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低压配电系统中浪涌保护器配合机理【摘要】利用波过程理论和集中参数电路方法，研究了浪涌保护器(spd)的配合机理问题。
在利用波过程理论研究spd的导通次序时，考虑了负荷对spd导通次序的影响，给出了多种配合情况下spd 导通次序的判断公式。
通过建立两级spd配合的集中参数电路方程，分析了不同的导通次序对各级spd分流浪涌电流的影响，并给出了spd通流分配计算公式。
给出了不同spd导通次序下的spd配合框图，进一步解释了spd间的配合机理。
文中对不同线路参数的spd 配合电路进行atp-emtp软件仿真，研究了线路参数对spd配合结果的影响。
【关键字】低压配电系统，浪涌保护器，配合机理中图分类号：o361.4 文献标识码：a 文章编号：一．前言在低压配电系统中，spd的配合使用是保护用电设备安全和实现过电压防护的基本措施。
在spd配合中，前级spd要能够泄放绝大部分浪涌电流，起泄流作用:后级spd进一步限制过电压水平，起限压作用。
另外根据保护配合的原则，在系统遭受大的雷电浪涌冲击时，后级spd要分流一定量的浪涌电流，以减轻前级spd的通流压力。
在系统遭受小的雷电浪涌冲击时，如果前级spd未导通，后级spd要能够保护设备安全并且自身不被损坏。
spd配合是一个非常复杂的实际工程问题，涉及所选spd的v-i特性曲线，线路的波阻抗、线路长度以及负荷特性等诸多因素，并不是安装在设备处的后级spd的保护水平巧越小越好。
二．spd配合的理论分析由于spd导通前的阻抗远大于线路波阻抗，相当于开路状态，spd 导通后的阻抗远小于线路波阻抗，近似于短路状态。
因此多级spd 配合可以分解为多个两级spd配合进行简化分析。
本文主要研究两级spd的配合机理问题。
1．spd导通次序的研究雷电是一种电荷放电现象，多以电流源的形式进入配电系统，且ieee std c62.41-1991中提出的三种试验浪涌电源都是电流源，因此本文以冲击电流源进行研究。
IEC61643-1-1998：《接至低压电力配电系统的浪涌保护器》通信行业标准通信局（站）低压配电系统用电涌保护器技术要求Performance requirements for Surge Protective Devices Connected to Low-voltageDistribution Systems of Telecommunication Stations/SitesYD/T 1235.1-20022002-11-08 发布2002-11-08 实施中华人民共和国信息产业部发布目次前言1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 使用环境条件4.1 供电条件4.2 气候条件5 分类5.1 按冲击测试电流等级分类5.2 按用途分类5.3 按端口分类5.4 按构成分类6 技术要求6.1 标称额定值6.1.1 优选值6.1.2 SPD分类的冲击测试电流等级规定6.2 整体要求6.2.1 外观质量6.2.2 保护模式6.2.3 分离装置6.2.4 告警功能6.2.5 接线端子连接导线的能力6.3 电涌防护性能6.3.1 最大持续运行电压6.3.2 等级限制电压6.3.3 电压保护水平6.3.4 动作负载试验6.4 安全性能6.4.1 电气间隙和爬电距离6.4.2 外壳防护等级6.4.3 保护接地6.4.4 着火危险性（灼热丝试验）6.4.5 暂时过电压失效安全性6.4.6 暂时过电压耐受特性6.4.7 热稳定性6.5 二端口SPD及带独立输入/输出端子的一端口SPD 的附加要求6.5.1 电压降6.5.2 负载侧电涌耐受能力6.5.3 负载侧短路耐受能力6.6 环境适用性6.6.1 耐振动性能6.6.2 耐高温性能6.6.3 耐低温性能6.6.4 耐湿热性能7 检验规则7.1 交收检验7.2 型式检验8 标志、包装、运输和贮存8.1 标志的内容8.2 包装8.3 运输和贮存8.3.1 运输8.3.2 贮存附录A （规范性附录）通信局（站）配电系统用电涌保护器（SPD）的构形前言制订本标准的目的在于规范我国通信局（站）低压配电系统用电涌保护器的技术要求，并为电涌保护器的设计、生产、检验、选择和应用提供技术依据。
低压配电系统电涌保护器（SPD）保护模式简介一、电涌保护器（SPD）用以限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器，它至少应包括一种非线性元件。
在一般平时的项目中也称“电涌保护器”、“浪涌保护器”、“浪涌防护器”、“防雷器”、“避雷器”等。
