建筑电气装置SPD选择安装

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建筑物电气装置
第5部分：电气设备的选择和安装   第53章：隔离、开关和控制设备
第534节：过电压保护电器
目    录
534.1    总则  
534.2    建筑物电气装置电涌保护器（SPD）的选择和安装
534.2.1   SPD的应用  
534.2.2   SPD的接线  
534.2.3   SPD的选择
534.2.4   防止SPD失效的后果和过电流保护
534.2.5   间接接触防护
534.2.6   与剩余电流保护器（RCD）连接的SPD的安装
534.2.7   绝缘电阻的测试  
534.2.8   SPD状态指示  
534.2.9   连接导线  
534.2.10  接地线的导体截面
附录A  （资料性附录）TN系统中SPD的安装  
附录B  （资料性附录）TT系统中SPD的安装  
附录C  （资料性附录）IT系统中SPD的安装    
附录D  （资料性附录）以TN-C-S系统为例，Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级试验的SPD的安装  

534.1 总则
本标准规定了采用抑制电压措施应用，以达到在IEC 60364-4-44，IEC 60664-1，IEC 61312-2和IEC 61643-12中规定的绝缘配合要求。
本标准给出了选择和安装电涌保护器（SPD）的要求：
—在建筑物电气装置中使用电涌保护器（SPD）限制从电源配电系统传来的大气瞬态过电压和操作过电压；
—在已具备防雷装置的情况下使用电涌保护器（SPD）防止直接雷击或在建筑物邻近处被雷击引起的瞬态过电压。
本标准未考虑电涌保护元件可能组合在和电气装置相连的设备内。这种情况的元件可能改变电气装置的总的电涌保护器的特性，而且可能需要附加的配合。
本标准适用于交流电路。对于直流电路，本标准的要求在其适用范围可予以使用。而对特殊情况，需要增加其他的或附加的要求，必要时在IEC 60364第7部分的有关章节予规定。
534.2   建筑物电气装置中电涌保护器（SPD）的选择和安装
534.2.1   SPD的应用
在IEC 60364-4-44的第443节，包含了防止大气过电压（由间接的、远处的雷击引起的）和操作过电压的保护。在正常情况下这种保护是装设Ⅱ级试验的电涌保护器（SPD），以及在必要时可装设Ⅲ级试验的电涌保护器（SPD）。
根据IEC 60364-4-44的要求或其它规定，电涌保护器（SPD）应安装在建筑物电气装置的电源进线端附近，或安装在离建筑物内电气装置电源进线端最近的主配电设备内。
IEC 61312-1，包含了防止直接雷击或靠近供电系统处雷击效应的保护。IEC 61312-3按防雷区（LPZ）的分区概念，规定了电涌保护器（SPD）的正确选择和应用。根据防雷区（LPZ）的分区原则说明对Ⅰ级试验、Ⅱ级试验和Ⅲ级试验的电涌保护器（SPD）的装设要求。
当需要符合IEC 61312-1的要求或其它规定时，电涌保护器（SPD）应安装在电气装置的电源进线端。
保护敏感设备可能需要附加的电涌保护器（SPD），这种电涌保护器（SPD）与安装在前级的电涌保护器（SPD）互相配合（见534.2.3.6）。
当电涌保护器（SPD）是紧固安装在电气装置的一部分，但不是安装在配电盘内（例如在插座内）时，则应用标签标示它所在的位置或者尽可能合理地在靠近所用回路的进线处，予以标志。
534.2.2   SPD的接线
应在电气装置的电源进线端或其附近装设电涌保护器（SPD），至少应在下面所列各点之间装设（见附录A、B和C）：
a) 当在电气装置的电源进线端或其附近，中性红与PE（保护线）直接相连，或没有中性线时：
接在每一相线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者；
注：在IT系统中，中性线与PE线之间接了阻抗，不能认为二者是直接相连。
b) 当在电气装置的电源进线端或其附近，中性线与PE（保护线）不直接相连时；
接线形式1：接在每一相线与总接地端子或总保护线之间，和接在中性线与总接地端子或保护线之间，取其路径最短者：或
接线形式2：接在每一相线与中性线之间和接在中性线与总保护端子或保护线之间，取其路径较短者。
注：若系统中某一相线接地，在本标准中，则认为它等效于中性线接地。
在电气装置的电源进线端或其附近装设电涌保护器（SPD），安装概况如附录A至C所示，并符合表53B。

