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源自IEC低壓配電系統(tǒng)的SPD標準
2021-11-08 13:09:27

源自IEC低壓配電系統(tǒng)的SPD標準



1.保護模式:SPD可連接在L(相線)、N(中性線)、PE(保護線)間,如L-L、L-N、L-PE、N-PE,這些連接方式稱為保護模式,它們與供電系統(tǒng)的接地型式有關(guān)。按GB50054-95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,供電系統(tǒng)的接地型式可分為:
TN-S系統(tǒng)(三相五線)、TN-C系統(tǒng)(三相四線)TN-C-S系統(tǒng)(由三相四線改為三相五線)、IT系統(tǒng)(三相三線)和TT系統(tǒng)(三相四線,電源有一點與地直接連接,負荷側(cè)電氣裝置外露可導(dǎo)電部分連接的接地極與電源接地極無電氣聯(lián)系)。
2.額定電壓Un,是制造廠商對SPD規(guī)定的電壓值。在低壓配電系統(tǒng)中運行電壓(標稱電壓)有220VAC、380VAC等,指的是相對地的電壓值也稱為供電系統(tǒng)的額定電壓,在正常運行條件下,在供電終端電壓波動值不應(yīng)超過±10%,這些是制造商在規(guī)定Un值時需考慮的。
在IEC60664--1中定義了實際工作電壓(Working Voltage):在額定電壓下,可能產(chǎn)生(局部地)在設(shè)備的任何絕緣兩端的最高交流電壓有效值或最高直流電壓值(不考慮瞬態(tài)現(xiàn)象)。
3.最大連續(xù)工作電壓UC,指能持續(xù)加在SPD各種保護模式間的電壓有效值(直流和交流)。UC不應(yīng)低于低壓線路中可能出現(xiàn)的最大連續(xù)工頻電壓。選擇230/400V三相系統(tǒng)中的SPD時,其接線端的最大連續(xù)工作電壓Uc不應(yīng)小于下列規(guī)定:
TT系統(tǒng)中UC≥1.5 UO;
TN、TT系統(tǒng)中UC≥1.1 UO;
IT系統(tǒng)中UC≥UO;
注1:在TT系統(tǒng)中Uc≥1.1Uo是指SPD安裝在漏電保護器的電源側(cè);Uc≥1.5Uo是指SPD安裝在漏電保護器的負荷側(cè)。
注2:UO是低壓系統(tǒng)相線對中性線的電壓,在230/400V三相系統(tǒng)中Uo=230V。
對以MOV(壓敏電阻)為主的箝壓型SPD而言,當(dāng)外部電壓小于UC時,MOV呈現(xiàn)高阻值狀態(tài)。如果SPD因電涌而動作,在泄放規(guī)定波形的電涌后,SPD在UC電壓以下時應(yīng)能切斷來自電網(wǎng)的工頻對地短路電流(后續(xù)電流)。這一特性在IEC標準中稱為可自復(fù)性。
上邊提到的UC≥1.5Uo、UC≥1.1Uo、Uc≥Uo等標準引自IEC60364-5-534,從我國供電系統(tǒng)實際出發(fā),此值應(yīng)增大一些,有專家認為原因是國外配電變電所接地電阻規(guī)定為1-2Ω,而我國規(guī)定為4-10Ω,因而在發(fā)生低壓相線接地故障時另兩相對地電壓常偏大且由于長時間過流很易燒毀SPD。但SPD的UC值定的偏大又會因產(chǎn)生殘壓較高而影響SPD的防護效果。也有些專家認為,雖然變電所接地電阻較大,但在輸電線路中實現(xiàn)了多次接地,多次接地的并聯(lián)電阻要低于變電所的接地電阻值,因此UC≥1.1UO即可滿足要求。由于后者分析較接近實際,在有關(guān)國家標準出臺前,仍以IEC標準為準。
4.點火電壓,開關(guān)型SPD火花放電電壓,是在電涌沖擊下開關(guān)型SPD電極間擊穿電壓。
5.殘壓Ures,當(dāng)沖擊電流通過SPD時,在其端子處呈現(xiàn)的電壓峰值。Ures與沖擊電涌通過SPD時的波形和峰值電流有關(guān)。為表征SPD性能,經(jīng)常使用Ures / Uas =殘壓比這一概念,殘壓比一般應(yīng)小于3,越小則表征著SPD性能指數(shù)越好。
6.箝位電壓Uas,當(dāng)浪涌電壓達到Uas值時,SPD進入箝位狀態(tài)。過去認為箝位電壓即標稱壓敏電壓,即SPD上通過1mA電流時在其兩端測得的電壓。而實際上通過SPD的電流可能遠大于測試電流1mA,這時不能不考慮SPD兩端已經(jīng)抬高的Ures(殘壓)對設(shè)備保護的影響。從壓敏電壓至箝位電壓的時間比較長,對MOV而言約為100ns。
7.電壓保護水平UP(保護電平),一個表征SPD限制電壓的特性參數(shù),它可以從一系列的參考值中選取(如0.08、0.09、……1、1.2、1.5、1.8、2……8、10KV等),該值應(yīng)比在SPD端子測得的最大限制電壓大,與設(shè)備的耐壓一致。Up、Un、Uc之間關(guān)系參見圖1。



