建筑物入口处spd的选择

1、目录1、引言 12、 建筑物入口处SPD选择的新要求 13、 建筑物入口处SPD的主要技术参数 23. 1、建筑物入口处 SPD的电压类参数 33.1.1、建筑物入口处SPD的电压保护水平（Up）的选择33.1.2 、最大持续运行电压 Uc43.1.3、Up和Uc的关系53.2、建筑物入口处 SPD的电流类参数 63.2.1 、建筑物入口处雷电流估算 63.2.2、建筑物入口处 SPD的电流类参数 73.3、建筑物入口处SPD的时间类参数74、雷电波形分析及不同波形的能量差别 75、 能量配合 95.1 、自感解耦（静态伏安特性配合） 95.2、电压开关型 SPD间的配合105.3、 限压型S

2、PD间的能量配合1.15.4、 电压开关型和限压型 SPD间的配合116、 结束语12参考文献 13建筑物入口处电源SPD勺选择南京信息工程大学 周春林 210044【摘要】依照国标GB50057建筑物防雷设计规范、IEC及IEEE的最新规范提出了建筑物入户处的SP选择的一些能量配合问题及选择方法。并 结合国标GB50057 IEC及IEEE最新标准，介绍了最新的能量配合技 术。【关键词 】浪涌保护 能量配合 电压保护水平 自感解耦1、引言随着国标GB5005 94（2000年版）的全面实施，同时IEC、IEEE等陆续对一 些规范和标准做了修改和补充。 这些使我们对建筑物内电子系统的浪涌保护器

3、的 设计提供了依据和帮助。SPD（Surge Protective Device 的简称）作为防雷系统的一个重要部分， 在建筑物防感应雷部分尤其重要， 是为了限制过电压通过线路引入建筑物 ，并顺 利地把过电流泄放入大地，从而保护建筑物内的设备。2、建筑物入口处SPD选择的新要求“按照 IEC61312-1 防雷区的概念，每一条电气线路穿过两个防雷区交界处时，需要安装浪涌保护器SPD这些浪涌保护器必须充分将能量分配好，以便在 各个SPD之间能根据它们各自的能量耐受能力获得一个合理的承载值分配。并 有效地将原始雷电威胁值减小至被保护设备的浪涌耐受能力范围内。 ”同样 IEC60364-5-5-34

4、对浪涌保护器选择的要求规定：“SPD的最大连续工作电压Uc 应大于SPD端子间的实际最大连续电压”。IEC/TC64/1226/FDIS（2002-01-25）标准 IEC60364-5-53，ED.3 : Revision of Clause534： Devision for protection against overvoltage勺 Amendment 1 中对安 装SPD的一些新要求见表一。从表中可以看出，在新规范中TN-S既可以采用4+ 0的保护模式也可以采用3 + 1保护模式。（4+0保护模式：当中性线N与保护 线EP没有连接时，每一相线L与保护线PE之间连接SPD中性线N与保护

5、线 PE之间连接一个SPD及为CT1的连接形式。3+1保护模式：每一相线L与中 性线N之间连接SPD中性线N与保护线PE之间连接一个间隙型 SPD及为 CT2的连接形式）表一，根据系统结构安装浪涌保护在以下各线之间安装SPDSPD安装处的系统结构TTTN-CTN-S有中性线引出IT无中性线引出IT按以下形式连接按以下形式连接按以下形式连接CT1CT2CT1CT2CT1CT2每根相线与中性之间01NA01010每根相线与PE线之间1NANA1NA1NA1中性线与PE线之间11NA1111NA每根相线与PEN线之间NANA1NANANANANA各相线之间00000000注：1必须；NA 适用；0非

