美观Pretty,更耐久Durability,自我介绍,王文韬 职责：负责全国设计院SPD支持及产品在分销渠道中的推广。 联系方式：02164628689 459目录,雷电概论 电涌保护器术语 电涌保护器的配置 电涌保护器应用方案,雷电概论,负极性 向下放电 (90%),负极性 向上放电,正极性 向下放电,正极性 向上放电,雷电流概率,雷电流极性概率 90%负 10%正 雷电流幅值概率 概率曲线 中国电力 IEC(CIGRE) 概率表 I 200 150 100 50 25 10 5 kA P(ILI) 0

2、.8 1.5 3.8 22 72 91 96 %,闪电现象,雷电概论,雷电概论,雷电侵入途径 1:直击2:感应3:反击,雷电概论,电流偶合,RE2,改良!,雷电概论,保护空间划分,将一个需要保护的空间划分为不同的防雷区的原则,61312 -1 IEC:1995,保护空间被分为多个保护区(LPZ)， 不同的保护区（LPZ）是由屏蔽建筑物，金属结构的屏蔽室和设备组成。,雷电概论,电磁兼容保护区,雷电概论,雷电概论,8,50%,(I),t(s),90%,20,10,50%,(I),t(s),90%,350,10/350用于描述直击雷波形,8/20用于描述感应雷波形,目录,雷电概论 电涌保护器术语 电

3、涌保护器的配置 电涌保护器应用方案,电涌保护器术语,Surge Protective Device 电涌保护器(SPD):,一个装置，可以有目的限制瞬态过电压和转移浪涌电流。 她至少使用了一个非线性零件,Overvoltages or surge voltages:过电压或浪涌电压,过电压是发生在系统中的导线之间或在导线和地之间的稳态的或暂态的高电压，这种电压是能损坏 (电子) 仪器的。 差模电压 共模电压,电涌保护器术语,MOV,Flash gap,Varistor,SPD制造技术,石墨电极 钨铜合金,特点:极高的放电容量,响应时间较慢 极间距离决定工作电压,特点:响应时间较快,电涌保护器术

4、语,Electrodes电极,Epoxy resin 环氧树脂,leades of tinned copper wire 镀锡铜引线,sintered zinc oxide together with other metal oxide additives 附加有其他金属氧化物的氧化锌烧结体,Zinc oxids氧化锌,Microvaristor 微压敏电阻,intergranular Boundary 晶粒间界层,压敏电阻的显微结构和导电机制,压敏电阻内部存在着大量的串联和并联的微变阻器,电涌保护器术语,流入电流,流出电流,UDM,N,PE,L,差模电压是接入导线和引出导线之间的电压，三相系

5、统中指 L N , L L之间的电压。 差模过电压会引起: 电路元件损坏 过电流,电涌保护器术语,UCM,PE,N,L,匝间绝缘损坏 共模电压是带电导体与接地框架之间的电压，三相系统中指 L PE, L G之间的电压。 共模过电压会引起: 设备绝缘强度下降或损坏 电子设备运行故障,电涌保护器术语,电涌保护器的保护模式 根据SPD连接方式可分为共模模式、差模模式、全保护模式. 通常所说的“3+1”模式指3个电压限制型SPD接在相线与中性线之 间,一个开关型SPD接在中性线对地之间.,电涌保护器术语,电压保护水平Up,表征SPD限制接线端子间电压的性能参数.,最大持续工作电压Uc,允许持久地施加在

6、SPD上的最大交流电压有效值或直流电压.,标称放电电流In,这是未损坏时电涌保护器可以通过的8/20 s波形电流的峰值 (20 次),最大放电电流Imax,这是电涌保护器可以导通的8/20 s波形电流的峰值 (2 次),无故障时泄露电流Ic,= Ic 1 mA,1mA,U1mA,动作电压U1mA 1mA的直流幅值或工频阻性分量峰值流经SPD两端时的电压值,电涌保护器术语,冲击电流Iimp,它是由电流峰值Ipeak和电荷Q确定.用于I级试验的SPD分类 试验,I级试验的特征能量W/R,冲击电流Iimp流过1单位电阻时消耗的能量.它等于电流平 方对时间的积分W/R=i2dt,续流If,冲击放电电流