8.限制電壓測量值,當(dāng)一定大小和波形的沖擊電流通過SPD時在其端子測得的最大電壓值。
9.短時過電壓UT,保護裝置能承受的,持續(xù)短時間的直流電壓或工頻交流電壓有效值,它比最大連續(xù)工作電壓UC要大。

10.電網(wǎng)短時過電壓UTOV,電網(wǎng)上某一部件較長時間的短時過電壓,一般稱通斷操作過電壓。UTOV一般等于最大連續(xù)供電系統(tǒng)實際電壓UCS的1.25到1.732倍。
11.電壓降(百分比):ΔU=[(Uin—Uout)/Uin]×100%
其中Uin指雙口SPD輸入端電壓,
Uout指雙口SPD輸出端電壓,
通過電流為阻性負載額定電流。
12.最大連續(xù)供電系統(tǒng)電壓UCS,SPD安裝位置上的最大的電壓值,它不是諧波也不是事故狀態(tài)的電壓,而是配電盤上的電壓變及由于負載和共振影響的電壓值升(降),且直接與額定電壓Un相關(guān)。UCS一般等于Un的1.1倍。
13.額定放電電流In:8/20μs電流波形的峰值,一般用于Ⅱ類SPD試驗中不同等級,也可用于Ⅰ、Ⅱ類試驗時的預(yù)試。
14.脈沖電流Iimp:由電流峰值Ipeak和總電荷Q定義(見IEC61312中雷電流參數(shù)表)。用于Ⅰ類SPD的工作制測試,規(guī)定Iimp的波形為10/350μs,也可稱之為最大沖擊電流。
15.最大放電電流Imax:通過SPD的電流峰值,其大小按Ⅱ類SPD工作制測試的測試順序而定,Imax>In,波形為8/20μs。
16.持續(xù)工作電流Ic:當(dāng)對SPD各種保護模式加上最大連續(xù)工作電壓Uc時,保護模式上流過的電流。Ic實際上是各保護元件及與其并聯(lián)的內(nèi)部輔助電路流過的電流之和。
17.續(xù)流If:當(dāng)SPD放電動作剛剛結(jié)束的瞬間,跟著來的流過其的由電源提供的工頻電流。續(xù)流If與持續(xù)工作電流Ic有很大曲別。
18.額定負載電流:由電源提供給負載,流經(jīng)SPD的最大持續(xù)電流有效值(一般指雙口SPD)。
19.額定泄放電流Isn:此值與當(dāng)?shù)乩纂姀姸取㈦娫聪到y(tǒng)型式、有無下一級SPD及被保護設(shè)備對電涌的敏感程度有關(guān),SPD的Isn決定其尺寸大小和熱容量。
20.泄漏電流:由于絕緣不良而在不應(yīng)通電的路徑上流過的電流。SPD除放電閃隙外,在并聯(lián)接入電網(wǎng)后都會有微安級的電流通過,常稱為漏電流。當(dāng)漏電流通過SPD(以MOV為主的)時,會發(fā)出一定熱量,至使發(fā)生溫漂或退化,嚴重時還會造成爆炸,又稱熱崩潰。
21.溫漂:在工作時,SPD產(chǎn)生的工頻能量超過SPD箱體及連接裝置的散熱能力,導(dǎo)致內(nèi)部元件溫度上升,性能下降,最終導(dǎo)致失效。
22.退化:當(dāng)SPD長時間工作或處于惡劣工作環(huán)境時,或直接受雷擊電流沖擊而引起其性能下降,原技術(shù)參數(shù)改變。SPD的設(shè)計應(yīng)考慮退化在各種環(huán)境中的期限,并采用運行測試和老化性試驗方法(參見有關(guān)表格)。
23.響應(yīng)時間:SPD兩端施加的壓敏電壓到SPD箝位電壓的時間(注:如6所說明的MOV從壓敏電壓到箝位電壓的時間約為100ns)
24.插入損耗:在特定頻率下,接入電網(wǎng)的 SPD插入損耗是指實驗時在插入點處接通電源立即出現(xiàn)的,插入SPD之前和以后的電壓的比值。一般用dB表示。
