电涌保护器选用及安装中两个问题.doc

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电涌保护器选用和安装中的两个问题

参考资料：

由于对雷电过电压敏感的电子设备的大量应用，这类电子设备遭雷击损坏的事故频频发生，有些事故导致了严重的后果，引起了有关部门的重视和关注。国际电工委员会(IEC)和一些发达国家对此早已制订了有关防护标准，我国对建筑物直接落雷和近旁落雷引起的这类事故规定了许多防范措施，措施之一是安装电涌保护器(surge   protective  device，以下简称SPD)除此以外，远处的雷电在电气线路上的感应电涌也可进人建筑物造成这类事故，IEC也为此制订有防范标准，其主要措施就是装用5I'D在5PD的装用中，其最大持续运行电压仁的确定是个比较复杂的问题，它与中、低压系统的接地系统有关，不然将降低其功能或被尤端烧坏，需慎重处理另外，一建筑物内5PD应首先安装在电源进线处，以泄放线路上大部分的雷电流，并将电涌电压降到一定水平，同时电源进线处也应安装漏电保护器(以下简称RCD)，以防护全建筑物的接地故障，消除接地电弧火灾和人身电击危险。这就出现了sPD和RCD在安装位置上孰前孰后的问题。本文拟就这两个问题结合GB50057-94新修订条文作些探讨。
1  SPD最大持续运行电压鱿值的确定
    ·    SPD的最大持续运行电压(以下简称U。)是可持续施加于SPD上的最大交流方均根电压或直流电压，它应大于低压网络内可能出现的工频过电压，其值应按接地系统的类型来确定1.1  TN系统—U, >1.15U}电涌保护器选用和妥装中的两个问题—王厚余    在TN-C;-系统中SPD装设于相线和PE线之间，在TN-s系统中中性线和PE线间也需装设SPD(由附设变电所供电的TN-s系统内不需装设)因TN系统中PE线系自回路的中性线引出，当回路因种种原因对地电位升高时SPD承受的电压仍是不变的相电压，所以在TN系统中SPD需躲过的工频过电压是相电压的正偏差我国 的标准GB 12325-90)规定220V网络的正偏差不大于7 %.，但一些电压质量差的地区都大大超过此值，再加上SPD老化的因素我国取U。≥1.15U此处U。为相电压1.2   TT系统1.2.1 U。大于或等于1 .55 l。
    当TT系统一相发生接地故障时，故障相对地电位降低，另两非故障相讨地电位则升高而导致讨地过电压，见图1_电压幅度与变电听接地电阻Rr和故障点接地电阻Rr的比值有关u，其值一般不超过Ur的50%  SPD的“应躲过此持续过电压，为此取Ur≥1.55U。.

                      图1  tt系统中一相接地另二相对地过电压

    当IOKV不接地系统变电所内IOKV侧发生接地故障时，由于有二、三十安的故障电流Id通过变电所接地电阻Rr，产生一约几十至一百伏左右的电压降Ui= Id* Rr，见图2。因低压侧中性点也接

                  图2  iokv不接地系统变电所共用接地rcd应在spd电源侧
在同一接地极上，这就使低压侧带电导体对地升高此一电位，而IOkV不接地系统的断路器并不因此故障跳闸，而只给出信号，此一对地电位将持续施加在SPD上，为此也取Ur≥1.55U。    现时一些大城市的IOkV网络因电容电流剧增，颇多将原先的不接地系统改为经小电阻接地系统，这样接地故障电流Id就增加为数百安，它在R。上的电压降可达千伏以上，这时IOkV断路器虽然在几百毫秒的时间内跳闸，处理不当仍将给用户带来电击危险(TN系统)和绝缘击穿以至电气火灾危险(TT系统)。竹系统内的SPD也将被此工频过电压击穿导电，并因过大工频电流的通过能量而烧坏。对此，较彻底的解决措施是将变电所低压侧中性点的接地单独设置，如图3所示，使IOkV侧故障电压无由传导至低压侧，参见IEC 60364-4-442(高压系统接地故障时低压电气装置的过电压防护)。这时SPD只需躲过图1所示的低压侧接地故障引起的过电压， 即取U。≥1.55U，1.2.2 U。≥1.55U
    为了防止上述IOkV侧接地故障引起的对地过电压损坏低压侧的对地绝缘，IEC标准规定也可不在变电所分设两个接地极，而是限制变电所接地电阻的阻值Rr和接地故障电流Id，使其乘积Uf=Id*Rr≤1 200V，也即施加在低压绝缘上的过电压认
,1 200V + Uo，但IOkV接地故障必须在5s内切断，参见IEC 60364-4-442。这样做可以保护低压侧的绝缘，但不能防止SPD导通时被过量的能量烧坏。为此应改变SPD的安装方式，如图4所示，将三个相线的SPD先接于中性线，再经一放电间隙
接于PE线上，此放电间隙的作用是在上述故障情况下阻止SPD的导通，SPD只能在更高的雷电冲击电压下因间隙被击穿而对地导通。应该说明，这一做法提高了雷电防护动作的电压水平，对电子设备；的保护是不利的。采用这种SPD的安装接线后，SPD的U。值只需躲过低压网络相电压的正偏差，也即U。≥1.55U
2电源进线处SPD与RCD的安装要求