二、电涌保护器（SPD）保护模式的概念根据《低压配电设计规范》（GB50054-95）规定，低压配电供电系统的接地型式可分为：TN-S系统（三相五线）、TN-C系统（三相四线）、TN-C-S 系统（由三相四线改为三相五线）、IT系统（三相三线）和TT系统（三相四线，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置外露可导电部分连接的接地极与电源接地极无电气联系）。
电涌保护器（SPD）可连接在L（相线/火线）、N（中性线/零线）、PE （保护线/地线）间，如L-L、L-N、L-PE、N-PE，这些连接方式称为保护模式。
SPD的保护模式与供电系统的接地型式有关，目前，低压配电供电系统通常有3种SPD保护模式：共模保护模式、“3+1”保护模式、全保护模式，其中前两种保护模式较为常用。
三相星形接地中的保护方式三、电涌保护器（SPD）共模保护模式（L-PE，N-PE）共模保护模式是将电源L（相线）、N（中性线）分别与PE（保护地）线之间安装相同型号的SPD模块，把雷电（或感应电）能量泄放到地，限制对地瞬态过电压的幅值，以防护设备对地的绝缘。
共模模式的电涌保护器（SPD）对共模（MC）过电压可进行有效防护，即带电导体（L或N）与保护接地（PE）之间的过电压。
对带电导体之间产生的差模过电压未进行防护，如L-L之间，L-N之间的过电压。
四、电涌保护器（SPD）“3+1” 保护模式（L-N，N-PE）在某些供电系统下，共模保护的电涌保护器（SPD）有可能使SPD的电压保护水平失真，即产品的实际保护水平比产品说明上的保护水平要差。
如在TT 接地系统：GB50057-94（2000版）标准规定，L-N接三片抑制模块，能有效的拦截相线浪涌电压，当雷电浪涌使SPD导通放电时，巨大的涌流瞬间流向N线，使N线电位上升，所以必须给N线提供一个放电电流通道。
低压配电设计中浪涌保护器的选择摘要：50/60HZ交流220V/380V的电路系统，在雷雨天气中，雷电脉冲会产生持续瞬间可达到 5000 或 10000V 的电压波动，也就是浪涌或者瞬态过电压，瞬态过电压对电子设备会受到浪涌电压的损害。
我国的雷电区较多，而雷电又作为在线路中产生浪涌电压的一个重要因素，因此加强在低压配电系统中的防雷电保护就显得十分必要。
关键词：低压配电设计；浪涌保护器；选择一、引言当前随着社会发展，科学进步，电子产品的种类越来越多，应用领域也越来越广泛。
但是这些电子产品耐冲击电压水平一般都低于低压配电装置，因此他们很容易受到电压波动-既浪涌电压-的损害。
浪涌又称瞬间过电压，是在电路中出现的一种瞬间过电压，在电路中通常可以持续约几百万分之一秒，比如在雷电天气中，雷电脉冲可能会在电路中产生电压波动，产生浪涌现象。
二、浪涌保护器概述1、浪涌保护器的工作原理浪涌保护器的基本原理是在瞬态过压（雷电波）发生的瞬间（微秒或纳秒级），将被保护区域内的所有被保护对象（设备、线路等）接入等电位系统中，从而将回路中的瞬态过电压幅值限制在设备能够承受的范围内。
SPD元件分电压开关型和限压型，电压开关型SPD，如气体放电管、闸流晶体管等，这种SPD在没有浪涌时为高阻值，但在响应电压浪涌时其阻抗突变为低值；限压型 SPD，如压敏电阻、抑制二极管等，这种SPD在没有浪涌时为高阻抗，随浪涌电流和电压的增加其阻抗会连续变小；混合型SPD利用两种元件的特性，组装成具有电压开关、限压两种特性兼有的产品2、设备的分类按工作原理可将SPD分成开关型、限压型和分流型（或扼流型）三种类型。
（1）电压开关型电涌保护器：无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。
指瞬时过电压时电压的表现力对电流的阻碍作用小，可是当雷电瞬时过电压需要得到响应时，SPD对电流的阻碍作用就立刻变为低数值，允许雷电流通过。
放电间隙（Discharge Gap）、气体放电管（Gas Discharge Tube）、闸流晶体管（Thyristor）等可以被用作此类装置。
防雷工程中使用浪涌保护器的作用防雷工程是指为了保护建筑物、设备和人员免受雷电危害而采取的一系列技术措施。
防雷工程主要包括外部防雷和内部防雷两个方面。
外部防雷是指在建筑物外部设置避雷针、避雷带、避雷网等装置，以吸引或拦截雷电，并将其安全地导入地下。
内部防雷是指在建筑物内部设置接地系统、均压系统、屏蔽系统和浪涌保护系统，以消除或减小雷电感应电压、雷电侵入电压和静电放电对设备和人员的危害。
浪涌保护系统是内部防雷的重要组成部分,它的作用是限制或消除由雷电直击或感应引起的过电压和过电流对电气设备和信号线路的破坏地凯科技浪涌保护系统主要由浪涌保护器（SPD）和其连接线路组成。