表53B  按系统特征确定电涌保护器（SPD）的装设
电涌保护器接于电涌保护器安装点的系统特征
TT系统TN-C系统TN-S系统引出中性线的IT系统不引出中性线的IT系统
装设依据装设依据装设依据
接线形式1接线形式2接线形式1接线形式2接线形式1接线形式2
每一相线和中性线间+·NA+·+·NA
每一相线和PE线间·NANA·NA·NA·
中性线和PE线间··NA····NA
每一相线和PEN线间NANA·NANANANANA
相线间++++++++
·:强制规定装设电涌保护器NA：不适用+:需要时可增加装设电涌保护器

534.2.3   SPD的选择
电涌保护器（SPD）应符合IEC61643-1的要求，关于电涌保护器（SPD）选择和应用的其它资料见IEC61643-12。
534.2.3.1   选择SPD的电压保护水平（Up）
   当按IEC60364-4-44第443节要求装设电涌保护器（SPD）时，其电压保护水平（Up）应符合IEC60364-4-44中表44BⅡ类耐冲击电压的规定。
   当按IEC61312-1要求装设用于防护直接雷击引起过电压的电涌保护器（SPD）时，其保护水平应符合IEC60364-4-44中表44BⅡ类耐冲击电压的规定。
例如230/400V电气装置内的电涌保护器（SPD）电压保护水平Up不应超过2.5kV。
当按534.2.2采用接线形式2时，接于相线与PE线之间的电涌保护器（SPD）的总保护水平也要符合上述要求。
若用一套电涌保护器（SPD）达不到所要求的保护水平时，应采用附加的配合协调的电涌保护器（SPD），以确保达到要求的保护水平。

534.2.3.2   选择SPD持续运行电压（Uc）
电涌保护器（SPD）的最大持续电压Uc不应低于表53C的值。

表53C-按电源系统特征确定电涌保护器（SPD）的最低Uc电压值
电涌保护器接于配电网络的系统特征
TT系统TN-C系统TN-S系统引出中性线的IT系统不引出中性线的IT系统
每一相线和中性线间1.1UoNA1.1Uo1.1UoNA
每一相线和PE线间1.1UoNA1.1Uo√3Uoa线电压a
中性线和PE线间UoaNAUoaUoaNA
每一相线和PEN线间NA1.1UoNANANA
NA：不适用注1：Uo是指低压系统相线对中性线的标称电压。注2：此表基于IEC61643-1修改版1。
a 这些值对应于最严重的故障状况，因而没有考虑10%的余量。

534.2.3.3   选择SPD耐受的暂时过电压（TOV）  
按照534.2.3选择的电涌保护器（SPD）应能承受由于低压系统故障引起的暂时过电压（见IEC60364-4-44第442节）。
按照IEC61643-1中7.7.6条电涌保护器（SPD）的试验要求选择电涌保护器（SPD）已被确定满足上述要求。
为了在高压系统发生接地故障引起的暂时过电压（见IEC60364-4.44第442节）的情况下能可靠工作，接在PE线上的电涌保护器（SPD）应能通过IEC61643-1中第7.7.4条电涌保护器（SPD）的试验要求。
此外，根据附录图B.2，安装在位置4a的电涌保护器（SPD）应能承受IEC61643-1中第7.7.4条规定的电涌保护器（SPD）暂过电压的试验要求。
注1：定义耐受能力的含义，制定适当的试验标准在考虑中。
注2：本标准没有包括对中性线断线危险需采取的要求，尽管当前的IEC61643-1中没有明确试验要求，但希望电涌保护器（SPD）也能安全地工作。

534.2.3.4   选择SPD的标称放电电流（In）和冲击电流（Iimp）
当按IEC60364-4-44第443节规定装设电涌保护器（SPD）时，对每一保护模式通路的标称放电电流In不应小于5kA、8/20。
   当按534.2.2接线形式2装设电涌保护器（SPD）时，接在中性线和PE线间的电涌保护器（SPD），对于三相系统其标称放电电流In不应小于20kA、8/20。对于单相系统In不应小于10kA、8/20。
   当按IEC61312-1规定装设电涌保护器（SPD）时，符合IEC61643-1的雷击冲击电流Iimp应根据IEC61312-1计算，详细内容在IEC61643-12中给出。如果电流值无法确定，则每一保护模式通路的Iimp值不应小于12.5kA。
   当按534.2.2接线形式2安装电涌保护器（SPD）时，接在中性线和PE线间电涌保护器（SPD）的雷击冲击电流Iimp的值应根据上述相同的标准计算。如果电流值无法确定，则对于三相系统Iimp不应小于50kA，对于单相系统Iimp不应小于25kA。
当按IEC61312-1和IEC60364-4-44第443节二节者要求采用单台电涌保护器（SPD）时，In和Iimp的额定值应与以上数值一致。