               图3  iokv经小电阻接地系统变电所分开接地rcd应在spd电源侧

          图4  iokv经小电队接地系统变电所共用接地rcd应在spd负荷侧
    在图2和图3中，RCD(带漏电保护功能的断路器)安装在SPD的电源侧，而在图4中RCD则安装在SPD的负荷侧，这是IEC标准IEC 60364-5-534(过电压保护器的选用和安装)的规定。我国GB 50057-94的局部修订条文也有相同规定。这一
规定是必要的。SPD不同于断路器之类的保护电器，它即使是新品也有微量的泄漏电流。随着时间的推移，此泄漏电流逐渐增大，最终导致失效而寿命终了。所以维护管理人员发现SPD显示“失效”标志时应及时更换备品，否则SPD的对地导
通将成为接地故障，故障电流在接地电阻R，和接地引线上的电压降将使PE线带故障电压而引起间接接触电击危险将RCD
装在5PD的电源侧可检测出这一故障电流，防止这一危险的发生这一要求也适用于TN系统防接地电弧火灾的RCD在图4中因有放电间隙的隔离，5PD的失效不导致接地故障，所以可将RCD装设在SPD的负荷侧，以避免电源进线处大幅值的雷
电泄放电流不必要地通过RCD的零序电流互感器。
    IEC标准对电源进线处RCD和SPD的安装要求作出专门的规定，说明国际仁对建筑物电源进线处安装RCD的重视、不少人对RCD防接地电弧火灾的作用表示赞同，但对在建筑物电源进线处安装RCD则有顾虑，担心全建筑物泄漏电流过大，引起I,:为300mA或SOOmA的RCD跳闸引起全建筑物停电。这不无道理，但国外的同行没有这个顾虑，这是因为建筑物电源进线通常是三相回路，三相R(:D检测出的正常泄漏电流是矢量相加而非算
术相加它要比全建筑物正常泄漏电流总和要小得多:另外，电源进线处RCD的额定动作电流儿。并非限定为SOOmA . SOOm.A只是接地电弧能量不足以引燃起火的最大电弧电流值，而非安装RCD的最大允许动作电流值实际土引燃起火的电弧电流
是以若干安计的(包括TT , TN系统的接地电弧电流)IE(:的RCD产品标准1E(二755剩余电流动作保护器的一般要求)规定RCD的I二的优选位SOOmA以上的还有1.A . 3.A直到20 A指导RCD选用安装的IEC技术报告(1EC 61200-53(开关设备和控制设备的选用和安装))举例推荐大型建筑物可设三级RCD，电源进线处的几。值例举为1A，以对全建筑物进行防护，并避免过大正常泄漏电流引起的跳闸_还需说明，RCD不正常跳闸的原因是很多的，例如中性线和PE线接反，被RCD保护的回路的中性线又串接至其他回路等，应用仪表查出其真实原因后对症下药，加以改正，以免作出错误的判断，因噎废食，影响RCD作用的发挥现在SPD在电源进线处的装用又对该处RCD的安装提出新的要求，应按有关规范要求正确安装，避免在建筑物中留下事故隐患。