浪涌保护器是一种非线性元件，它在正常情况下呈高阻态，不影响正常工作电压；当发生过电压时，它迅速变为低阻态，将过电压泄放到地或其他回路中，从而保护被保护设备。
地凯科技浪涌保护器的选择和安装应遵循国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）1和《低压配电系统浪涌保护器的选择与应用》（GB/T18802.1-2011）2的规定。
根据不同的安装位置和功能，浪涌保护器分为一级、二级和三级三种类型。
一级浪涌保护器主要用于建筑物进线处或总配电箱处，用于承受直接雷击或感应雷击引起的大电流冲击；二级浪涌保护器主要用于分配电箱处或重要负荷处，用于承受由一级浪涌保护器未能完全限制的过电压冲击；三级浪涌保护器主要用于终端设备处或敏感负荷处，用于承受由二级浪涌保护器未能完全限制的过电压冲击。
浪涌保护器的选择应根据被保护设备的耐冲击水平、供电系统的类型、接地方式、额定工作电压、标称放电电流、最大连续工作电压、最大放电能力、最小响应时间等参数进行。
一般来说，一级浪涌保护器应具有较高的最大放电能力（不小于60kA）,二级浪涌保护器应具有较低的电压保护水平（不大于2.5kV）,三级浪涌保护器应具有较快的响应时间（不大于25ns）。
此外，还应考虑浪涌保护器的可靠性、安全性、可视化指示、远程信号输出等功能。
电涌保护器(SPD)在低压配电系统中的设计分析摘要：当前随着科技发展，各类电气电子产品应用领域也越来越广泛，它们很容易受到雷击电涌电压的损害。
电涌保护器(Surge Protective Device)被称为“过电压保护器”简称SPD，一种电气保护元件，通常并联在供电线路的相线、零线和地之间，线路电压正常时呈高阻状态，当相线、零线上出现高压脉冲时呈低阻状态，将高压脉冲对地短路，为电气设备、仪表仪器、通讯线路提供安全防护的电气装置。
国家相关管理部门和相关行业协会在针对电涌保护器在工程项目中低压电气系统的设计和应用有着对应的规范与条文，基于此本文以低压配电系统设计为背景，探讨分析电涌保护器的相关要点，旨在理解和进一步优化电涌保护器发挥的保护作用。
关键词：电涌保护；电气设计；直击雷；电压保护水平；后备保护；优化设置中图分类号：TU2文献标识码：A1导言雷电作为较为严重的自然灾害，作为一种自然现象存在随机性、不可控性。
随着电气设备应用量不断提升，雷电过电压、雷电电磁脉冲等造成电器设备、电气系统损坏的案例逐年增加。
电涌保护器（SPD）在低压配电系统的设计选型中太过简单,表达不清晰，有时直接套用的防雷施工图存在位置设置不当、规格型号选型不明确、规格等级选型过高等情况。
在实际的项目实施中造成了不确定性,这些问题可能造成电涌保护器实际运行中不能满足使用需求，出现故障或使得电气设备装置存在雷击风险。
故本文根据相关设计规范中的条款和标准对工程项目中低压配电系统的电涌保护器（SPD）设计及选型进行讨论。
2SPD基本工作原理与分类2.1电涌保护器工作原理在低压配电系统中电涌保护器适用于220/380V低压电源保护，是一种非线性元件，根据IEC标准规定，电涌保护器是主要抑制传导过来的线路过电压和过电流的装置。
电涌保护器起到保护作用，基本要求是必须承受预期通过的雷电电流，并且通过电涌最大钳压，有效熄灭在雷电流通过后产生的工频续流，把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
关于低压配电系统浪涌保护器SPD的选用及施工规范摘要：SPD在低压配电系统中大量使用，目的有效保护设备免遭雷击及其他电涌侵害，特别是一些重点的电子设备，其正确选用、施工显得尤为重要。
关键词：低压配电系统，浪涌保护器SPD，选用，施工名称解释：Up电压保护水平，Iimp 冲击电流，In标称放电电流，Uw额定冲击电压为了防止和减少雷电或其他瞬时过压的电涌对建（构）筑物中低压用电设备的危害，保护人民的生命和财产安全，浪涌保护器（以下简称“SPD”）大量使用于低压配电系统中。
工作中发现，人们对SPD的选用和施工不当，造成资源浪费，达不到有效保护设备。
根据《GB50057-2010建筑物防雷设计规范》、《GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范》、《GB50689-2011通信局（站）防雷与接地工程设计规范》，对低压配电系统SPD的选用及施工规范作以下简要说明。
一、除通信局（站）外的建筑物1、低压电源线路引入建筑物的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的SPD。
SPD的Up≤2.5kV。
