04-电涌保护器技术解答.

电涌保护器技术解答Division-Name-Date-Language2SPD问题解答电涌保护器的基本知识电涌保护器标准和术语常见问题电涌保护器的选型和安装Division-Name-Date-Language3SPD的分类及特性按用途分：电源SPD，信号SPD，天馈线SPD。有的把它也并入信号SPD。按其结构原理和动作特性分电压限制型，电压开关型，混合型。按安装方式分固定式插拔式，移动式（SPD装在电源插座或插板中）。这种分类与原理结构和用途无关。SPD按其端口分类，分为一端口和二端口。Division-Name-Date-Language4电压限制型SPD核心保护元件为各种非线性电阻性元件，具有连续的伏安特性（图），随着电流的增大电阻连续地减小。电源SPD中最普遍的是金属氧化物非线性电阻片（简称MOV），还有箝位二极管，瞬态电压抑制器（一种专门用来限制大电流瞬态的二极管，简称TVS），硅雪崩二极管（简称SAD）等。可以是其中一种，也可以是这几种的混合，但仍然称电压限制型。SPD的分类及特性Division-Name-Date-Language5电压开关型的核心保护元件是各种开关型器件，如开放的空气间隙，封闭的气体放电管，晶闸管等。电源SPD中最常用的是间隙。开关型器件也是非线性元件，但伏安特性不连续（图），在小电压时基本上为开路状态，电压高到一定程度时两电极间电阻突然降低，转为导通状态。SPD的分类及特性Division-Name-Date-Language6组合型在有关国际和国家标准中，组合型SPD只指电压开关型元件和电压限制型元件的组合，两者串联或并联。混合型SPD也具有非线性特性，但是不连续，其表现与电压、电流有关，有时是电压开关型特性，有时是电压限制型特性。SPD的分类及特性Division-Name-Date-Language7SPD的分类及特性各种结构原理的SPD的优缺点比较特性类型响应时间动作平稳性动作分散性续流泄漏电流电压保护水平老化电压限制型较快25ns平稳无分散性极小有较低会，但可延缓电压开关型较慢100ns突变分散性大很大可自熄基本没有高，但可触发降低不会组合型（串联）较慢较平稳分散性大较小基本没有高，但可触发降低不会Division-Name-Date-Language8施耐德电涌保护器产品的类型：是电压开关型PRF1电压限制型PRD和ST按所配模块的不同而不同。当全为MOV时，如PRD和ST系列的1P、3P，STH/STM的1P+N、3P+N配置电压限制型在L与N之间是MOV，是电压限制型模块，而在N与PE或地之间是间隙，是电压开关型模块。所说的“3+1”（3P+N）接法，“3”是指3个电压限制型模块，“1”是指1个电压开关型模块Division-Name-Date-Language9电涌保护器的功能SPD的功能是通过泄放电涌电流来限制电涌电压。SPD主要是用来限制雷电引起的瞬态过电压，即雷电电涌，也可限制大部分的操作电涌。雷电电涌可以沿电源或信号进线侵入，可以由于雷击时地电位升高反击而来，可以由于雷击建筑物本身或附近的磁场感应而在电缆和环路中产生。因此，即使有了良好的避雷针、引下线和接地装置，也并非不要SPD，因为避雷针无法防止雷电感应和电涌沿线侵入，实际的接地装置难以防止反击。Division-Name-Date-Language10那些情况下要使用电涌保护器?如果建筑物内有价值较高、影响较大的信息电子设备和/或电力电子设备，其耐受雷电电涌的能力大大低于常规电气设备，就有采用SPD的必要。SPD是要一定投资的，最好在进行雷击风险分析评估，并考虑技术经济比较，不仅考虑间接损失，而且考虑间接损失（对信息系统，间接损失往往大大高于间接损失），然后决定究竟是否采用SPD，以及采用什么样的SPD。Division-Name-Date-Language11怎样评价电涌保护器的优劣对SPD的主要要求是能否将电涌电压限制到所需数值以下.SPD在完成这个任务时必须泄放雷电流。