6、强制性的，可附加选用3、建筑物入口处 SPD的主要技术参数目前，由于国内国际有关SPD勺设计规范在应用时一些细节未具体化，在国内SPD勺市场管理不够规范。当选用SPD产品时，设计人员应对SPD勺主要技术参 数有深刻的了解。这样才能选出符合要求的产品，正确地选用 SPD从而设计出 一个好的SPD装方案。3.1、建筑物入口处SPD勺电压类参数电压类参数：电压保护水平Up最大持续运行电压Uc3.1.1、建筑物入口处SPD的电压保护水平（Up）的选择标准IEC364-5-564 3有条文（53423.1 ）明确规定：“按冲击耐受电压类别来选择电压保护水平，不论是如何高的过电压，对SP雎择安装时其Up不

7、应大于 表二中的U类2.5kV。对表一中的CT2连接形式（3+1保护模式的连接形式），此 规定同样适应于相线与PE线之间的总的电压保护水平。表二,220/380V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值设备的位置电源处的设备配电线路和最后分支线的设备用电设备特殊需要保护的设备耐冲击过电压类别类川类n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。U类一家用电器、手提工具和类似负载。川类一如配电盘，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。 IV类一如电气计量仪表、一次性过流保护设备

8、、波纹控制设备。电压保护水平Up：用来表征SPD艮制其端子上电压的特性的一个参数，是 从一张推荐值表中选取。此参数应大于所测到的各个限制电压中的最大值， GB5005第6.4.4条对建筑物入口处SPD勺电压保护水平的要求：“在建筑物进线 处和其它防雷区界面处的最大电涌电压，即电涌保护器的最大箝压加上其两端引 线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一 致；在不同界面上各电涌保护器还应与其相应的能量承受能力相一致。”只有在无法得到设备的耐冲击电压时，系统的设备耐压水平才按表二选用，由图一及表二可知建筑物入口处SPD勺浪涌电流波形近似10/350us，选择限压型SPD残压

9、还没有达到 保护水平，将标称放电 电流In下的残压向下 靠一个优选值，才能作 为限压型SP啲Up值。标准IEC6164312: 2002低压SP第12部分：低压配电系统 的SPD选择与应用 原则也有类似的规 定：既要考虑被保护设 备的冲击耐受水平，LIL2L3PENUp愈低愈好，也要考虑到SP啲Uc（连续工作电压）、Ut（系统的暂时过电压）、SPD 的劣化效应及其与其它级SPD间的协调能力都必须接受上述IEC60364-5-5-34 要求的限制3.1.2、最大持续运行电压 Uc最大持续运行电压Uc：反映持续加在SPD各种保护模式间的最大方均根电压 或直流电压，即允许持久地施加在 SPD5端的最

10、大交流电压。而对Uc不应低于低 压线路中可能出现的最大连续工频电压。选择 220/380V三相中的SPD寸，其接线 端的最大持续运行电压Uc应符合下列规定：TT系统Uc至少应为1.55UO； TN系统 中Uo至少应为1.15Uo； IT系统的Uc应等于线电压Uo （ Uo是低压系统相线对中性 线的电压，在220/380V三相系统中Uo=220V 。3.1.3、Up和Uc的关系对于Up和uc的关系与选择那种类型的SPD是无关的，只限制瞬态过电压，由 于通过SP啲时间极短，其通过的能量也有限，然而电网异常、故障是由电网自身 运行引起，虽然其幅值比瞬态过电压低，但持续时间比瞬态过电压长（几个周期 波

11、到几秒，甚至更长），所以能量大。对 M0等限压型SPD M0轻则加速老化， 重则过热直到损坏、短路、爆炸。对间隙电压开关型SPD虽无明显的老化问题， 但是如在TOV（暂态过电压）下击穿，而且击穿后不能自动熄弧，会导致爆炸。 所以选用SPD勺最大持续运行电压Uc过低是不安全的，过高则SPD暂态下的动作 电压台高，保护效果就变差。对ZnC变阻器SP而言，Up/Uc有相应的关系，且是 变量，随SPD勺直径增大（标称放电电流In也随之增大），其范围为Up/Uc= 3.3 4.6，即使4.6 对应的 In 为20kA，Up= 275X 4.6 = 1265V。对230/400V系统而言仍 然是满足要求的