每一保护模式的Iimp，当无法确定时应Iimp≥12.5kA。
2、当Yyn0型或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，应在变压器高压侧装设避雷器；在低压侧的配电屏上，当有线路引出本建筑物至其他敷设接地装置的配电装置时，应在母线上装设Ⅰ级试验的SPD，每一保护模式的Iimp，当无法确定时应Iimp≥12.5kA；当无线路引出本建筑物时，应在母线上装设Ⅱ级试验的SPD，每一保护模式的In≥5kA。
SPD的Up≤2.5kV。
3、建筑物靠近需要保护的设备处，当需要安装SPD时，宜选用Ⅱ或Ⅲ级试验的SPD。
Ⅱ级试验SPD的In≥5kA，Ⅲ级试验SPD的In≥3kA。
4、当有电源从建筑物内向外引至户外配电箱供户外设备（如路灯、景观灯等）时，户外配电箱内宜装设Ⅰ级试验的SPD，应Iimp≥12.5kA，保护模式选用“3+1”。
雷电浪涌对直流电源冲击效应的实验研究
侯民胜;陈亚洲
【期刊名称】《军械工程学院学报》
【年(卷),期】2001(013)001
【摘要】直流电源是雷电进入电子系统的主要途径。
为了研究雷电浪涌对直流电源的冲击效应，进行了雷电浪涌对直流电源的注入实验，发现雷电浪涌对直流电源有很大的干扰和破坏作用，并在实验基础上，提出了有效的防护措施。
【总页数】5页(P50-54)
【作者】侯民胜;陈亚洲
【作者单位】军械工程学院静电与电磁防护研究所，河北石家庄 050003;军械工程学院静电与电磁防护研究所，河北石家庄 050003
【正文语种】中文
【中图分类】0441
【相关文献】
1.雷电浪涌防护及浪涌防护器 [J], 颜儒芬;
2.直流电源浪涌电流抑制电路研究 [J], 吕宏伟;覃波;付益
3.雷电浪涌防护及浪涌防护器 [J], 颜儒芬
4.低压配电系统浪涌保护器及雷电浪涌防护 [J], 潘家利;周茂华
5.雷电浪涌对直流电源的冲击效应研究 [J], 侯民胜;陈亚洲
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浪涌保护器+电涌保护器+SPD的选用指南浪涌是指超出正常工作电压的瞬间过电压。
浪涌保护器，简称SPD(SurgeProtectionDevice),是一种低压配电系统使用的过电压保护器，为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。
当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其它设备的损害，适用于交流50/60HZ,额定电压220V、380V和690V的供电系统中，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行佛户。
1 .浪涌保护器的定义浪涌保护器是当低压电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者发过电压时，能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害的电子装置。
2 .浪涌保护器的类别3 .(I)SPD可以分为电压开关型、限压型及组合型。
电压开关型SPD e在没有瞬时过电压时呈现高阻抗，一旦响应雷电瞬时过电压，其阻抗就突变为低阻抗，允许雷电流通过，也被称为“短路开关型SPD"。
限压型SPD e当没有瞬时过电压时，为高阻抗，但随电涌电流和电压的增加，其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性，有时被称为"钳压型SPD"。
组合型SPD e由电压开关型组件和限压型组件组合而成，可以显示为电压开关型或限压型或两者兼有的特性，这决定于所加电压的特性。
(2)按冲击试验分类如下：I类浪涌保护器：标称放电电流In,冲击电压1.2/50μs冲击电压和最大冲击电流IimP的试验,Iimp的波形为10∕350μsUp最大4kV(IEC61643-1;IEC60664-1)β口类浪涌保护器:标称放电电流In,冲击电压1.2/50μs冲击电压和最大冲击电流IimP的试验Jimp的波形为8∕25msβm类浪涌保护器：进行混合波合(开路电压1.2/50μs冲击电压，短路电流8/25μs)试验。
低压配电系统的电涌保护器(SPD)第一部分：性能要求和实验方法1总则1.1使用范围GB18802的本部分使用对于间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过电压的电涌进行保护的电器。
这些电器被组装后连接到交流额定电压不超过1000V(有效值)、50/60HZ或直流电压不超过500V的电路和设备。