这个要求必须安全地完成，否则SPD本身就会损坏，根本不可能完成其主要任务了。由于不知道雷击什么时候会发生，SPD必须在被保护电路工作时长期接入。SPD在长期工作电压作用下应该基本上不劣化，更不能损坏、断开、或短路使被保护电路中断工作。Division-Name-Date-Language12以可触发间隙为保护元件的电涌保护器是否一定好?是否电涌保护器的发展方向?可触发间隙SPD是一种电压开关型SPD，用内置触发的方法降低单纯间隙的放电电压（约4kV）以降低电压保护水平（降到1~1.5kV）。这是对间隙SPD的改进，有利于提高保护效果，扩大保护范围，也有利于SPD级间配合，可以省去解耦器。目前对触发电路的可靠性还存在疑虑，有关制造商似乎还没打算马上用它完全替代单纯间隙。降低间隙SPD电压保护水平也不一定用触发的方法。而IEC另一个委员会TC81的现行标准并没有要求第一级的电压保护水平都低于2.5kV，新标准要到2005年才能出版。估计单纯间隙SPD还可以销售1~2年。与此同时，电压限制型SPD产品，其第一级的电压保护水平普遍不高，不过1~2kV，如果其通流容量能适当提高，并经Ⅰ级分类试验证实，其结构比可触发间隙更简单，是更理想的第一级SPD。所以，触发间隙只是SPD发展方向之一。Division-Name-Date-Language13解耦器是什么，什么情况下要用，它有些什么技术参数，选用时要注意什么?解耦器是SPD级间配合的手段。它可以是电阻器，也可以是电感器，用于电源SPD级间配合的通常都是电感器，因为电感上的有功损耗很小。由于电感的阻塞作用，在雷电流侵入时它可以使处于线路始端的第一级SPD上的电压高于后面的SPD，使第一级尽早动作，泄放大部分雷电波能量，减轻第二级负担，从而保证级间配合。目前供应的解耦器额定工作电流不大（最大不过60A左右），只能适用于不大的电源容量，如通信站电源，对大型建筑物就可能不够了。要认真校验负载额定电流。如果负载额定电流60A,可以直接选用解耦器。如果60A就不能使用解耦器，需要人为的拉大级间距离，甚至另选SPD产品Division-Name-Date-Language14能不能把几个电涌保护器模块在外部并联起来扩大通流容量?绝对不可以！这是危险的。无论是间隙还是金属氧化物电阻都是非线性元件，很难使其整个特性曲线（对间隙是伏秒特性，对金属氧化物电阻是伏安特性）完全一致。对购入的SPD模块，制造商不提供伏秒特性和伏安特性，盘厂是不可能解决并联的问题，并联的实际结果是通流容量等于通流容量最低的那个模块。轻则严重过热，重则遇到雷击发生爆炸。40kA40kA40kA120kA≤++外部并联图示Division-Name-Date-Language15电涌保护器能否限制操作过电压(电涌)?大部分操作过电压(电涌)的电压峰值不高（多数在3kV左右，很少会超过6kV），能量没有雷电电涌大。所以，能够限制雷电电涌的SPD，一般都能限制大部分操作过电压(电涌)。但是在靠近电气设备操作十分频繁的地点（如电梯控制中心和有电容补偿的母线），应该提高其最大持续运行电压，至少要求Uc〉1.45Uo。Division-Name-Date-Language16当前有关电涌保护器/电涌保护的国内标准有那些唯一的强制性的国家防雷标准是《GB50057-94（2000年版）建筑物防雷设计规范》。面向电涌保护器制造厂的是已报批的、等同IEC61643-11的国家标准《GB18802.1-2002低压配电系统的电涌保护器（SPD）第一部分：性能要求和试验方法》。行业标准公共安全行业标准《GA267-2000计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》通信行业标准《YD/T5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》，《YD/T1235-2002通信局（站）低压配电系统用电涌保护器技术要求测试方法》气象行业标准《QX3-2000气象信息系统雷击电磁脉冲防护规程》。