1、目錄1、引言 12、 建筑物入口處SPD選擇的新要求 13、 建筑物入口處SPD的主要技術(shù)參數(shù) 23. 1、建筑物入口處 SPD的電壓類參數(shù) 33.1.1、建筑物入口處SPD的電壓保護(hù)水平（Up）的選擇33.1.2 、最大持續(xù)運(yùn)行電壓 Uc43.1.3、Up和Uc的關(guān)系53.2、建筑物入口處 SPD的電流類參數(shù) 63.2.1 、建筑物入口處雷電流估算 63.2.2、建筑物入口處 SPD的電流類參數(shù) 73.3、建筑物入口處SPD的時間類參數(shù)74、雷電波形分析及不同波形的能量差別 75、 能量配合 95.1 、自感解耦（靜態(tài)伏安特性配合） 95.2、電壓開關(guān)型 SPD間的配合105.3、 限壓型S

2、PD間的能量配合1.15.4、 電壓開關(guān)型和限壓型 SPD間的配合116、 結(jié)束語12參考文獻(xiàn) 13建筑物入口處電源SPD勺選擇南京信息工程大學(xué) 周春林 210044【摘要】依照國標(biāo)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范、IEC及IEEE的最新規(guī)范提出了建筑物入戶處的SP選擇的一些能量配合問題及選擇方法。并 結(jié)合國標(biāo)GB50057 IEC及IEEE最新標(biāo)準(zhǔn)，介紹了最新的能量配合技 術(shù)。【關(guān)鍵詞 】浪涌保護(hù) 能量配合 電壓保護(hù)水平 自感解耦1、引言隨著國標(biāo)GB5005 94（2000年版）的全面實(shí)施，同時IEC、IEEE等陸續(xù)對一 些規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)做了修改和補(bǔ)充。 這些使我們對建筑物內(nèi)電子系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器

3、的 設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和幫助。SPD（Surge Protective Device 的簡稱）作為防雷系統(tǒng)的一個重要部分， 在建筑物防感應(yīng)雷部分尤其重要， 是為了限制過電壓通過線路引入建筑物 ，并順 利地把過電流泄放入大地，從而保護(hù)建筑物內(nèi)的設(shè)備。2、建筑物入口處SPD選擇的新要求“按照 IEC61312-1 防雷區(qū)的概念，每一條電氣線路穿過兩個防雷區(qū)交界處時，需要安裝浪涌保護(hù)器SPD這些浪涌保護(hù)器必須充分將能量分配好，以便在 各個SPD之間能根據(jù)它們各自的能量耐受能力獲得一個合理的承載值分配。并 有效地將原始雷電威脅值減小至被保護(hù)設(shè)備的浪涌耐受能力范圍內(nèi)。 ”同樣 IEC60364-5-5-34

4、對浪涌保護(hù)器選擇的要求規(guī)定：“SPD的最大連續(xù)工作電壓Uc 應(yīng)大于SPD端子間的實(shí)際最大連續(xù)電壓”。IEC/TC64/1226/FDIS（2002-01-25）標(biāo)準(zhǔn) IEC60364-5-53，ED.3 : Revision of Clause534： Devision for protection against overvoltage勺 Amendment 1 中對安 裝SPD的一些新要求見表一。從表中可以看出，在新規(guī)范中TN-S既可以采用4+ 0的保護(hù)模式也可以采用3 + 1保護(hù)模式。（4+0保護(hù)模式：當(dāng)中性線N與保護(hù) 線EP沒有連接時，每一相線L與保護(hù)線PE之間連接SPD中性線N與保護(hù)

5、線 PE之間連接一個SPD及為CT1的連接形式。3+1保護(hù)模式：每一相線L與中 性線N之間連接SPD中性線N與保護(hù)線PE之間連接一個間隙型 SPD及為 CT2的連接形式）表一，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安裝浪涌保護(hù)在以下各線之間安裝SPDSPD安裝處的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)TTTN-CTN-S有中性線引出IT無中性線引出IT按以下形式連接按以下形式連接按以下形式連接CT1CT2CT1CT2CT1CT2每根相線與中性之間01NA01010每根相線與PE線之間1NANA1NA1NA1中性線與PE線之間11NA1111NA每根相線與PEN線之間NANA1NANANANANA各相線之間00000000注：1必須；NA 適用；0非