12、。由表四及图二可说明。表四两种结构原理SP啲优缺比较、特性 类型、响应时间通流能力动作平稳性动作分散性续流电压保护水平Up泄流电流老化间隙较慢（100ns）limp50Ka(10/350 卩 S)突变大很大高基本没有不明显MOV较快（25ns）In Wma这时MOW定E会被损坏，同时前面的开关型SP地无法2口 酹工正常响应图七，压敏电阻受到5.2、电压开关型SPD间的配合当无浪涌时电压开关型SPD1现高祖状态，一旦响应电压浪涌时，其阻抗就 突变为低值。对放电间隙之间的配合，必须使用动态工作特性；在放电间隙2放电后，借助与去耦元件来实现配合，为确定去耦元件所需的尺寸，可用短路来代 替放电间隙2,

13、而为了使放电间隙1放电，去耦元件两端的动态压降必须高于放电lkA (10/图八，不同负载情况下，去耦元件电感值的确定间隙1的动作电（见图八）。如果用电感作去耦元件，必须考虑电流波形，特别是di/dt。当用电阻作去耦 元件时，浪涌电流峰值决定了去耦元件所需的阻值。 在选择期间的脉冲额定参数 适应考虑浪涌电流在电阻上的压降，放电间隙 1放电之后，将各个元件的静态伏 安特性用来分配全部的能量。5.3、限压型SPD间的能量配合在不用去耦元件的情况下，两个SPD间的能量配合可根据相关电流范围及其静态伏安特性来实现能量配合。但是此方案对电流波形不是很敏感，如果用电感作为去耦元件，如图九则必须考虑 浪涌电流

14、波形。对具有长半值时间 的波形（如10/350卩S）电感的去 耦效果并不十分有效，如果可能用 电阻作去耦元件（或电缆的固有电 阻）来实现能量配合也是很实用的。但是就限压型SPD勺配合，还U Uref=430VM0VLIMOV2Uref430V图九，两个SPD限压型的基本组台得注意一点，必须设法将浪涌电流通过各自的 SPD电流波的宽度与入侵电流是 不会被明显缩短。这就要求在设计时把这一点考虑进去。5.4、电压开关型和限压型 SPD间的配合如5.1、自感解耦（静态伏安特性配合）实现了配合，这只取决于：（1） MOV的特性；（2）入侵的浪涌的上升速率及幅值；（3）去耦元件的性质（如电感或电SFD1电

15、压开关型SG图十，两个SPD （限压型电压开关型）间能量配合阻）。图十所示出了这一配合 方案的基本电路图。当用电 感作去耦元件时，必须考虑 浪涌电流的上升时间及峰 值。di/dt越大，去耦所需的 电感越小。必须考虑两种基本情 况：（1）放电间隙不出现火去耦元件15 RHMQVpIeL 出Ur(lBk)=430V酬(=Em)=550J花放电（“盲点”）：此时全部的浪涌电流流过 MOV，MOV必须按这一浪涌电流的能量来确定其规格容量。（2）放电间隙出现火花放电：放电间隙的放电改变 了施加于下游MOV的浪涌波形，在MOV中流过的电流的持续时间大大减小了，l.ol2.0 I圏十一随雷电潇增加，电厘开关

16、型SPD （SG）与限压型SPD （MOV）组合的内部能量分布当使用低残压的放电间 隙时，后续MOV的Uc 的选择对其于放电间隙 的配合来说不是很重要。（如图一）然而，去耦元件值必 需确定，在低压电力系统 中，设计去耦元件时，是 将短路作为最坏、最苛刻的情况来考虑 （见图八、）。但对配合来说，就不是很恰 当的。用“负载侧电压”为最坏情况进行去耦元件的设计更为实际。放电间隙下 游的SPD通常是由MOV或MOV窜以间隙构成的。这类SPD其残压在任何情 况下都比额定电源电压的峰值高，额定电源电压的峰值相当于这些SPD的可能最低残压。因此，该峰值电压就取为反向电压的最小可能值。 采用短路情况下而 不是

