建筑物入户处第一级SPD的性能介绍及保护模式的探讨

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<p align="center"><b>建筑物入户处第一级SPD<br>的性能介绍及保护模式的探讨<br></b><br>广州雷迅电子有限公司宋洪卫<br> <br>摘要 本文主要依据GB50057－94和IEC有关标准，结合北京雷电防护装置测试中心的测试数据，介绍一种新型的可替代进口产品的开关型SPD的性能及其应用。<br> <br>关键词 雷击电磁脉冲第一级SPD 性能 保护模式 对地法<br> <br></p>    按照北京市的有关规定，建筑物低压配电系统必须加装SPD，以防止雷击电磁脉冲的侵害，建筑物入户处第一级SPD的性能及连接方式尤为重要。我们国家也有相应的国标、行标相继出台，但由于种种原因，有的标准也存在着一些彼此矛盾的地方；不少国外品牌的产品也大量涌入国内市场，加之我国前几年SPD的测试设备不健全，无法用实验的方法来验证一些理论模式和产品的性能指标。所有这些都给防雷工作者的工作带来了一定的困难。本文根据GB50057－94(2000版)和IEC的有关标准，结合北京雷电防护装置测试中心的测试数据，介绍一种新型的可替代进口产品的开关型SPD的性能参数和应用，供大家探讨！<br>按照IEC60364-5-534的要求，建筑物入户处的第一级SPD的保护水平Up应该小于2.5kV，不管哪种保护模式，雷击冲击电流Iimp(10/350μs)应该大于12.5kA。若采用"N－PE"的方式(又称为"3+1"方式)，对三相系统而言，则N与PE间的SPD的Iimp应该乘以4(即50kA)；对单相系统而言，则N与PE间的SPD的Iimp应该乘以2(即25kA)。<p align="center">附表一：不同的低压系统，SPD的保护模式<br></p><table border="1" width="100%" cellpadding=5 cellspacing=0><tr><td width="16%" colspan="3">　</td><td width="16%">每根相线与中性线之间</td><td width="17%">每根相线与PE线之间</td><td width="17%">N与PE线间</td><td width="17%">每根相线与PEN线间</td><td width="17%">各相线之间</td></tr><tr><td width="4%" rowspan="8">SPD安装处的系统特性</td><td width="6%" rowspan="2">TT</td><td width="6%">对地法</td><td width="16%">可</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">/</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="6%">N-PE法</td><td width="16%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="6%">TN-C</td><td width="6%">　</td><td width="16%">禁</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="6%" rowspan="2">TN-S</td><td width="6%">对地法</td><td width="16%">可</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">/</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="6%">N-PE法</td><td width="16%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="6%" rowspan="2">有中性线引出的IT</td><td width="6%">对地法</td><td width="16%">可</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="6%">N-PE法</td><td width="16%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="12%" colspan="2">无中性线引出的IT</td><td width="16%">禁</td><td width="17%">必(ASafe-15)</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">禁</td><td width="17%">可</td></tr><tr><td width="100%" colspan="8">ASafe-15：广州雷迅ASP 安世杰系列开关型SPD，推荐选用对地安装的保护模式！必：强制规定，必须安装； 可：需要时可增加安装SPD；禁：不适用；/：不存在</td> </tr><tr><td width="100%" colspan="8">注：，TT系统中SPD安装在剩余电流保护器的电源侧，必须使用"N－PE"法。</td></tr></table><p align=center><img src="/img/article/ar200301_1.gif"></p><p>    ASafe-15 型SPD是采用多层石墨间隙技术和特殊的材料工艺，结合中国国情，在国内加工而成。该产品没有续流和灭弧的问题，彻底解决了普通间隙式SPD灭弧瞬间的低压问题。经北京雷电防护装置测试中心的测试，完全符合新国标GB18802.1的要求，现将其主要性能参数介绍如下：</p> <p align="center">附表二：ASafe-15主要性能参数</p><table border="1" width="100%" cellpadding=5 cellspacing=0><tr><td width="24%">　</td><td width="12%">ASafe-15</td><td width="39%">测 试 数 据</td><td width="25%">备注</td></tr><tr><td width="24%">电源系统</td><td width="12%">TT－TN－IT</td><td width="39%" rowspan="4">在抽检试品L－PE线间，施加雷电冲击电流(10/350μs)士10kA，士15kA，士20kA, 士25kA。试品无闪烙，壳体无损坏。通流能力合格。</td><td width="25%">　</td></tr><tr><td width="24%">最大工作电压Uc</td><td width="12%">275 Vrms</td> <td width="25%">国外一般为255 Vrms</td></tr><tr><td width="24%">绝缘阻抗Ic</td><td width="12%">>100Mohm</td><td width="25%">　</td></tr><tr><td width="24%">冲击电流Iimp(10/350μs)</td><td width="12%">15kA</td><td width="25%">　</td></tr><tr><td width="24%">保护水平Up</td><td width="12%"><2.0kV</td><td width="39%">1.58kV，1.81kV，1.94kV判定：Up<2.0KV合格</td><td width="25%">三个试品，判定Up时取其最大值。</td></tr><tr><td width="24%">最大通流容量Imax(8/20μs)</td><td width="12%">100kA</td><td width="39%">摸底数据：20KA、100 KA 、140 KA</td> <td width="25%">开关性SPD不需做8/20和Ur</td></tr><tr><td width="24%">残压Ur(8/20μs)</td><td width="12%">未标定</td><td width="39%">摸底数据：20kA(8/20μs)：Ur1＝644V100 kA(8/20μs)：Ur2＝3.28kV 140 kA(8/20μs)：Ur3＝3.07kV</td><td width="25%">摸底数据：不做正式报告判定内容，仅做产品性能分析、参考数据</td></tr><tr><td width="24%">损坏模式</td><td width="12%">开路</td> <td width="39%">摸底数据：Iimp(10/350μs) 70kA未损坏</td><td width="25%">　</td></tr><tr><td width="24%">安装</td> <td width="76%" colspan="3">35mm标准导轨(EN50022/DIN46277-3)</td></tr></table><p align="center">附表三：FLD系列其他型号性能指标</p><table border="1" width="100%" cellpadding=5 cellspacing=0><tr><td width="20%">　</td><td width="54%">　</td><td width="26%">备 注</td> </tr><tr><td width="20%">ASafe-15</td><td width="54%">Iimp(10/350μs):15kA； Up<2kV；Uc:275Vrms； Imax(8/20μs):100kA</td><td width="26%">　</td></tr><tr><td width="20%">ASafe-25</td><td width="54%">Iimp(10/350μs):25kA； Up<2kV；Uc:275Vrms； Imax(8/20μs):140kA</td><td width="26%">　</td></tr><tr><td width="20%">ASafe-35</td><td width="54%">Iimp(10/350μs):35kA； Up<2kV；Uc:275Vrms； Imax(8/20μs):140kA</td><td width="26%">　</td></tr><tr><td width="20%">ASafe-NPE</td><td width="54%">Iimp(10/350μs):50kA； Up<2kV；</td> <td width="26%">只适用于"N－PE"保护模式</td></tr></table><p>    根据实验数据，其性能指标与国外产品相当，可以取代进口产品，填补了国内空白。当然该产品在低压配电系统长期运行的稳定性尚需时间来进一步验证！<br><br>参考文献：<br>［1］GB50057－94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）<br> ［2］IEC60364－534 <br>《建筑物的电器设施电器设备的选择与安装过电压保护器件》<br> ［3］ GB18802.1-2002/IEC61643－1:1998 <br>《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》<br> ［4］QX10－2002 《电涌保护器第一部分：性能要求和试验方法》<br> ［5］林维勇 《关于建筑物内防雷击电磁脉冲的若干问题》<br> </p><hr>本文在中国气象学会雷电防护研究会主办的《中国雷电与防护》杂志2003年第二期上发表