6、強(qiáng)制性的，可附加選用3、建筑物入口處 SPD的主要技術(shù)參數(shù)目前，由于國內(nèi)國際有關(guān)SPD勺設(shè)計(jì)規(guī)范在應(yīng)用時一些細(xì)節(jié)未具體化，在國內(nèi)SPD勺市場管理不夠規(guī)范。當(dāng)選用SPD產(chǎn)品時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對SPD勺主要技術(shù)參 數(shù)有深刻的了解。這樣才能選出符合要求的產(chǎn)品，正確地選用 SPD從而設(shè)計(jì)出 一個好的SPD裝方案。3.1、建筑物入口處SPD勺電壓類參數(shù)電壓類參數(shù)：電壓保護(hù)水平Up最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc3.1.1、建筑物入口處SPD的電壓保護(hù)水平（Up）的選擇標(biāo)準(zhǔn)IEC364-5-564 3有條文（53423.1 ）明確規(guī)定：“按沖擊耐受電壓類別來選擇電壓保護(hù)水平，不論是如何高的過電壓，對SP雎?lián)癜惭b時其Up不

7、應(yīng)大于 表二中的U類2.5kV。對表一中的CT2連接形式（3+1保護(hù)模式的連接形式），此 規(guī)定同樣適應(yīng)于相線與PE線之間的總的電壓保護(hù)水平。表二,220/380V三相系統(tǒng)各種設(shè)備耐沖擊過電壓額定值設(shè)備的位置電源處的設(shè)備配電線路和最后分支線的設(shè)備用電設(shè)備特殊需要保護(hù)的設(shè)備耐沖擊過電壓類別類川類n類I類耐沖擊電壓額定值（kV）642.51.5注：I類-需要將瞬態(tài)過電壓限制到特定水平的設(shè)備。U類一家用電器、手提工具和類似負(fù)載。川類一如配電盤，斷路器、包括電纜、母線、分線盒、開關(guān)、插座的布線 系統(tǒng)，以及應(yīng)用于工業(yè)的設(shè)備和永久接至固定裝置的固定安裝的電動機(jī)等。 IV類一如電氣計(jì)量儀表、一次性過流保護(hù)設(shè)備

8、、波紋控制設(shè)備。電壓保護(hù)水平Up：用來表征SPD艮制其端子上電壓的特性的一個參數(shù)，是 從一張推薦值表中選取。此參數(shù)應(yīng)大于所測到的各個限制電壓中的最大值， GB5005第6.4.4條對建筑物入口處SPD勺電壓保護(hù)水平的要求：“在建筑物進(jìn)線 處和其它防雷區(qū)界面處的最大電涌電壓，即電涌保護(hù)器的最大箝壓加上其兩端引 線的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一 致；在不同界面上各電涌保護(hù)器還應(yīng)與其相應(yīng)的能量承受能力相一致。”只有在無法得到設(shè)備的耐沖擊電壓時，系統(tǒng)的設(shè)備耐壓水平才按表二選用，由圖一及表二可知建筑物入口處SPD勺浪涌電流波形近似10/350us，選擇限壓型SPD殘壓

9、還沒有達(dá)到 保護(hù)水平，將標(biāo)稱放電 電流In下的殘壓向下 靠一個優(yōu)選值，才能作 為限壓型SP啲Up值。標(biāo)準(zhǔn)IEC6164312: 2002低壓SP第12部分：低壓配電系統(tǒng) 的SPD選擇與應(yīng)用 原則也有類似的規(guī) 定：既要考慮被保護(hù)設(shè) 備的沖擊耐受水平，LIL2L3PENUp愈低愈好，也要考慮到SP啲Uc（連續(xù)工作電壓）、Ut（系統(tǒng)的暫時過電壓）、SPD 的劣化效應(yīng)及其與其它級SPD間的協(xié)調(diào)能力都必須接受上述IEC60364-5-5-34 要求的限制3.1.2、最大持續(xù)運(yùn)行電壓 Uc最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc：反映持續(xù)加在SPD各種保護(hù)模式間的最大方均根電壓 或直流電壓，即允許持久地施加在 SPD5端的最

10、大交流電壓。而對Uc不應(yīng)低于低 壓線路中可能出現(xiàn)的最大連續(xù)工頻電壓。選擇 220/380V三相中的SPD寸，其接線 端的最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc應(yīng)符合下列規(guī)定：TT系統(tǒng)Uc至少應(yīng)為1.55UO； TN系統(tǒng) 中Uo至少應(yīng)為1.15Uo； IT系統(tǒng)的Uc應(yīng)等于線電壓Uo （ Uo是低壓系統(tǒng)相線對中性 線的電壓，在220/380V三相系統(tǒng)中Uo=220V 。3.1.3、Up和Uc的關(guān)系對于Up和uc的關(guān)系與選擇那種類型的SPD是無關(guān)的，只限制瞬態(tài)過電壓，由 于通過SP啲時間極短，其通過的能量也有限，然而電網(wǎng)異常、故障是由電網(wǎng)自身 運(yùn)行引起，雖然其幅值比瞬態(tài)過電壓低，但持續(xù)時間比瞬態(tài)過電壓長（幾個周期 波

