浪涌保护基础知识培训

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第一页，共56页。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：021－64628689459

第二页，共56页。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第三页，共56页。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第四页，共56页。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

I2001501005025105kAP(IL>I)0.81.53.822729196%闪电现象雷电概论第五页，共56页。雷电概论雷电侵入途径1:直击2:感应3:反击第六页，共56页。雷电概论电流偶合RE2iBUE=RE1xiB1iB2iB2iB2iB2改良!均压等电位iB2‘‘‘第七页，共56页。雷电概论等电位连接点通信线金属管道:如：水管LPZ0A

和LPZ1的界面旗杆或栅栏天线电源线洞(如：窗)LPZ0BLPZ1LPZ2

LPZ1与LPZ2的界面设备LPZ0A

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。第八页，共56页。雷电概论区域0:a建筑物外部，在避雷针保护半径外，会直接遭受雷击，无雷电电磁脉冲屏蔽（雷击保护区）区域0:b建筑物外部，在避雷针保护半径内，不会直接遭受雷击，无雷电电磁脉冲屏蔽（雷击保护区）区域1:

建筑物内部，能量较强的瞬态过程由开关电磁脉冲和雷击电流部分分量产生（浪涌电压保护区1）区域2:

建筑物内部，能量较弱的瞬态过程由开关电磁脉冲和静电放电产生（浪涌电压保护区2）区域3:

建筑物内部，无瞬态电流电压产生于干扰源外部，相互间可能产生影响的电流回路被屏蔽并分开布线（浪涌电压保护区3）电磁兼容保护区第九页，共56页。雷电概论第十页，共56页。雷电概论850%(I)t(µs)90%201050%(I)t(µs)90%35010/350用于描述直击雷波形8/20用于描述感应雷波形第十一页，共56页。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第十二页，共56页。电涌保护器术语

SurgeProtectiveDevice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

Overvoltagesorsurgevoltages: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。差模电压共模电压第十三页，共56页。电涌保护器术语MOVFlashgapVaristorSPD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:响应时间较快第十四页，共56页。电涌保护器术语Electrodes电极Epoxyresin

环氧树脂leadesoftinnedcopperwire镀锡铜引线sinteredzincoxidetogetherwithothermetaloxideadditives附加有其他金属氧化物的氧化锌烧结体Zincoxids氧化锌Microvaristor微压敏电阻intergranularBoundary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第十五页，共56页。电涌保护器术语流入电流流出电流UDMNPEL差模电压是接入导线和引出导线之间的电压，三相系统中指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第十六页，共56页。电涌保护器术语UCMPENL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第十七页，共56页。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.第十八页，共56页。UpUcInImaxIUIcUn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8/20µs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8/20µs波形电流的峰值(2次)无故障时泄露电流Ic=Ic<1mA1mAU1mA动作电压U1mA1mA的直流幅值或工频阻性分量峰值流经SPD两端时的电压值第十九页，共56页。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1Ώ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第二十页，共56页。电涌保护器术语ClassIItest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ClassIIItest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.ClassItest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.第二十一页，共56页。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>15mP1负载P1负载P2第二十二页，共56页。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第二十三页，共56页。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迟。负载P1P2Up1=2000VL1

10m安装原则Up2=1500VL2

10m两个电涌保护器之间的最短距离：10米第二十四页，共56页。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第二十五页，共56页。举例：假设线路的电感电压降为100V/M，对10米长的电缆，U1和U3就是1000

V。给定：P1:2.5kV动作电压P2:1.5kV残压要使得P2动作，其两端的电压须1.5kV。在P1两端,由于有电缆上1000V+1000V的电压降，电压须1000+1000+1500

V，也就是3.5kV，这已经超过P1的动作电压（2.5kV）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3.5kV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重要注意事项：两个电涌保护器的安装距离要大于10米第二十六页，共56页。电涌保护器的安装接线

50厘米原则: d1+d2+d3必须小于50cm 以限制负载承受的浪涌电压安装原则O-OFFO-OFFO-OFFO-OFFO-OFFO-OFF<U1U2U3第二十七页，共56页。电涌保护器的接线原则Up=U2U3U1Ueq例1:

L1=0.8m

L1=0.8µHL2=0.5m

L2=0.5µH

如果I=10kA,t=8µsUeq=U1+Up+U2Ueq=L1+Up+L2U=Up+1625Vdidtdidt例2:

L1=0.25m

L1=0.25µHL2=0.25m

L2=0.25µH如果I=10kA,t=8µsUeq=U1+Up+U2Ueq=L1+Up+L2U=Up+625Vdidtdidt安装原则安装的接线长度影响很大。第二十八页，共56页。第二十九页，共56页。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第三十页，共56页。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）

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

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-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