Division-Name-Date-Language17电涌保护器还有什么名称,那些是正式的/标准的术语？那些是习惯/通俗用语?电涌保护器的IEC英文原名是SurgeProtectiveDevice，简称SPD。“电涌保护器”这个名词是GB50057-942000年版所用，为防雷业界多数人所采用。其它名称如“过电压保护器”(过去名称)、“冲击保护装置（SPD）”（电力系统正在拟定的信号电涌保护器标准，原文也是SurgeProtectiveDevice）、“防雷保安器”（公共安全标准用，英文LightningProtector）。“低压避雷器”、“防雷器”只是习惯用语、非正式术语，Division-Name-Date-Language18什么是电涌保护器的电压保护水平，对不同类型的电涌保护器电压保护水平的含义有什么不同?电压保护水平表示在雷电流下SPD能将其端子间的电压限制到什么数值，这是一个瞬态电压波形的峰值。如果波峰不止一个，则应取其最大的那个峰值。对电压开关型SPD指规定陡波下最大放电电压；对电压限制型SPD指规定电流波形下的最大残压；对复合型SPD指最大放电电压和最大残压两者中较大者。Division-Name-Date-Language19建筑物第一级SPD的电压保护水平要≤4kV还是≤2.5kV?PRF1是否过时了？SPD的电压保护水平要与设备冲击耐受电压配合。现行国家防雷标准GB50057-94（2000年版）和IECTC81，TC37A标准的SPD配置要求，并没有规定建筑物第一级SPD的电压保护水平必须≤2.5kV,只要第一级能保护建筑物内电源线上配电电器(Ⅳ类Ⅲ类设备,冲击耐受电压≥4kV)并且满足级间配合要求就行。新近修订的IECTC64的标准IEC60364-5-534就规定第一级的电压保护水平≤2.5kV(从Ⅳ类Ⅲ类设备一直保护到Ⅱ类设备，其冲击耐受电压≥2.5kV)。这样做的好处可能是允许省去一级SPD，最多在敏感设备(Ⅰ类设备,冲击耐受电压≥1.5kV)再加一级。由于第一级电压保护水平低，级间配合也容易满足。这是一新的趋势。第一级满足≤2.5kV的办法一是采用金属氧化物型，其电压保护水平不难满足，问题是通流容量是否够；二是采用降低放电电压的间隙SPD，目前可以用触发间隙实现。PRF是间隙型的,其电压保护水平≤4kV，可以满足现有标准的要求。其缺点是裕度小,可能要多配一级(中间级)SPD，在级间距离不够时要加解耦器。估计PRF还可在一定的范围内销售1~2年。Division-Name-Date-Language20什么是电涌保护器的冲击通流容量？什么是标称放电电流，最大放电电流，冲击放电电流?SPD的通流容量指其最大能承受的雷电能量，本应以可以承受的最大雷电流能量表征，但是在工程上为方便起见，也可以近似地用规定波形的最大雷电放电电流值代替。在实用上，如果不超过SPD的最大放电电流，一般讲也不会超过其最大可耐受能量。SPD的通流容量可用标称放电电流In，最大放电电流Imax，冲击放电电流Iimp等表示。这三者的含义和数值相差很大，不仅是因为测试电流波形的不同，而且因为要求通过的次数不同。简单地讲，标称放电电流波形是8/20µs，15~20次（按不同的标准，IEC是15次）；最大放电电流也是8/20µs，1~2次（按不同的标准，IEC是1次）；冲击放电电流波形是10/350µs，1~2次（按不同的标准，IEC是1次）。对一个金属氧化物SPD讲，其最大放电电流数值约为2~3倍标称放电电流，其冲击放电电流数值较其最大放电电流小得多。比较不同产品的通流容量时务必要注意三种电流参数含义的不同。Division-Name-Date-Language21什么是电涌保护器的Ⅰ级分类试验,Ⅱ级分类试验,Ⅲ级分类