交流电涌保护.pptx

11 1、IEC IEC 及其他相关标准及其他相关标准2IEC IEC 及其他相关标准及其他相关标准n过电压的防护设备 IEC 60364-5-534 n过电压的防护 IEC 60364-4-443n低压电涌保护器IEC 61643-1n低压电涌保护器的选择应用IEC 61643-12相关标准n雷电电磁脉冲的防护IEC 61312-1n电涌保护器的选择IEC 61312-3n雷电的风险评估IEC 61662n交流网络的电涌IEC 620663IEC IEC 标准标准标准标准nIEC 61643-1低压 SPD性能要求及实验方法nIEC 61643-12低压电涌保护器的选择应用n交流配电系统的过电压nSPD 技术nSPD 的安装nSPD 选择n辅助装置n危险度分析nSPD 的协调4nIEC 60364-4-443由雷电或开关操作引起的过电压的保护给出了 SPD 应用的基本法则:n“如果设备的供电来自架空线路，或供电系统包括架空线路，而且年雷电日Nk 25(或 Ng 2.24),则必须必须提供过电压保护”nIEC 60364-5-534 过电压保护元件给出了选择、安装 SPD 的方法:nIn(8/20s)5 kA，每极(Class 2 test)nIimp(10/350s)12.5 kA，每极(Class 1 test)nUp 2.5 kV，对 230/400 V 网络 nUc的选择与配电系统的接线方式有关n推荐的接线总长度 增强型增强型 主级主级 次级次级(LPS)n国际国际I级级II级级II/III级级n法国法国增加增加Imax标准产品标准产品降低降低Imaxn德国德国B级级C级级D级级n美国美国C级级B级级A级级n英国英国C级级B级级A级级标准比较标准比较10*future version 2002=Test 10/350 at 10 kA各国试验标准比较各国试验标准比较类型类型 增强型增强型 主级主级 次级次级n国际国际 Iimp(10/350)In(8/20)Uoc(1.2/50-8/20)Iimp 12.5 kA In 5 kA Isc=10 kA maxn法国法国 In20 kAIn5 kA -n德国德国 10/350 s In=5 kAIn=1.5 kA0.5-50 kAn美国美国10 kA*3 kA500 An英国英国10 kA3 kA500 A*新版 2002=10/350 s，10 kA测试11n各国标准基本相同n主要差别：I级试验(10/350s)n“开放的”标准，所以在 Iimp选择上有些混淆或困难各国试验标准比较各国试验标准比较结论12IEC 61643-1 Iimp的选择Question：如何选择如何选择“Iimp”?1-根据根据IEC61643-11附录附录A(或图或图13ofIEC61312-1)：建议SPD应能承受部分直击雷电流(10/350s)：4.3%的直击雷电流可能流经每相的SPD；最严重的情况（200kA），每相的SPD可能承受Iimp=8.6kA。2-根据根据IEC60364-5-534.2.3.4：“如果无法（根据IEC61312-1或IEC61643-1-AnnexA）确定Iimp，则Iimp应不小于12.5kA13IEC 61643-1 Iimp的选择14IEC 61643-1 Iimp的选择3-使用统计方法:统计显示，设备遭受200kA直击雷的概率是极其微小的。考虑下列参数，推导如下:根据(IEC61024-1-1).，在最严重的情况，大型高大建筑的接雷面积(Ae)=5000m根据(IEC61024-1-1)，200kA直击雷的概率为1%在欧洲，平均雷电密度(Ng)=1次/年/km.则根据IEC61024-1-1，该建筑物遭受200kA直击雷的概率=NgxAex1%=1x5000 x10-6x0.01=5010-6次每年次每年 换言之，换言之，20，000年一次年一次“200 kA”的直击雷的直击雷!154-根据现场运行经验 法国标准只要求正常的放电电流能力(20kA-8/20s)，多年运行，并未发生问题.在法国，户外线路的电涌保护(最恶劣的情况)整定值为40kA-8/20s；一项专门的研究表明，故障率为每700,000只0.025%IEC 61643-1 Iimp的选择结论Iimp最小值应为12.5kA每极CITEL的首级SPDIimp=15kAIimp选值过高，不但无实际意义，增加成本，且其技术存在缺陷163 3、现有技术及其比较现有技术及其比较17技术对比技术对比交流电涌保护器 当今市场应用的技术:n金属氧化物压敏电阻（MOV）（2级试验）n放电间隙技术 （1级试验）n多片MOV并联（1级、2级试验）n多片 MOVs+GDTs（1级、2级试验）18技术对比技术对比交流电涌保护器 19比较的判据比较的判据：n保护效率：提供最好的保护水平 n对网络的影响：应避免跟随电流n失效模式：带失效指示，且失效安全技术对比技术对比“1级试验”交流电涌保护器 20技术对比技术对比保护水平21产生跟随电流的后果产生跟随电流的后果造成熔断器或断路器的误脱扣造成熔断器或断路器的误脱扣需要采取特别措施需要采取特别措施，吸收释放的，吸收释放的热气热气与与SPD配套的熔断器必须精心选配套的熔断器必须精心选择，大于系统的短路容量择，大于系统的短路容量Icc技术比较技术比较 跟随电流22技术比较技术比较 失效模式g元件的老化元件的老化:g压敏电阻型内部有热脱扣装置g空气间隙无指示g短路时短路时:两种技术都采用外部熔断器/断路器g破坏性试验：破坏性试验：冲击失效模式试验(IEC61643-1建议稿)gSPD通电，脉冲电流冲击g试验：多次Iimp(或Imax)冲击，直至SPD被破坏要求破坏可控gDS150VG：唯一能通过该试验的产品23技术比较技术比较24技术比较技术比较“Class 1”产品 结论：结论：1-Iimp=15kA是合理的是合理的:-根据标准-根据实际风险分析-实际运行经验2-非间隙技术是较好的技术非间隙技术是较好的技术:-足够的放电电流水平-更好的保护水平-无跟随电流，不会对系统造成负面影响254 