7、以后,由电源系统流入SPD的电流.,残压Ures,指雷电流通过SPD时两端出现的最大电压,和电压 保护水平 略有区别,电涌保护器术语,Class II test,用标称放电电流In,1.2/50冲击电压和最大放电电流Imax进 行的实验,Class III test,用复合波(1.2/50,8/20)进行的实验,复合波由冲击发生器产生,耐受短路电流,SPD能够承受的最大预期短路电流.,Class I test,用标称放电电流In,1.2/50冲击电压和最大冲击电流Iimp进行 的实验,额定断开续流值,SPD本身能断开的预期短路电流.,电涌保护器与设备配合的基本原则,15米原则 当进线端的电涌保

8、护器与被保护设备之间的距离 15 米， 应在离被保护设备尽可能近的地方安装另一个电涌保护器,安装原则,d 15m,P1,负载,P1,负载,P2,为了提供最佳的保护, 既能承受更强的电流又有较小的残余电压, 通常应用多级电涌保护器作保护。 第一级保护作用为：应能承受绝大部分雷电流； 第二级保护作用为：泻放残余的雷电流，限制设备端的残余电压，同时与第一级保护配合。,电涌保护器级间配合,安装原则,电涌保护器级间配合的原则,10米原则 当保护P1和P2作为级联安装时，它们之间需要配合。 目的： 为了延迟P2上雷击波的到达，以使尽可能多的能量被P1释放。 实现：P1 和 P2 之间的阻抗被用来实现这种延

9、迟。,负载,P1,P2,Up1 = 2000V,L1 10 m,安装原则,Up2 = 1500V,L2 10 m,两个电涌保护器之间的最短距离：10 米,级间配合： 电涌保护器P2 安装在 P1的下游, 通常它的各项参数指标(Imax, In, Ures)都比 P1小。 但如果它与 P1安装得过近, P2 有可能比 P1更早动作, 从而要承受本由 P1承受的高能量。 距离原则： 为了避免这种情况，通过增加P1 和 P2之间的接线长度来使得电压下降。P2两端的电压就等于 P1两端的电压减去电缆上的电压。,电涌保护器级间配合的原则,安装原则,举例： 假设线路的电感电压降为100V/M，对10米长的

10、电缆， U1 和 U3 就是1 000V。 给定： P1 : 2.5 kV 动作电压 P2: 1.5 kV 残压 要使得P2动作，其两端的电压须1.5 kV。 在P1 两端, 由于有电缆上1000V + 1000V的电压降，电压须1000 + 1000 + 1500V，也就是3.5 kV，这已经超过P1的动作电压 （2.5 kV）了。 于是P1会在P2 达到它的动作电压前动作，把电流导入大地而释放能量。 而P2在 P1 两端的残余电压超过3.5 kV时提供另外的保护。 在这种情况下P2的动作电压已经超出 ，于是P2 斩断过电压，流过的电流小于流过P1的电流。,电涌保护器级间配合的原则,安装原则

11、,重要注意事项：两个电涌保护器的安装距离要大于10 米,电涌保护器的安装接线,50 厘米原则: d1+d2+d3 必须小于 50 cm 以限制负载承受的浪涌电压,安装原则,电涌保护器的接线原则,安装原则,安装的接线长度影响很大。,目录,雷电概论 电涌保护器术语 电涌保护器的配置 电涌保护器应用方案,电涌保护器的配置,表一，220/380 三相系统各种设备耐冲击过电压(Uchoc)额定值（注：GB50057之表6.4.4）,注：I 类- 需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备 II类- 家用电器、手提工具和类似负载 III类- 如配电盘，断路器，包括电缆、母线、分线盒、开关、插座的布线系统，以及应