本部分规定这些电器的性能特性、标准实验方法和额定值，这些电器至少包含一用来限制电涌电压和泄放电涌电流的非线性的原件。
1.2规范性引用文件下列文件中的条款通过GB18802的本部分的引用而成为本部分的条款。
凡是注口期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注口期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB2099.1—1996家用和类似用途插头插座第1部分：通用要求(eqvIEC60884-l：1994)GB/T4207-1984固体绝缘材料在潮湿条件下相比漏电器痕指数和耐漏电起痕指数的测定方法(eqvIEC60112：1979)GB4208—1993外壳防护等级(IP代码)(evqIEC60529：1989)GB5013—1997(全部)额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆(idtIEC620245)GB5203—1997(全部)额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆(idtIEC620227)GB/T5169.10—1997电工电子产品着火危险试验试验方法灼热丝试验方法总则(ldtIEC60695-2-1/0：1994)GB10963—1999家用及类似场所涌过电流保护断路器(idi!EC60947-l：1999)GB/T14048.1—2000低压开关设备和控制设备总则(eqvIEC60947-1：1999)GB14048.5-1993低压开关设备和控制设备控制电路电器和开关元件第1部分：机电式控制电路电器(eqvEC609947-5-1：1990)GB/T16927.1—1997高电压试验技术第一部分:一般试验要求：(eqvEEC60060-1：1989)GB/T16935.1—1997低压系统内设备的绝缘配合第一部分：原理、要求和试验(idtIEV60664-1：1992)GB/T17627.1-1998低压电气设备的高电压试验技术第一部分：定义和试验要求(eqvIEC61180-1：1992)IEC60364-4-442：1993建筑物的电气装置第4部分：安全性保护第44章：防过电压保护第442节：防高压系统对地之间故障的低压装置保护IEC60364-4-442：:1993建筑物的电气装置第5部分：电气设备的使选用第534节:过电压保护装置IEC60999(全部)连接设备与铜导线电气连接的螺钉和无螺钉夹紧器的安全要求IEC61643-12连接低压配电系统的电涌保护器第12部分：选择和使用原则2使用条件2. 1.1频率：电源的交流频率在48HZ和62HZ之间2. 1.2电压：持续施加在SPD的连接线端子之间的电压不应超过其最大持续工作的电压。
远程会议视频系统装备维护防雷隐患和解决方案摘要：远程会议系统的应用愈加广泛，因雷击而瘫痪的事件时有发生，亟需甄别防雷安全隐患，做好检测和维修工作，提出解决方案，具有重要的现实意义关键词：远程会议系统；雷击；防雷隐患随着社会和科技的发展,加上疫情的叠加,远程会议视频系统得到了更加广泛的应用,由于没有出台专门的远程会议视频系统防雷技术规范,使得使用单位以为是室内设备就不重视该系统的防雷保护；而安装公司又多是科技类公司，防雷知识不专业,不知道怎么设计和安装该系统的防雷装置,致使该系统在使用过程中时有因雷击而瘫痪的事件发生；又有很多会议在雷雨交加的恶劣天气下举行,极易因遭雷击使该系统不能正常使用,从而造成严重的后果,因此重视和研究远程会议视频系统的防雷隐患,并提出适当可行的解决方案,具有特别重要的现实意义。
1远程会议视频系统的防雷隐患我们通过雷击事故调查和日常防雷检测发现,远程会议视频系统的防雷隐患主要有如下几个方面：1.1接地的隐患很多远程会议视频系统表面上看都有接地,但是很少有设置专用的接地装置,通常是随意将一根柱内主筋引出做接地装置使用。
然而柱内主筋不一定是该建筑物的防雷引下线,因此这些柱内主筋与建筑物引下线之间在施工时采用绑扎的形式连接，并不一定具有良好的电气连通，极易造成接地悬空,致使该接地形同虚设。
即使部分接地有较好的电气连通，通过检测发现其接地电阻也没有达到规范要求的1欧姆以下。
1.2电源系统防浪涌的隐患现在很多低压配电柜在出厂时都安装有电源浪涌保护器模块,但这些模块质量参差不齐，甚至大多厂家为了节约成本而配套低价劣质的浪涌保护器模块,这些浪涌保护器模块根本达不到该有的防雷效果。
配电柜出厂配置的浪涌保护器模块还普遍存在标称通流量偏小的问题，基本上都是配置标称通流量为20KA的浪涌保护器。