第三十一页，共56页。电涌保护器的配置绝缘配合acc.toIEC60364-4-443主配电盘6kV分配电盘4kV终端设备2,5kV特殊终端设备1,5kV经受浪涌冲击电压的绝缘耐受能力kWhZL1L2L3PEN第一级SPD第二级SPD第三/四级SPDUs.max(电网)<Up(电涌保护器)<Uchoc(负载)第三十二页，共56页。电涌保护器的配置接地系统分类TTI第1个字母第2个字母TNT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)第三十三页，共56页。电涌保护器的配置SPD在TT电网系统中的安装位置GB16895-X-2004第三十四页，共56页。电涌保护器的配置过流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,防止电流冲击第三十五页，共56页。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L1L2L3PENF1...F3RB第三十六页，共56页。电涌保护器的配置接线方式(TN-S系统)配电盘被保护设备电涌保护器接地装置(loopattrenchbottom)被保护设备接地装置电涌保护器主接地极PEPEL1NPEmainterminalPEPEL1L2L3NPE单相接线三相接线第三十七页，共56页。电涌保护器的配置

L1L2L3PENPEN配电盘被保护设备电涌保护器mainterminal接地装置(loopattrenchbottom)接线方式(TN-CS系统)

三相第三十八页，共56页。电涌保护器的配置

接线方式(IT系统)mainterminalPEPEL1NCPI主接地端子PEPEL1L2L3NCPI配电盘被保护设备电涌保护器接地装置(接地网)被保护设备接地装置(loopattrenchbottom)电涌保护器

单相接线三相接线第三十九页，共56页。施耐德电涌保护器

mainterminalPEPERCDL1L2L3N接地装置被保护设备电涌保护器接线方式(TT系统)第四十页，共56页。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+1为宜第四十一页，共56页。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第四十二页，共56页。电涌保护器的标准应用方案

民用建筑物情况第一级（SPD1）中间级（SPD2）设备级（SPD3）智能化大楼低压架空线进线PRD65(100)KA（8/20us）Up＝1.5KVPRD40KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD15KA（8/20us）Up＝1.2KV低压电缆线进线，变电所在建筑物外PRD65(100)KA（8/20us）Up＝1.5KVPRD40KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD15KA（8/20us）Up＝1.2KV低压电缆线进线，变电所在建筑物内PRD65KA（8/20us）Up＝1.5KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KV高层住宅低压电缆线进线PRD65KA（8/20us）Up＝1.5KV选装PRD40KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KV多层住宅低压电缆线进线PRD40KA（8/20us）Up＝1.2KV选装PRD8KA（8/20us）Up＝1.2KV别墅低压电缆线进线PRD40KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KV第四十三页，共56页。电涌保护器的高端应用方案

民用建筑物情况第一级（SPD1）中间级（SPD2）设备级（SPD3）智能化大楼低压架空线进线PRF135KA（10/350us）Up1.5KV或PRD100KA(8/20uS)Up1.8KVPRD40KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD15KA（8/20us）Up＝1.2KV低压电缆线进线，变电所在建筑物外PRF135KA（10/350us）Up1.5KV或PRD100KA(8/20uS)Up1.8KVPRD40KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD15KA（8/20us）Up＝1.2KV低压电缆线进线，变电所在建筑物内PRF135KA（10/350us）Up1.5KV或PRD100KA(8/20uS)Up1.8KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KV高层住宅低压电缆线进线PRF135KA（10/350us）Up1.5KV或PRD100KA(8/20uS)Up1.8KV选装PRD40KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD8KA（8/20us）Up＝1.2KV多层住宅低压电缆线进线PRD65KA（8/20us）Up＝1.2KV选装PRD15KA（8/20us）Up＝1.2KV别墅低压电缆线进线PRD65KA（8/20us）Up＝1.2KVPRD15KA（8/20us）Up＝1.2KV第四十四页，共56页。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第四十五页，共56页。施耐德电涌保护器选择及应用方案第四十六页，共56页。施耐德电涌保护器选择及应用方案第四十七页，共56页。施耐德电涌保护器选择及应用方案第一级SPD1PRD65（3P＋N65KA8/20us）第二级SPD2PRD40（3P＋N40KA8/20us）第三级SPD3PRD8（1P＋N8KA8/20us）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SPD1PRF1353P＋N10/350us或PRD100KA8/20us第二级SPD2PRD40（3P＋N40KA8/20us）第三级SPD3PRD8（1P＋N8KA8/20us）第四十八页，共56页。施耐德电涌保护器选择及应用方案UPSSPD1Backup1MOVHVMOVLV10KV380VSPD2SPD2SPD2SPD2Backup2SPD2地下1层1层9层15层顶层SPD3·ààC65H2PC20APRD6VSPD4C65H2PC20ASPD5PRD12VóDμêóúíBackup2Backup2Backup2Backup2Backup350cm10m第四十九页，共56页。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TN－S系统应用举例2－在工业领域中的配置方案第五十页，共56页。施耐德电涌保护器选