17、“反向电压”情况下的电流来进行设计，将导致去耦元件规格尺寸过大。图 八分别示出了对于各种不同的下游负载（个别为SPD，使放电间隙SG火花放电所需的电感数值。6、结束语设计方案时，要合理地选择建筑物入口处的浪涌保护器，就必须依照 IEC 相关的标准及国标GB50057、IEEE系列标准最新要求来实现。在本文通过介绍 SPD的一些参数，依据此类参数来选择建筑物入口处的SPD由于能量配合在整个系统中作为多极 SPD保护系统的核心，作为能量的控制和分配关键。还重点 介绍了几种能量配合的几种方法。13参考文献：1、宋洪卫 建筑物入户处第一级 SPD 的性能介绍及保护模式的探讨中国雷电与保护 2003年第

18、 2期2、IEC61312-3 雷电磁脉冲的防护第三部分：浪涌保护器的要求1996-103、张南法喻军关于SPD在应用中几个问题的探讨防雷世界2004年第三 期4、俞勤潮 电源电涌保护器的选择 防雷世界 2004年第三期5、孟宪忠 建筑物入口处SPD的选择 中国电子商情防雷技术2003年1月总 第 355 期6、陈泽同 郑捷曾 浅谈防雷器级间配合中的几个问题 中国电子商情防雷技 术 2004年 4 月总第 417期7、 防雷技术标准汇编 北京华云克雷雷电防护工程技术有限责任公司、 北京 市避雷装置安全检测中心、中国气象局专利事务所合编 20018、 国际防雷技术标准规范汇编广东省防雷中心、广州

19、市防雷减灾办公室编 译 20019、陈渭民 雷电原理 气象出版社 200310、苏邦礼 雷电与避雷工程 中山大学出版社 1996张小青 建筑物内电子设备的防雷保护 电子工业出版 2000 目录1. 总论 错误！未定义书签。1.1 项目概况 错 误！未定义书签。1.2 项目建设的必要性 错误！未定义书签。1.3 可行性研究工作依据 错误！未定义书签。1.4 可行性研究报告的编制原则 错误！未定义书签。1.5 可行性研究报告内容概要 错误！未定义书签。1.6 建议引进设备清单 错误！未定义书签。1.7 结论及建议 错误！未定义书签。1.8 项目主要技术经济指标汇总 错误！未定义书签。2. 市场需求

20、预测与竞争能力分析 错误！未定义书签。2.1 概述 错 误！未定义书签。2.2 广西区内市场 错 误！未定义书签。2.3 主要目标市场分析 错误！未定义书签。2.4 广东省水泥市场分析 错误！未定义书签。2.5 竞争能力分析 错 误！未定义书签。2.6 市场分析结论 错 误！未定义书签。3. 建设条件与厂址选择 错误！未定义书签。3.1 原、燃材料 错 误！未定义书签。3.2 交通运输 错 误！未定义书签。3.3 供电电源 错 误！未定义书签。3.4 水源 错 误！未定义书签。3.5 厂址条件 错 误！未定义书签。4. 工程技术方案 错误！未定义书签。4.1 原燃料与配料设计 错 误！未定义书

21、签。4.2 石灰石矿山 错 误！未定义书签。4.3 生产工艺 错 误！未定义书签。4.4 总图运输 错 误！未定义书签。4.5 电气及生产过程自动化 错 误！未定义书签。4.6 给水排水 错 误！未定义书签。4.7 通风及空气调节 错 误！未定义书签。4.8 建筑结构 错 误！未定义书签。5. 节约与合理利用能源 错误！未定义书签。5.1 主要能耗指标 错 误！未定义书签。5.2 主要节能措施 错 误！未定义书签。6. 环境污染防治与治理 错误！未定义书签。6.1 建设场地 错 误！未定义书签。6.2 工程概述、主要污染源和主要污染物 错误！未定义书签。6.3 设计采用的环境保护标准 错 误！未定义书签。6.4 控制污染的方案 错 误！未定义书签。6.5 环境管理机构及监测机构 错 误！未定义书签。6.6 环境影响分析