本文作者对郴州市2016-2020年五年的闪电数据进行统计发现，雷电流幅值大于20KA的闪电占比超过80%，因此低压配电柜出厂配置的浪涌保护器无法满足雷电防护的要求。
机构名称：上海市防雷中心防雷产品测试中心注册号：L2601地址：A：上海市松江区涞坊路2030号获准认可能力索引Name：LPD Testing Center of Shanghai Lightning Protection CenterRegistration No.：L2601ADDRESS：A: No.2030, Laifang Road, Songjiang District, Shanghai, ChinaINDEX OF ACCREDITED SIGNATORIES中国合格评定国家认可委员会认可证书附件（注册号：CNAS L2601）名称:上海市防雷中心防雷产品测试中心地址：上海市松江区涞坊路2030号签发日期：2015年09月23日有效期至：2017年06月03日附件1 认可的授权签字人及领域CHINA NATIONAL ACCREDITATION SERVICE FOR CONFORMITY ASSESSMENT APPENDIX OF ACCREDITATION CERTIFICATE(Registration No. CNAS L2601)NAME:LPD Testing Center of Shanghai Lightning Protection CenterADDRESS:No.2030, Laifang Road, Songjiang District, Shanghai, ChinaDate of Issue:2015-09-23 Date of Expiry:2017-06-03APPENDIX 1 ACCREDITED SIGNATORIES AND SCOPE中国合格评定国家认可委员会认可证书附件（注册号：CNAS L2601）名称:上海市防雷中心防雷产品测试中心地址：上海市松江区涞坊路2030号认可依据：ISO/IEC 17025以及CNAS特定认可要求签发日期：2015年07月10日有效期至：2017年06月03日附件2 认可的检测能力范围CHINA NATIONAL ACCREDITATION SERVICE FOR CONFORMITY ASSESSMENT APPENDIX OF ACCREDITATION CERTIFICATE(Registration No. CNAS L2601)NAME:LPD Testing Center of Shanghai Lightning Protection Center ADDRESS:No.2030, Laifang Road, Songjiang District, Shanghai, China Accreditation Criteria:ISO/IEC 17025 and relevant requirements of CNASDate of Issue:2015-07-10 Date of Expiry:2017-06-03APPENDIX 2 ACCREDITED TESTING。
文章编号:1001-5191(2002)02-0061-03低压配电系统浪涌保护器及雷电浪涌防护潘家利1,周茂华2(1.海南省防雷技术中心,570203; 2.海南省气候中心,570203)摘 要:介绍在设备电源线路上安装的低压配电系统浪涌保护器(Surg e protectiv e Device 简称SPD )的基本要求及电涌保护系统最常见的元件及浪涌保护器主要的技术参数。
为微电子设备及信息系统减少雷电浪涌的危害找出相应的防护措施。
关键词:浪涌保护器;雷电浪涌防护;多级保护中图分类号:P 427.32 文献标识码:ASurge Protector and Lightning Surge ProtectiveDevice for LV Distribution SystemPAN J ia-li,ZHOU M ao-hua(H ainan Lightning Protection Technology Center ,570203;Hainan Climate Center ,570203)Abstract :This paper made an introduction to the basic requirem ents,the most comm on components and main technical parameters of surge protectiv e de v ice (SPD ),which