11、到幾秒，甚至更長），所以能量大。對 M0等限壓型SPD M0輕則加速老化， 重則過熱直到損壞、短路、爆炸。對間隙電壓開關(guān)型SPD雖無明顯的老化問題， 但是如在TOV（暫態(tài)過電壓）下?lián)舸覔舸┖蟛荒茏詣酉ɑ。瑫?dǎo)致爆炸。 所以選用SPD勺最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc過低是不安全的，過高則SPD暫態(tài)下的動作 電壓臺高，保護(hù)效果就變差。對ZnC變阻器SP而言，Up/Uc有相應(yīng)的關(guān)系，且是 變量，隨SPD勺直徑增大（標(biāo)稱放電電流In也隨之增大），其范圍為Up/Uc= 3.3 4.6，即使4.6 對應(yīng)的 In 為20kA，Up= 275X 4.6 = 1265V。對230/400V系統(tǒng)而言仍 然是滿足要求的

12、。由表四及圖二可說明。表四兩種結(jié)構(gòu)原理SP啲優(yōu)缺比較、特性 類型、響應(yīng)時間通流能力動作平穩(wěn)性動作分散性續(xù)流電壓保護(hù)水平Up泄流電流老化間隙較慢（100ns）limp50Ka(10/350 卩 S)突變大很大高基本沒有不明顯MOV較快（25ns）In Wma這時MOW定E會被損壞，同時前面的開關(guān)型SP地?zé)o法2口 酹工正常響應(yīng)圖七，壓敏電阻受到5.2、電壓開關(guān)型SPD間的配合當(dāng)無浪涌時電壓開關(guān)型SPD1現(xiàn)高祖狀態(tài)，一旦響應(yīng)電壓浪涌時，其阻抗就 突變?yōu)榈椭怠Ψ烹婇g隙之間的配合，必須使用動態(tài)工作特性；在放電間隙2放電后，借助與去耦元件來實(shí)現(xiàn)配合，為確定去耦元件所需的尺寸，可用短路來代 替放電間隙2,

13、而為了使放電間隙1放電，去耦元件兩端的動態(tài)壓降必須高于放電lkA (10/圖八，不同負(fù)載情況下，去耦元件電感值的確定間隙1的動作電（見圖八）。如果用電感作去耦元件，必須考慮電流波形，特別是di/dt。當(dāng)用電阻作去耦 元件時，浪涌電流峰值決定了去耦元件所需的阻值。 在選擇期間的脈沖額定參數(shù) 適應(yīng)考慮浪涌電流在電阻上的壓降，放電間隙 1放電之后，將各個元件的靜態(tài)伏 安特性用來分配全部的能量。5.3、限壓型SPD間的能量配合在不用去耦元件的情況下，兩個SPD間的能量配合可根據(jù)相關(guān)電流范圍及其靜態(tài)伏安特性來實(shí)現(xiàn)能量配合。但是此方案對電流波形不是很敏感，如果用電感作為去耦元件，如圖九則必須考慮 浪涌電流

14、波形。對具有長半值時間 的波形（如10/350卩S）電感的去 耦效果并不十分有效，如果可能用 電阻作去耦元件（或電纜的固有電 阻）來實(shí)現(xiàn)能量配合也是很實(shí)用的。但是就限壓型SPD勺配合，還U Uref=430VM0VLIMOV2Uref430V圖九，兩個SPD限壓型的基本組臺得注意一點(diǎn)，必須設(shè)法將浪涌電流通過各自的 SPD電流波的寬度與入侵電流是 不會被明顯縮短。這就要求在設(shè)計(jì)時把這一點(diǎn)考慮進(jìn)去。5.4、電壓開關(guān)型和限壓型 SPD間的配合如5.1、自感解耦（靜態(tài)伏安特性配合）實(shí)現(xiàn)了配合，這只取決于：（1） MOV的特性；（2）入侵的浪涌的上升速率及幅值；（3）去耦元件的性質(zhì)（如電感或電SFD1電