534.2.3.5   选择SPD耐受的预期短路电流
电涌保护器（SPD）耐受的短路电流（当电涌保护器（SPD）失效时产生）和与之相连接的过电流保护器（设置于内部或外部）一起应承受等于和大于安装处预期产生的最大短路电流，选择时要考虑到电涌保护器（SPD）制造厂规定应具备的最大过电流保护器。
此外，制造厂所规定电涌保护器（SPD）的额定阻断续流值不应小于安装处的预期短路电流值。
在TT系统或TN系统中，接于中性线和PE线之间的电涌保护器（SPD）动作（例如火花间隙放电）后流过工频续流，电涌保护器（SPD）额定续流电流值应大于或等于100A。
在IT系统中，接在中性线和PE线之间的电涌保护器（SPD）的额定阻断续流电流值与接在相线和中性线之间的电涌保护器（SPD）是相同的。
534.2.3.6   电涌保护器（SPD）之间配合
根据IEC61312-3和61643-12，应当考虑电气装置中电涌保护器（SPD）之间必需的配合。电涌护器（SPD）的制造厂应在其文件中提供充分的关于电涌保护器（SPD）之间配合的资料。

534.2.4   防止SPD失效的后果和过电流保护
防止电涌保护器（SPD）短路的保护是采用过电流保护器F2（见附录A至附录D），应当根据电涌保护器（SPD）产品手册中推荐的过电流保护器的最大额定值选择。
如果过电流保护器F1（F1是电气装置的组成部分，见附录A至附录D）的额定值小于或等于推荐用的过电流保护器F2的最大额定值，则可省去F2。
连接过电流保护器至相线的导线截面应根据可能的最大短路电流值选择（附录A至附录D所示连接F1、F2、F3的导线）。
重点是要保证供电的连续性还是保证保护的连续性取决于在电涌保护器（SPD）故障时，断开电涌保护器（SPD）的过电流保护器所安装的位置。
在所有情况下，应当明确设备的保护器间的区别：
—若过电流保护器安装在电涌保护器（SPD）的回路中，则可保证供电的连续性，但再发生过电压时，无论是电气装置或是设备都得不到保护（见图53A）。这些过电流保护器可以是设于电涌保护器（SPD）内部的脱离器。
—若过电流保护器接入设有电涌保护器（SPD）保护电路的电气装置进线前端，则电涌保护器（SPD）故障时可导致供电中断，要等到更换电涌保护器（SPD）后才能恢复供电（见图53B）。

PD—电涌保护器的保护电器
SPD—电涌保护器
E/I—被电涌保护器保护的电气装置或设备
图53A重点保证供电连续性

图53B重点保证保护连续性
为了提高在同一时间内供电连续和保护连续的概率和可靠性，允许使用图53C所示的接线方式。

图53C供电连续性和保护连续性的结合
这种情况是将两个相同的电涌保护器（SPD1和SPD2）分别接到两个相同的过流保护器（PD1和PD2）。当一个电涌保护器（SPD1）发生故障，不会影响另一电涌保护器（如SPD2）工作，并且将使其本身的过流保护器动作（如PD1）。这种方式将显著提高供电连续性的保护连续性的概率。

534.2.5   间接接触防护
IEC60364-4-41中所规定的间接接触防护即使当电涌保护器（SPD）故障时，对所有电气装置的保护也应保持有效。
当采用自动切断供电时：
—在TN系统中，一般可在电涌保护器（SPD）的电源侧装设过电流保护器实现间接接触防护；
—在TT系统中可采用下述a）或者b）实现间接接触防护：
a）将电涌保护器（SPD）安装在剩余电流保护器（RCD）的负荷侧（见附录图B1）：
b）将电涌保护器（SPD）安装在剩余电流保护器（RCD）的电源侧，由于接在中性线和PE线之间的电涌保护器（SPD）也可能发生故障，因此：
●应当符合IEC60364-4-41～413.1.3.7条的规定。和
●应根据534.2.2接线形式2来安装电涌保护器（SPD）。
—在IT系统中，不需要附加其它措施。

534.2.6   与剩余电流保护器（RCD）连接的SPD的安装
按照534.2.1的要求安装电涌保护器（SPD），并且将其安装在剩余电流保护器（RCD）的负荷侧，此剩余电流保护器（RCD）可带或不带延时，但应具有不小于3kA、8/20的电涌电流的抗干扰能力。
注1：符合IEC61008-1和IEC61009-1的标准的S型剩余电流保护器（RCD）即可满足此要求。
注2：当电涌电流大于3kA、8/20时，剩余电流保护器将会切断回路，导致供电中断。