is installed in the LV distribution system on equipm ent pow er supply circuits,providing correspo nding protection measures against lightning surge damages to the microelectronic equipm ent and information system.Key words :surg e protective device (SPD );protection against lightning surge ;multi -stag e protection 收稿日期:2002-04-18作者简介:潘家利(1970-),男,海南省文昌人,海南省防雷技术中心工程师,现从事防雷工作。
现在我们已经进入微电子、计算机技术、通信技术迅猛发展的信息化、网络化的时代。
先进的测量、保护、监控、电信和计算机等电子产品正日益广泛地应用于各建筑物中。
信息通讯系统(ASDL 、ISDN 、DDN 专线)及电子设备间的信息交流都通过数据及高频信号进行传递。
这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘程度低、过电压电流耐受能力差的致命弱点。
一旦遭受雷击过电压的冲击,轻则造成这些电子系统运行失灵,重则造成设备的永久性损坏,严重时还可能造成人员伤亡。
因此,对这些微电子设备系统进行雷电浪涌防护十分必要。
1 浪涌保护器SPD 及雷电电涌防护 自富兰克林发明避雷针以来,避雷针(包括避雷带、避雷网)对直击雷的防护是有效的防雷手段。
它是通过吸引(更准确讲是拦截)下行的雷电通道,并将雷电主放电电流经过引下线及接地装置疏导到大地,以保护避雷针保护范围内的物体免遭雷击,但它只能起泄放雷电流50%的作用,其它50%通过引入建筑物的各种外来导电物、电力线、通信线等设施的途径泄放入地[1]。
因此对于敏感的微电子设备较易受到雷电浪涌的危害。
另外,电源中还有由带电容器的功率因数校正负载开关的频繁切换动作引起的浪涌。
1.1 浪涌保护器常用的元件1.1.1 气体放电管 气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件。
当放电管两极之间施加一定电压时,便在极间产生不均匀电场。
在此电场的作用下,管内气体开始游离。
当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时,两极之间的间隙将放电击穿,由原来的绝缘状态转化为导电状态。
导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平。
这种残压一般很低,从而使得与放电管并联的电子设备免受电压的损坏。
第23卷 第2期 广 西 气 象 V ol.23 N o.22002年6月 J O U T U RN AL O F GU AN GX I M ET EO RO LO GY J un.20021.1.2 压敏电阻 压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻。
当压敏电阻遇到瞬间超过它的启动电压的浪涌时,它立即由高阻抗变为低阻抗,让瞬间巨大的浪涌泄放到大地,使高电压远离敏感的电子设备。
1.1.3 齐纳二极管与雪崩二极管 齐纳二极管与雪崩二极管都工作在二极管的反向击穿区。
当瞬间浪涌出现时,均以其瞬间翻转特性,以较快速度立即反应,将原有的高阻抗瞬变为低阻抗,并导通。
这`两种二极管具有箝位电压低和动作响应快等显著优点,它们特别适合于用作多级保护电路中最末几级保护元件。
1.1.4 低通滤波器 构成低通滤波器的元件主要包括电感、电容、共模扼流线圈等,它是一种能够抑制高频信号而让低频信号通过的衰减型电路器件。
电源的频率很低(50Hz 或直流),而雷电暂态电压波形的频谱中含有丰富的高频分量(不可忽略的范围为1M Hz -10M Hz )。
在电源与电子设备之间接入低通滤波器,能够对来自电源侧的暂态过电压进行衰减,保护滤波器后面的电子设备。
1.2 浪涌保护器主要技术参数1.2.1 额定电压(最大持续运行电压Uc) 指能持续施加在浪涌保护器的接线端,而不引起浪涌保护特性变化和激活保护元件的最大电压有效值。
Uc 值必须与被保护的标称电压相符。
1.2.2 标称放电电流In 指流过浪涌保护器、8/20μs 电流波的峰值电流。
1.2.3 箝制电压(残压Up) 指雷电波通过浪涌保护器时,浪涌保护器两端的最高瞬间电压。
该电压是直接加在用电设备两端的瞬间最高电压,与用电设备的安全有直接关系。
