电涌保护器的检测

电涌保护器的检测黄克俭2012年11月电涌保护器的检测1、什么是电涌保护器2、电涌保护器的检测1.什么是电涌保护器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：Surgeprotectivedevice，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。1.2电涌保护器的原理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。如图1:线性电阻与非线性电阻的伏安特性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IVIVV启IVV点常用的非线性元件开关型:放电间隙(火花隙）、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。ArcChoppingsparkgapArcChopping火花隙gas-filledsurgearrester充气放电器VDR压敏电阻suppressordiode抑制二极管TT019CN18.11.98传输线分流型SPD的原理用电设备接收机高通滤波（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元件性质分类：开关型、限压型、组合型电压开关型SPD是无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管、闸流管和三端双间可控硅元件。也称“短路型”SPD。电压限制型SPD是没有电涌时具有高阻抗，但随着电涌电流和电压的上升，其阻抗跟着连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极管等元件，也称作“箝压型”SPD。组合型SPD是由电压开关型元件和电压限制型元件组合而成，其特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。1.3电涌保护器的分类按用途分类：电源、信号和天馈连接至低压配电系统SPD和连接至电信及信号网络SPD电源SPD信号SPD天馈SPD1.3电涌保护器的分类按外型分类：模块式、箱式箱式SPD模块式SPD1.3电涌保护器的分类按接线端口分类：一端口、二端口LiLiLLiLoMOVMOV1MOV2PEPEPEPE二端口(串联SPD）3.3电涌保护器的分类“4+0”模式“3+1”模式“2+0”模式“1+1”模式按保护模式分类（低压电源）：“3+1”或“1+1”模式、“4+0”或“2+0”模式保护模式：SPD保护元件可以连接在相对相、相对地、相对中线、中线对地及组合。这些连接方式称作保护模式。TT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RBF1F2TT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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类试验等级的电涌保护器Ⅰ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；Iimp的波形为10/350usⅡ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；Imax的波形为8/20usⅢ级分类实验：用混合波（1.2/50us、8/20us）做的试验。（开路电压和短路电流峰值的最大值分别为20KV和10KA，超过此值，应用Ⅱ级分类实验方法）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。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UC与启动电压（3）限制电压Ur和电压保护水平UP（4）响应时间针对限压型SPD的参数：（5）漏电流Ile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In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。也称为通流容量。一般情况Imax=2In。注意：1、标称和最大的区别。2、通流容量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UC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（直流参考电压U1mA）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。U启=1.1×2UC其中，U启------启动电压UC-------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，而最大持续交流工作电压多用于进口SPD。启动电压（直流参考电压U1mA）是SPD测试的主要参数。几组常用的启动电压(U1mA)和与之对应的最大持续交流工作电压UC对应值启动电压(U1mA)最大持续交流工作电压UC430V--------275V470V--------300V510V--------320V560V--------365V620V--------385V680V--------420V910V--------550V（3）限制电压Ur和电压保护水平UP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UP: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。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0.1In~2In。限制电压与启动电压、冲击电流的关系下面是一种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MOV1KA0.9KV1.0KV3KA1.0KV1.2KV10KA1.3KV1.5KV15KA1.5KV1.7KV（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＜50nsTVS二极管＜1ns固体放电管＜1ns针对限压型SPD的参数：（5）漏电流Ile漏电流Ile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。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，是SPD测试的主要参数。针对开关型SPD的参数：（6）冲击电流Iimp它由电流峰值Ipeak和电荷量确定，用于一级试验。采用10/350μs的波形测SPD的通流能力。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SPD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。（一般插入损耗要小于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。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电涌保护器的检测2.1有关电涌保护器的一些标准介绍国际标准:IEC62305-4(TC81防雷)雷电防护第4部分:建筑物内电气和电子系统IEC61643-11:2011(TC37避雷器)低压电涌保护器，第11部分：低压配电系统的电涌保护器—性能要求和实验方法IEC61643-12:2008低压电涌保护器，第12部分：低压配电系统的电涌保护器—选择与使用原则IEC61643-21:2009低压电涌保护器，第21部分：电信和信号网络的电涌保护器—性能要求和试验方法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:GB18802.1-2011低压电涌保护器（SPD）第1部分：低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法GB18802-12-2002低压配电系统的电涌保护器第12部分:选择与使用原则GB18802-21-2004电信和信号网络的电涌保护器第21部分:性能要求和实验方法GB50057-94(2000年版)建筑物防雷设计规范GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷设计规范GB11032--2010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/T1235.1-2002通信局(站)低压配电系统用电涌保护器技术要求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MYG2~MYG3型过压保护用氧化锌压敏电阻器评定水平ESJ/T11280-2002电子元器件详细规范MYS4、MYS5、MYS6、MYS8防雷指示型过电压保护器评定水平E电涌保护器的检测标准GB/T21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范QX/T86-2007运行中电涌保护器检测技术规范2.2电涌保护器的检测SPD的检测分为检查和测试两部分2.2.1电涌保护器的检查1.SPD的检查项目检查项目主要有：1）SPD的选择2）SPD的外观检查3）SPD的安装工艺4）SPD之间的配合1）SPD的选择连接至低压配电系统SPD的选择应符合GB/T18802-12-2002低压配电系统的电涌保护器第12部分:选择与使用原则连接至电信及信号网络SPD的选择应符合IEC61643-22:2004低压电涌保护器第22部分:电信及信号网络电涌保护器选择与使用原则a检查SPD的电压保护水平UP在低压配电系统中SPD的电压保护水平和引线两端感应电压之和应低于被保护设备的耐冲击过电压额定值的0.8倍。在无法获得设备比值时，可参考下表220/380V三相系统各种设备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Ⅳ类Ⅲ类Ⅱ类Ⅰ类耐冲击电压额定值（kV）642.51.5注：Ⅰ类──需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；Ⅱ类──如家用电器、手提工具和类似负荷；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一些其他设备；Ⅳ类──如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。b检查SPD的保护模式检查SPD的保护模式与配