534.2.7   绝缘电阻的测试
按照IEC60364-6-61的规定测试电气装置的绝缘电阻时，如果安装在电气装置电源进线端或靠近电气装置电源进线端或在配电柜中的的额定电压达不到绝缘测试电压时，则可将电涌保护器（SPD）断开。
当电涌保护器（SPD）为插座的组成部分并接在PE线上时，IEC60364-6-61规定，承受测试绝缘电阻的试验电压。

534.2.8   SPD状态指示
电涌保护器（SPD）丧失过电压保护功能时的指示应由以下方法实现：
—电涌保护器（SPD）状态指示器；或
—独立的如534.2.4所述的电涌保护器（SPD）的保护电器。
534.2.9   连接导线
连接导线是指相线与电涌保护器（SPD）之间的导线，和电涌保护器（SPD）与总接地端子或保护线之间的导线。
因为增加电涌保护器（SPD）连接导线的长度，会降低电涌保护器（SPD）过电压保护的效果，尽可能减少电涌保护器（SPD）所连接导线的长度并且不形成环路时可获得最佳过电压保护效果（总引线长度最好不超过0.5m），见图53D。如果53D所示a+b的长度不能小于0.5m，则可采用图53E的接线方式。

a+b≤0.5m                    
总接地端子或保护母线

图53D电涌保护器（SPD）安装在或靠近电气装置电源进线端的示例

b≤0.5m
                                                 总接地端子或保护母线      

图53E电涌保护器（SPD）安装在或靠近电气装置电源进线端的示例

534.2.10   接地线的导体截面
安装在电气装置电源进线端或靠近进线端处的电涌保护器（SPD）接地线的最小截面应是不小于4mm2的铜线或与其等效。
当设有防雷装置时，符合IEC61643-1中I级试验的电涌保护器（SPD）的接地线的最小截面不小于16mm2的铜线或与其等效是必要的。

附录A
（资料性附录）
TN系统中电涌保护器（SPD）的安装

1—装置的电源；2—配电盘；
3—总接地端或总接地连接带；4—电涌保护器（SPD）；
5—电涌保护器的接地连接，5a或5b；6—需要保护的设备；
7—PE与N线的连接带；F1—安装在电源进线端的剩余电流保护器；
F2—保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；      RA—本装置的接地电阻；
RB—供电系统的接地电阻；

图A.1  TN系统中的电涌保护器（SPD）

附录B
（资料性附录）
TT系统中电涌保护器（SPD）的安装

1—装置的电源；    2—配电盘；
3—总接地端或总接地连接带；4—电涌保护器（SPD）；
5—电涌保护器的接地连接，5a或5b；6—需要保护的设备；
7—剩余电流保护器，应考虑通雷电流的能力F1—安装在电源进线端的剩余电流保护器；
F2—保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA—本装置的接地电阻；
RB—供电系统的接地电阻；

图B.1  电涌保护器（SPD）安装在剩余电流保护器（RCD）的负荷侧

1—装置的电源；   2—配电盘；
3—总接地端或总接地连接带；   4—电涌保护器（SPD）；
4a—电涌保护器或放电间隙；   5—电涌保护器的接地连接，5a或5b；
6—需要保护的设备；7—剩余电流保护器，可位于母线的上方或下方；
F1—安装在电源进线端的剩余电流保护器；             F2—保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护
RA—本装置的接地电阻；                              RB—供电系统的接地电阻；

图B.2    电涌保护器（SPD）安装在剩余电流保护器（RCD）的电源侧

附录C
（资料性附录）
IT系统中电涌保护器（SPD）的安装

1—装置的电源；          2—配电盘；
3—总接地端或总接地连接带；          4—电涌保护器（SPD）；
5—电涌保护器的接地连接，5a或5b；          6—需要保护的设备；      
7—剩余电流保护器；F1—安装在电源进线端的剩余电流保护器；
F2—保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器； RA—本装置的接地电阻；
RB—供电系统的接地电阻；

图C.1    电涌保护器（SPD）安装在剩余电流保护器（RCD）的负荷侧

附录D
（资料性附录）
以TN-C-S系统为例，Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级试验的电涌保护器（SPD）的安装

.

1—装置的电源；                               2—配电盘；                      
3—总接地端或总接地连接带；                   4—电涌保护器（SPD）；
5—电涌保护器的接地连接，                     5a或5b；6—需要保护的设备；
7—PE—N的连接带；                           F1—安装在电源进线端的剩余电流保护器；
F2—保护器（如熔丝、断路器、剩余电流保护器）； RA—本装置的接地电阻；                      
RB—供电系统的接地电阻

图D.1  Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级试验的电涌保护器（SPD）的安装