通天雷神

下面引用由远方在 2006/03/13 05:28pm 发表的内容：
当进建筑内线时,经过了"法拉第笼"的保护,波形已改变.些时是10/350μs雷电过电压,还是8/20μs雷电过电压.

何以见得？哪里来的数据和模型？

cqqbq

我顶!

通天雷神

下面引用由南气防雷人在 2005/11/04 03:15pm 发表的内容：
不错哦！

呵呵，什么地方不错呢？

南气防雷人

不错哦！

ASP

哦

测试做的比较早 GB18802还没有出来
是按照 QX2001 测试的

QX2001等同于 IECXXXX 基本等同于 GB18XXX

：）

通天雷神

看GB 18802.1-2002标准。[太长了。不过不是我理解的你的测试方法那么测的。]

admin

像ASP的ASafe-15在测试时是不是要在10/350us波型的雷电流下打15次？

ASP

下面引用由屏蔽第一在 2003/11/07 05:40pm 发表的内容：
可是，诸位想想10/350μs波侵入低压系统的概率有多大。
对于室内独立配电室，10KV进线已在地下埋了几十米，就算从架空线上支接，这里也安装了避雷器，何况还有架空避雷线，传导至低压侧只能是8/20μs波。
如10KV系统是电缆环网供电（现城网改造后多数如此），10/350μs波进入10KV系统几无机会，更何况低压系统。
即使老城区10KV架空线带露天共用变，10KV线路同样有避雷器、架空避雷线，除非低压架空进线（如是改为地埋既省事），10/350μs波仍几无机会进入低压系统。
雷击建筑物，从电源系统流出最多50%雷电流，也是8/20μs波吧？
因此，低压系统是不是一定要装CLASS I SPD？
小弟在想，现在防雷是不是和供电部门的10KV配网脱节？  

多谢多谢屏蔽第一！

你终于让我想明白，为什么不让电力系统主导防雷了！
固有概念/局部概念的变更原来这么难
电力系统总是会从配电的角度出发看问题，

如果让电力主导防雷，那就怕只剩下电源电涌保护了！！

首先：
1 雷击建筑物，如变压器在建筑物5米以外，从电源系统流出最多50%雷电流，是10/350μs波
2 低压架空线的数量绝对不象你想象的那么少
3 雷击建筑物的概率是可以计算的
 见 http://www.asp.com.cn/cn/a/calca.asp
4 因此，除变压器在建筑物内的情况，低压系统一定要装CLASS I SPD

solemnity

还有，计算值和实际选型是不是要有区别？计算值很可能比实际值小（估计在被打的时候每人去测量实际值）我觉得在实际工程选型时应该考虑避雷器的最大通流能力，避免打坏，所以避雷器的通流量要大于计算值，或者说是让避雷器工作在最大通流量的80%左右，如果每次雷击都恰好打到避雷器的标称通流量的避雷器的饿使用寿命也短也容易出现问题。就算家个冗余保护吧。