25.兩端口 SPD負載端耐沖擊能力:雙口SPD能承受的從輸出口引入由被保護設(shè)備產(chǎn)生的沖擊的能力。
26.熱穩(wěn)定性:當(dāng)進行操作規(guī)定試驗引起SPD溫度上升后,對SPD兩端施加最大持續(xù)工作電壓,在指定環(huán)境溫度下,在一定時間內(nèi),如果SPD溫度逐漸下降,則說明SPD具有良好的穩(wěn)定性。
27.外殼保護能力(IP代碼):設(shè)備外殼提供的防止與內(nèi)部帶電危險部分接觸及外部固體物體和水進入內(nèi)部的能力。(具體標準見IEC60529)
28.承受短路能力:SPD能承受的可能發(fā)生的短路電流值。
29.過電流保護裝置:安裝在SPD外部的一種防止當(dāng)SPD不能阻斷工頻短路電流而引起發(fā)熱和損壞的過電流保護裝置(如熔絲、斷路器)。
30.SPD斷路器:當(dāng)SPD失效時,一個能把SPD同電路斷開的裝置,它能防止當(dāng)SPD失效時,接地短路故障電流損壞設(shè)備,且應(yīng)能指示SPD失效狀態(tài)。
31.漏流保護裝置(RCD):一種當(dāng)漏電流或不平衡電流達到一定值時便斷開電路接點的機械開關(guān)或組件,又稱剩余電流保護器。
32.退耦裝置:當(dāng)對SPD施加工頻電壓并進行沖擊試驗時,一個阻止沖擊反饋到供電網(wǎng)的裝置。
33.定型試驗:當(dāng)一個新產(chǎn)品設(shè)計定型后,必須進行一系列的試驗來建立本身的性能指標及論證是否符合有關(guān)標準。之后,只要設(shè)計及性能不變,則不必重做定型試驗,而只需做一些相關(guān)試驗。
34.例行試驗:對每個SPD或其部件進行的檢查其是否符合設(shè)計要求的試驗。
35.接收試驗:貿(mào)易時,由用戶和制造商協(xié)商同意對SPD或?qū)τ嗁徠烦闃舆M行的試
36.沖擊試驗分類
36.1.Ⅰ類試驗:對樣品進行額定放電電流In,1.2/50μs沖擊電壓,最大沖擊電流Iimp的試驗 (僅對I類SPD)。
36.2.Ⅱ類試驗:對樣品進行額定放電電流In,1.2/50μs沖擊電壓和最大放電電流Imax試驗 (僅對II類SPD)。
36.3.Ⅲ 類試驗:對樣品進行混合波(1.2/50μs,8/20μs)試驗。
37.1.2/50μs電壓脈沖:一個電壓脈沖,其波頭時間(從10%峰值上升到90%峰值的時間)為1.2μs;半峰值時間為50μs。
38.8/20μs電流脈沖:一個電流脈沖,其波頭時間為8μs,半峰值時間為20μs。
39.混合波:由發(fā)生器產(chǎn)生的開路電壓波形為1.2/50μs波,短路電流波形為8/20μs電流波。當(dāng)發(fā)生器與SPD相連,SPD上承受的電壓、電流大小及波形由發(fā)生器內(nèi)阻和SPD阻抗決定。開路電壓峰值與短路電流峰值之比為2Ω(相當(dāng)于發(fā)生器虛擬內(nèi)阻Zf)。短路電流用ISC表示,開路電壓用UOC表示。
40.I類試驗中單位能量指標W/R:電流脈沖Iimp流過1Ω電阻時,電阻上消耗的能量。數(shù)值上等于電流脈沖波形函數(shù)平方的時間積分,W/R=∫i2dt。
41.SPD最大承受能量Emax:SPD未退化時能承受的最大能量,又稱SPD的耐沖擊能量。
說明:上述參數(shù)及定義主要源自IEC低壓配電系統(tǒng)的SPD標準,對應(yīng)用于信號或數(shù)據(jù)線的SPD參數(shù)將在以后介紹。


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