電涌保護器的檢測黃克儉2006年6月于武漢1、什么是電涌保護器2、電涌保護器的檢測1.1 電涌保護器的定義1.2 電涌保護器的原理1.3 電涌保護器的分類1.4 電涌保護器的主要技術參數 1.1 電涌保護器的定義是一種保護電器。英文：Surge protective device，簡寫:SPD目的在于限制瞬態過電壓和分走電涌電流的器件，它至少含有一非線性元件。電涌保護器的一些不同的叫法：電壓限制器、過電壓保護器、電流放電器、避雷器、防雷器、浪涌保護器等。是利用某些物質或元器件的電阻非線性特性，來限制瞬態過電壓和分走電涌電流，以達到保護用電設備的目的。1.2 電涌保護器的原理如圖1:線性電阻與非線性電阻的伏安特性IV V啟IVIVV點線性電阻的伏安特性 限壓型非線性電阻的伏安特性 開關型非線性電阻的伏安特性 常用的非線性元件開關型:放電間隙、放電管限壓型:壓敏電阻（閥片Sic、ZnO、MOV）、瞬態抑制二極管（TVS）、固體放電管。傳輸線分流型SPD的原理接收機 用電設備高通濾波（用于高頻信號） 低通濾波（電源系統）1.3 電涌保護器的分類按性質分類：開關型、限壓型、組合型按用途分類：電源、信號和天饋按外型分類：模塊式、箱式按接線端口分類：一端口、二端口按接線方式分類（低壓電源）：“3+1”模式、“4+0”模式圖2 二端口(串聯SPD）LiLiLLiLoMOVMOV1MOV2PEPEPEPETT系統中采用“4+0”保護模式接線方式 RAL3L1L2被保護設備N故障電流RBF1F2TT系統中采用“3+1”保護模式接線方式 RA被保護設備NRBL3L1L2F1F2按測試實驗等級分類、類試驗等級的電涌保護器 級分類實驗：用標稱放電電流In、1.2/50us沖擊和最大沖擊電流Iimp做的試驗；級分類實驗：用標稱放電電流In 、1.2/50us沖擊和最大沖擊電流Imax做的試驗；級分類實驗：用混合波（1.2/50us、8/20us）做的試驗。 低壓電源系統電涌保護器的分類（進口產品）分A、B、C、D四種等級：A級，用于低壓架空線路浪涌避雷器。B級，防雷保護等電位連接用雷電流避雷器。C級，用于保護永久性裝置的浪涌避雷器。D級，用在電源插座上的浪涌避雷器。 1.4 電涌保護器的主要技術參數（1）標稱放電電流In和最大放電電流Imax（2）最大持續交流工作電壓VC與啟動電壓（3）限制電壓Ur和電壓保護水平VP （4）響應時間 針對限壓型SPD的參數：（5）漏電流 針對開關型SPD的參數：（6）沖擊電流Iimp （7） 續流 針對信號SPD的參數： （8）插入損耗和 傳輸速率（1）標稱放電電流In和最大放電電流Imax是指明SPD的耐電涌能力的一個參數。流過SPD具有8/20us波形的電流峰值。一般情況Imax=2In。也稱為通流容量。注意：1、標稱和最大的區別。 2、通流容量與其使用壽命的關系，在同數量級雷電流沖擊的情況下，通流容量越大，其壽命越長。 如20KA和10KA的電源SPD在沖擊電流為20KA時，10KA可放電1-2次。20KA可放電10次（2）最大持續交流工作電壓VC與啟動電壓最大持續交流工作電壓是指可以連續施加于SPD上的最大交流有效值電壓。啟動電壓就是SPD的動作電壓，對于MOV來說，就是壓敏電壓，即在1mA電流時MOV上所加載的電壓。兩者之間有一個近似的換算關系。V啟=1.1 2VC其中， V啟 -啟動電壓 VC- -最大持續交流工作電壓 啟動電壓與最大持續交流工作電壓是電源SPD的主要參數。每一種SPD一般只標稱一種。啟動電壓多用于國產SPD，而最大持續交流工作電壓多用于進口SPD。 幾組常用的啟動電壓(v1mA)和與之對應的最大持續交流工作電壓VC對應值啟動電壓(v1mA) 最大持續交流工作電壓VC430V - 275V470V - 300V 510V - 320V 560V - 365V 620V - 385V 680V - 420V 910V - 550V（3）限制電壓Ur和電壓保護水平VP限制電壓Ur:是指雷電流通過SPD時,SPD兩端最高瞬時電壓，是衡量防雷效果好壞的重要標志，對于MOV來說，是SPD的殘壓。電壓保護水平VP:表征SPD限制接線端子間電壓的性能參數，該值應大于限制電壓的最高值，一般指標稱放電電流下的限制電壓。 限制電壓的大小，不僅與SPD的啟動電壓、MOV器件殘壓比等參數有關，還與沖擊電流的大小有關，在標稱限制電壓參數時應注明沖擊電流的大小，沖擊電流一般量級為1KA、1.5KA、3KA等，公安部GA-173標準采用的是3KA沖擊電流來制定限制電壓標準。而國標GB-11032采用的是1.5KA沖擊電流來制定限制電壓的標準。因此，在參看限制電壓參數時，一定要注意其沖擊電流的有無和大小，只有在標有沖擊電流的大小情況下的限制電壓才有意義。 