因为电气、微电子设备只能承受一定范围内的瞬态过电压,如果超出范围会导致设备损坏。
1.2.4 响应时间 浪涌保护器的响应时间必须比浪涌电流的速度快,响应时间越小,抑制浪涌瞬态电压的速度就越快。
一般来说,浪涌保护器的响应时间应小于10ns 。
2 安装浪涌保护器的基本要求 (1)据220/380三相系统各种设备耐冲击电压额定值的不同,可将建筑物电气装置内的电气设备按其在装置内的位置(不同的LPZ 界面)划分为下图所示的4类。
图中6000V 、4000V 、2500V 、1500V 即220/380电气设备在该安装位置能承受的电涌电压水平的最高值。
图1 建筑物内电气设备的安装 Ⅳ类安装位置的设备:能承受进线处电涌的设备,如进线开关、电缆、架空线、母排等电气设备、电气计量仪表。
Ⅲ类安装位置的设备:Ⅳ类位置后固定安装的设备,如配电盘、断路器、应用与工业的设备、电动机等。
Ⅱ类安装位置的设备:Ⅲ类位置后的电气用具、移动设备等,如家用电器、手提工具和类似负荷。
Ⅰ类安装位置的设备:需要将瞬态过电压限制到特定水平的电子设备、信息设备等特殊设备。
浪涌保护器的安装原则是必须结合防雷区及电气设备耐冲击电压额定值的不同,选择安装不同的浪涌保护器。
为了使被保护设备承受的浪涌控制在其耐冲击电压额定值的范围内,必须根据被保护设备的不同安装位置和耐压程度,采取多级保护。
一般地说,应在LPZ0与LPZ1区界面的Ⅳ类、Ⅲ类电气设备前安装I 级分类冲击电流实验的产品[2],如采用放电管等元件的组成的开关型浪涌保护器;LPZ 1与LPZ 2区界面上的Ⅱ类、Ⅰ类电气设备前安装Ⅱ级或Ⅲ级分类实验的浪涌保护器,如压敏电阻元件或几种防雷元件组合成的浪涌保护器。
(2)要对被保护系统进行雷击风险评估风级。
评估因子有:被保护系统的环境因素(如所在地区雷暴日数、所在建筑物的长、宽、高等),建筑物内保护系统重要程度、系统设备的耐冲击能量、设备的屏蔽状况等。
级别高的要加大投入、多级别保护。
(3)在多级浪涌保护器配合保护中,要特别注意各级浪涌保护器的能量配合和应用的退藕措施。
一般来说,在开关型SPD 与箝压型SPD 之间的线62广 西 气 象 23卷路长度小于10米,或箝压型之间线路长度小于5米时,必须在这两级之间连接电感进行退藕[3]。
由流动波的折反射原理可知,当浪涌进入保护装置到达电感时,电感将产生与入射波同极性的反射波来升高第一级SPD上的电压,促使第一级SPD尽早动作泄放电流。
同时电感将产生与入射波反极性的反射波,来降低作用在第二级SPD上的浪涌波形的波头的上升陡度,改善第二级SPD的动作特性,以有效发挥其箝位限压作用。
(4)不同的供电接地系统,SPD的安装方法不同,在TN-C-S和TN-C系统中电源进线回路中有相线和PEN线,而PEN线需与总等电位联结的接地母排连通而接地,所以这两种接地系统的PEN线上可不需安装SPD,TN-S和T T接地系统中的N 线在进线处不接地,这两种系统的N线上应和相线一样安装SPD[3]。
此外,在易燃易爆危险环境中,使用的SPD应具有防爆功能。
本文仅讨论了在设备电源线路上安装浪涌保护器的基本要求及电涌保护系统最常见的元件、防雷元件参数。
对微电子设备的弱电设备的浪涌防护,在其供电线路上安装浪涌保护器仅仅是其中的一个保护措施。
目前市场上生产雷电浪涌保护器的厂家不少,产品各式各样,质量也参差不齐,必须谨慎选择浪涌保护器,并在有防雷安装工程资质的专业技术人员的指导下进行安装。
参考文献:[1]G B50057-94含局部修订条文.建筑物防雷设计规范.[2]关象石,等.浪涌保护器的性能要求和使用原则[J].广东气象,2000,(3)[3]王厚余.建筑物电气装置内电涌保护器的应用[J].工科物理,1998副刊(上接第47页)脑整机开始工作;开关断开时,PS-ON为高电平(PS-ON悬空时,ATX电源内部为PS-ON提供+ 5V),电源不工作。
对于那些不用的连线用绝缘胶布包好即可而不必剪掉,以备必要时,还可以将改过后A TX电源复原。
(2)按上述第一步连接好后,还不能马上将插头插到主板上开机,必须先带假负载试机,假负载可以选用3～5Ψ、20W以上的电阻,将此电阻接在+5V的输出端,接通开关,测量P8(P1)、P9 (P2)各脚的电压是否正常,特别注意检查插头各个脚的排列是否有误。
有的微机电源没有空载保护功能,对于这种电源,可以不带假负载直接通电测量电压。
确信没有问题后,再接入主板,通电开机。
3 需要说明的几个问题 (1)ATX电源改为AT电源并不复杂,但这里再三强调的是,改装后电源在接入主板前必须按上面所述方法带假负载(或空载)试机,并反复检查连线排列是否正确,以免造成不必要的损失。