12、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。 IV类如电气计量仪表、一次性过流保护设备、波纹控制设备,电涌保护器的配置,绝缘配合acc.to IEC60364-4-443,Uchoc(负载),电涌保护器的配置,接地系统分类,电源的对地情况 T：直接接地 I：不接地或经高阻抗接地,装置的机座对地情况 T：设备外壳直接接地 N：设备外壳和变电所共用一个接地极,TN系统补充字母 S: PE线保护功能与接地的N线或与接地的带电导体 (相线)分开 C: PE线保护功能与N线合一 (PEN),电涌保护器的配置,SPD在TT电网系统中的安装位置,GB16895-X-2004,电涌保护器的配置,过流

13、保护的目的 当后续电流超过了火花间隙的断后续电流能力时，断开电路。 当MOV失效时,防止电流冲击,电涌保护器的配置,在TN-C系统中,当SPD出现故障时,过流保护器断开线路,电涌保护器的配置,接线方式(TN-S系统),单相接线 三相接线,电涌保护器的配置,接线方式(TN-CS系统),三相,电涌保护器的配置,接线方式(IT系统),单相接线 三相接线,施耐德电涌保护器,接线方式(TT系统),电涌保护器的配置,“3+1”和4P方式对比 1:4P的响应时间快,残压低 2:“3+1”实现了差模保护,对地绝缘电阻大漏电流小,供电系统故障时,电涌保护器仍安全 3:对于TN系统,采用4P,对于TT系统,选用3

14、+1为宜,目录,雷电概论 电涌保护器术语 电涌保护器的配置 电涌保护器应用方案,电涌保护器的标准应用方案,电涌保护器的高端应用方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,公用事业大楼，信息系统工作中断将造成较大影响 位于市区，地上19层，地下1层，楼高75M 具有良好的外部防雷装置，且认真实施等电位联结 配电变电所在大楼内，低压为TN-S系统，电缆进出线，信号线屏蔽 地区年平均雷暴日44天，建筑物等效受雷面积44857平方米,典型建筑物背景概况,应用举例1 在公用建筑中的配置方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,第一级SPD1 PRD6

15、5（3PN 65KA 8/20us） 第二级SPD2 PRD40（3PN 40KA 8/20us） 第三级SPD3 PRD8（1PN 8KA 8/20us）,标准方案,应用举例1 在公用建筑中电源系统配置方案,高端方案,第一级SPD1 PRF1 35 3PN 10/350us 或 PRD 100KA 8/20us 第二级SPD2 PRD40（3PN 40KA 8/20us） 第三级SPD3 PRD8（1PN 8KA 8/20us）,施耐德电涌保护器选择及应用方案,?,C65H 2P C20A,PRD 6V,SPD4,C65H 2P C20A,SPD5,PRD 12V,D?,?,Backup 2

16、,Backup 2,Backup 2,Backup 2,Backup 3,施耐德电涌保护器选择及应用方案,典型背景概况,移动通信基站 位于中雷区郊区或者山区，或者多雷、强雷区市内建筑物顶端 如果中断运行将对信息传输造成大面积的影响 有良好的外部防雷装置 电缆进出线，配电房在室内，低压采用TNS系统,应用举例2 在工业领域中的配置方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,第一级SPD1 PRD65（3PN 65KA 8/20us） 第二级SPD2 PRD40（3PN 40KA 8/20us）,标准方案,应用举例1 在工业领域中电源系统配置方案,高端方案,第一级SPD1 PRF1 35 3PN 10/350us 或 PRD 100KA 8/20us 第二级SPD2 PRD40（3PN 40KA 8/20us）,施耐德电涌保护器选择及应用方案,居民小区，电缆进出线 高层住宅，两梯三户 有良好的外部防雷装置 变电所或配电房在室内，低压采用TT系统 等电位联结良好,典型背景概况,应用举例3 在居民住宅中的配置方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,施耐德电涌保护器选择及应用方案,标准方案,应用举例1 在居民住宅中电源系统配置方案,高端方案