GB-11032 1.5KA 1300V （20KA容量）GA-173 3KA 1500V 2級 1000V 3級 500V 4級限制電壓與啟動電壓、沖擊電流的關系下面是一種SPD啟動電壓，沖擊電流和限制電壓的關系表沖擊雷電流IS啟動電壓510V的MOV啟動電壓560V的MOV1KA 0.9KV1.0KV3KA1.0KV 1.2KV 10KA1.3KV 1.5KV15KA 1.5KV1.7KV（4）響應時間響應時間是指SPD兩端加上的電壓大于等于啟動電壓時，SPD需經過一段時間后才能完全導通，這段時間叫做響應時間。SPD的響應時間與選用的保護元件性質及引線、接線端子等產生的分布參數有關。對于防雷效果來說，響應時間越短，限制電壓越低，SPD的品質越高。以下是幾種常見保護元件的響應時間。 保護元件 響應時間 氣體放電管 、放電間隙 100ns 壓敏電阻 50 ns TVS二極管 1 ns 固體放電管 1 ns針對限壓型SPD的參數：（5）漏電流漏電流是指在無電沖擊的情況下，接在電源回路中的SPD兩端流過的電流。 但，通常用防雷元件測試儀所測試的漏電流是指施加75%的標稱啟動電壓Un時流過SPD的電流。要注意這兩種漏電流的區分。 各種規范（GA173）里漏電流的定義都是指按施加75%的啟動電壓時的漏電流。 漏電流的大小以及變化量是判斷SPD是否劣化的一個重要指標。公安部GA173對避雷器的漏電流大小有如下規定： 并聯型電源避雷器 20uA 串聯型電源避雷器 0.1mA 直流電源避雷器 80uA 變化量的規定是指電源避雷器在進行兩次時間間隔為5分鐘的通流容量測試并在室溫下恢復2小時后，其漏流變化率不得大于200%。針對開關型SPD的參數：（6）沖擊電流Iimp它由電流峰值 Ipeak和電荷量Q確定，用于一級試驗。 采用10/350s的波形測SPD的通流能力。一般開關型SPD沖擊電流Iimp 標稱：Iimp （10/350s）： Ipeak/Q - 50kA/25AS針對開關型SPD的參數：（7） 續流當沖擊放電電流后，由電源系統流入SPD的工頻電流稱為續流。（續流值應在幾千安培，持續時間應小于或等于工頻周波的半周）。 針對信號SPD的參數：（8）插入損耗和傳輸速率插入損耗：由于在傳輸系統中插入一個SPD所引起的損耗。給定頻率時，在被測通道SPD接入線路前后在SPD插入點處測得的功率之比，通常以分貝（dB）來表示。 傳輸速率：是指在滿足一定插入損耗要求的情況下，信號可通過SPD的最高速率。（GA-173規定插入損耗要小于0.5dB）這兩個參數是互相關聯 參數標注時，一般是合在一起標注。 如：傳輸速率30MHZ，插損0.5dB，或插損（30MHZ）0.5dB。如果只標注傳輸速率：則是在0.5dB插損下的傳輸速率。 分離裝置（脫扣裝置）當SPD損壞時，使其與配電系統斷開的一種裝置。如熔絲、空開等。2、電涌保護器的檢測2.1 有關電涌保護器的一些標準介紹2.2 電涌保護器的檢查2.3 電涌保護器的測試 2.1 有關電涌保護器的一些標準介紹 國際標準:IEC61312-3 (TC81防雷)雷電電磁脈沖的防護 第三部分:浪涌保護器的要求IEC61643-1:1998 (TC37避雷器)低壓配電系統的電涌保護器 第一部分:性能要求和實驗方法IEC61643-2:低壓配電系統的電涌保護器 第二部分:選擇與使用原則 IEC60364-5-534（TC64電氣裝置及防雷沖擊保護)建筑物電氣裝置，第5部分：電氣設備的選擇和安裝-隔離、開關和控制設備，第534節：過電壓保護設備 國家標準:GB18802-1-2002 低壓配電系統的電涌保護器 第1部分:性能要求和實驗方法 GB18802-12-2002 低壓配電系統的電涌保護器 第12部分:選擇與使用原則GB50057-94(2000年版) 建筑物防雷設計規范 GB50343-2002 建筑物電子信息系統防雷設計規范 GB11032-89(2002)交流無間隙金屬氧化物避雷器 行業標準:GA173-2002 計算機信息系統保安器YD/T1235-2.2002 通訊局(站)低壓配電系統用電涌保護器測試方法1. QX10-2002 電涌保護器 第一部分:性能要求和試驗方法 SJ/T10348 10349-93 電子元器件詳細規范 浪涌型抑制型壓敏電阻器MYG2MYG3型過壓保護用氧化鋅壓敏電阻器評定水平ESJ/T11280-2002 電子元器件詳細規范 MYS4、MYS5、MYS6、MYS8防雷指示型過電壓保護器評定水平E 2.2電涌保護器的檢查2.2.1 為什么要檢查2.2.2 檢查的依據2.2.3 電涌保護器的檢查內容 2.2.1 為什么要檢查 在現實中存在如下一些問題:1、沒有按有關防雷標準安裝SPD2、安裝不當（包括接線方式、接線線徑要 求、配合要求等）3、SPD已損壞 2.2.2 檢查的依據 依據一些有關SPD選擇與安裝設計要求的規范標準。