4、设计要点、参数选择及多级保护设计要点、参数选择及多级保护 26要点、程序要点、程序要点、程序要点、程序n危险度分析nSPD的选择nSPD的安装位置 nSPD的协调nSPD的连结27危险度分析危险度分析危险度分析危险度分析IEC61662提供了计算、评估电涌危险度的方法提供了计算、评估电涌危险度的方法分析的因素分析的因素:环境环境雷电密度电源开关的频繁程度现存的直击雷防护系统(或等同系统)配电网的拓扑结构设备设备/设施设施电力网络布局(架空、地下、或两者兼有)设备对电涌的“脆弱”程度与其他接地系统的耦合经济因素及服务的重要程度经济因素及服务的重要程度设备成本系统中断带来损失的程度安装电涌保护的成本28n根据以下情况发生的可能性，电涌保护可以分成不同的雷电防护区(LPZ)直接雷击雷电流核暴电磁脉冲LEMPnSPD必须安装在不同防护区的交界处.nLPZ0B到LPZ1间安装的SPD必须有承受10/350s雷电流的能力LPZ 雷电防护区的概念雷电防护区的概念 IEC 61312-1 标准29工作电压的选择工作电压的选择工作电压的选择工作电压的选择最大工作电压最大工作电压Uc与以下条件有关与以下条件有关:Un(网络标称电压)网络结构(TT,TNorIT)电网质量、电压稳定性TOVs(暂态过电压)发生的几率例如n230/400VTN系统高质量电网Uc=250Vacn230/400VTN系统电网质量差Uc=320Vacn230/400VIT系统-TOV(L/PE单相短路)Uc=440Vac30放电电流的选择放电电流的选择nClass1SPD:有直击雷防护LPS(或等效系统)Iimp=15kA(10/350s)nClass2SPD:高危险度Imax=70kA(8/20s)危险度一般Imax=40kA(8/20s)31保护水平（残压）的选择保护水平（残压）的选择保护水平（残压）的选择保护水平（残压）的选择保护水平（残压）应尽可能的低保护水平（残压）应尽可能的低:n对230/400V系统，底于2.5kV(IEC60364-5-535)n低于设备的冲击耐压水平4kV(配电设备)-CategorieIII2.5kV(电器)-CategorieII1.5kV(敏感电器)-CategorieI32SPDSPD的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护协调电感协调电感主级保护器主级保护器次级保护器次级保护器被保护设备被保护设备以下情况需考虑协调或多级保护方案以下情况需考虑协调或多级保护方案:非常敏感设备 提高保护电平水平提高保护电平水平 远端设备 进一步进一步降低残压降低残压33kVDistancePrimary SPDEquipmentto protected21.81.51.21SPDSPD的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护提高保护电平水平提高保护电平水平提高保护电平水平提高保护电平水平34kVDistancePrimary SPDSecondary SPDEquipmentto protect21.81.51.21SPDSPD的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护提高保护电平水平提高保护电平水平提高保护电平水平提高保护电平水平35SPDSPD的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护减小震荡电压减小震荡电压36SPDSPD的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护的协调、多级保护减小震荡电压减小震荡电压374 4、安装安装 38交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接39n为降低连线上的压降为降低连线上的压降:必须减小接线长度 增加导线的面积几乎没有影响通以通以10 kA-8/20s电流时，电流时，一根一根 2 m 的电线两端的压降的电线两端的压降可达可达:UR 20 VUL 2500 V交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接40交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接41交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接42交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接结论结论:为提供有效的电涌保护，电涌保护器到相线和到地线的长度必须尽可能短.IEC60364-5-553:SPDSPD的接线总长度必须小于的接线总长度必须小于的接线总长度必须小于的接线总长度必须小于50 cm50 cm.43交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接示例示例44交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接示例示例45TT 系统系统TN 系统系统交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接交流电源电涌保护器的连接示例示例-2 2种不同的系统结构形式种不同的系统结构形式类型类型-2-2-差模保护（3+1）类型类型-1-1-共模保护46DS150 在线接法=共模共模=适用各种系统适用各种系统=安装紧凑安装紧凑=接线优化接线优化47DS150 并联接法=共模共模=适用各种系统适用各种系统=与电流负荷无关与电流负荷无关48DS150+DS100EG3+1方式-在线接法=共模、差模共模、差模=TT 系统系统=安装紧凑安装紧凑=接线优化接线优化49DS150+DS100EG3+1 方式-并联接法=共模、差模共模、差模=TT系统系统=与电流负荷无关与电流负荷无关50