依據的規范標準有:GB50057-94(2000年版) 建筑物防雷設計規范 GB50343-2002 建筑物電子信息系統防雷設計規范結合一些行業或國家標準如GB50156-2002汽車加油加氣站設計與施工規范YD5068-98移動通信基站防雷與接地設計規范2.2.3 電涌保護器的檢查內容 1、有無電涌保護器2、電涌保護器的安裝是否正確 1、有無電涌保護器 檢查在入戶的電力線和信號線上是否安裝電涌保護器（SPD）主要依據的標準有：GB50343-2002 建筑物電子信息系統防雷設計規范結合一些行業標準如GB50156-2002汽車加油加氣站設計與施工規范YD5068-98 移動通信基站防雷與接地設計規范2、電涌保護器的安裝是否正確 SPD外圍情況（1）檢查SPD所用連接線是否正確連接線的顏色是否符合要求(建議)。連接線的截面是否符合要求。連接線的長度是否符合要求(建議)。依據的標準：GB50343-2004 第6.5.1-3 第6.5.1-1和第5.4.1-5 電源SPD連接線截面的要求應滿足標準GB50343-2004中的表6.5.1的要求連接相線銅導線連接地線銅導線第一級16mm225mm2第二級10mm216mm2第三級6mm210mm2第四級4mm26mm2n 天饋SPD接地線6mm2，信號SPD接地線1.5mm2 顏色：L1 L2 L3 N PE 黃 綠 紅 淺藍或黑 綠/黃天饋SPD接地線6mm2，信號SPD接地線1.5mm2 （2）檢查SPD接線是否牢固 依據的標準：GB50343-2004第6.5.1-2 （3）檢查SPD接線方式是否正確TT系統中“4+0”模式SPD不能安裝在剩余電流保護器的電源側，依據的標準：GB50057-94（2000年版）第6.4.5 低壓配電系統的接地制式IEC規定，接地制式由兩個字母表示，必要時加后續字母第一字母第二字母后續字母配電系統中性線對地關系設備的外露導電部分與地的關系中性線與保護線之間的關系TITNCSC-S直接接地不接地或阻抗接地獨立配電系統接地點的直接接地直接與配電系統的接地點相連中性線N與保護線PE合并為PEN中性線N與保護線PE分開電源測為PEN線從某一點分開為N及PE線TT系統中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的電源側 TT系統中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的負荷側 TT系統中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的電源側 TT系統中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的負荷側 “4+0”保護模式的SPD安裝在TT系統中剩余電流保護器(RCD)的電源側 RA被保護設備RBF1F2RCDSPDIdSPD本身情況（4）檢查SPD是否具有狀態指示器。如有，則需確認狀態指示應與生產廠說明一致。 （5）檢查SPD的限壓元件前端是否有脫離器，并檢查脫離器的狀態是否正常。（6）檢查安裝在配電系統中的SPD的UC值是否符合要求。依據標準是GB50057-94（2000年版）供電系統中SPD最大持續工作電壓UCTT（SPD安裝在剩余電流保護器負荷側）1.55U0TT（SPD安裝在剩余電流保護器電源側）1.15U0IT（SPD安裝在剩余電流保護器負荷側）1.15U0（U0為線間電壓） TN1.15U0 U0為低壓系統相線對中性線的標稱電壓，在220/380V中U0=220V。 （7）檢查電源SPD的通流容量是否符合要求(建議) 。依據標準是GB50343-2004保護分級LPZ0區與LPZ1區交界處LPZ1與LPZ2、LPZ2與LPZ3區交界處直流電源標稱放電電流（kA）第一級標稱放電電流（kA）第二級標稱放電電流（kA）第三級標稱放電電流（kA）第四級標稱放電電流（kA）8/20us10/350us8/20us8/20us8/20us8/20usA級208040201010B級15604020直流配電系統中根據線路長度和工作電壓選用標稱放電電流10kA的適自己的SPD。C級12.55020D級12.55010（8）檢查多級SPD之間的距離是否符合要求。 (建議) 依據標準GB50057-94（2000年版）和GB50343-2004。 開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度大于10m，限壓型SPD之間的線路長度大于5m，若不滿足要求應加裝退耦裝置。2.3電涌保護器的測試2.3.1、為什么要測試2.3.2、測試的內容2.3.3、判別的標準2.3.4、測試的方法2.3.1、為什么要測試電涌保護安裝以后為什么要測試？ 電涌保護器大量采用的氧化鋅壓敏電阻存在著老化問題。 一些電涌保護器在防劣化的措施方面沒有采取措施、措施不全、分離裝置（脫扣裝置）不可靠或失效。即使采取了