15、壓開關(guān)型SG圖十，兩個SPD （限壓型電壓開關(guān)型）間能量配合阻）。圖十所示出了這一配合 方案的基本電路圖。當(dāng)用電 感作去耦元件時，必須考慮 浪涌電流的上升時間及峰 值。di/dt越大，去耦所需的 電感越小。必須考慮兩種基本情 況：（1）放電間隙不出現(xiàn)火去耦元件15 RHMQVpIeL 出Ur(lBk)=430V酬(=Em)=550J花放電（“盲點(diǎn)”）：此時全部的浪涌電流流過 MOV，MOV必須按這一浪涌電流的能量來確定其規(guī)格容量。（2）放電間隙出現(xiàn)火花放電：放電間隙的放電改變 了施加于下游MOV的浪涌波形，在MOV中流過的電流的持續(xù)時間大大減小了，l.ol2.0 I圏十一隨雷電瀟增加，電厘開關(guān)

16、型SPD （SG）與限壓型SPD （MOV）組合的內(nèi)部能量分布當(dāng)使用低殘壓的放電間 隙時，后續(xù)MOV的Uc 的選擇對其于放電間隙 的配合來說不是很重要。（如圖一）然而，去耦元件值必 需確定，在低壓電力系統(tǒng) 中，設(shè)計(jì)去耦元件時，是 將短路作為最壞、最苛刻的情況來考慮 （見圖八、）。但對配合來說，就不是很恰 當(dāng)?shù)摹Ｓ谩柏?fù)載側(cè)電壓”為最壞情況進(jìn)行去耦元件的設(shè)計(jì)更為實(shí)際。放電間隙下 游的SPD通常是由MOV或MOV竄以間隙構(gòu)成的。這類SPD其殘壓在任何情 況下都比額定電源電壓的峰值高，額定電源電壓的峰值相當(dāng)于這些SPD的可能最低殘壓。因此，該峰值電壓就取為反向電壓的最小可能值。 采用短路情況下而 不是

17、“反向電壓”情況下的電流來進(jìn)行設(shè)計(jì)，將導(dǎo)致去耦元件規(guī)格尺寸過大。圖 八分別示出了對于各種不同的下游負(fù)載（個別為SPD，使放電間隙SG火花放電所需的電感數(shù)值。6、結(jié)束語設(shè)計(jì)方案時，要合理地選擇建筑物入口處的浪涌保護(hù)器，就必須依照 IEC 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及國標(biāo)GB50057、IEEE系列標(biāo)準(zhǔn)最新要求來實(shí)現(xiàn)。在本文通過介紹 SPD的一些參數(shù)，依據(jù)此類參數(shù)來選擇建筑物入口處的SPD由于能量配合在整個系統(tǒng)中作為多極 SPD保護(hù)系統(tǒng)的核心，作為能量的控制和分配關(guān)鍵。還重點(diǎn) 介紹了幾種能量配合的幾種方法。13參考文獻(xiàn)：1、宋洪衛(wèi) 建筑物入戶處第一級 SPD 的性能介紹及保護(hù)模式的探討中國雷電與保護(hù) 2003年第

18、 2期2、IEC61312-3 雷電磁脈沖的防護(hù)第三部分：浪涌保護(hù)器的要求1996-103、張南法喻軍關(guān)于SPD在應(yīng)用中幾個問題的探討防雷世界2004年第三 期4、俞勤潮 電源電涌保護(hù)器的選擇 防雷世界 2004年第三期5、孟憲忠 建筑物入口處SPD的選擇 中國電子商情防雷技術(shù)2003年1月總 第 355 期6、陳澤同 鄭捷曾 淺談防雷器級間配合中的幾個問題 中國電子商情防雷技 術(shù) 2004年 4 月總第 417期7、 防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編 北京華云克雷雷電防護(hù)工程技術(shù)有限責(zé)任公司、 北京 市避雷裝置安全檢測中心、中國氣象局專利事務(wù)所合編 20018、 國際防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編廣東省防雷中心、廣州

19、市防雷減災(zāi)辦公室編 譯 20019、陳渭民 雷電原理 氣象出版社 200310、蘇邦禮 雷電與避雷工程 中山大學(xué)出版社 1996張小青 建筑物內(nèi)電子設(shè)備的防雷保護(hù) 電子工業(yè)出版 2000 目錄1. 總論 錯誤！未定義書簽。1.1 項(xiàng)目概況 錯 誤！未定義書簽。1.2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性 錯誤！未定義書簽。1.3 可行性研究工作依據(jù) 錯誤！未定義書簽。1.4 可行性研究報告的編制原則 錯誤！未定義書簽。1.5 可行性研究報告內(nèi)容概要 錯誤！未定義書簽。1.6 建議引進(jìn)設(shè)備清單 錯誤！未定義書簽。1.7 結(jié)論及建議 錯誤！未定義書簽。1.8 項(xiàng)目主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總 錯誤！未定義書簽。2. 市場需求

20、預(yù)測與競爭能力分析 錯誤！未定義書簽。2.1 概述 錯 誤！未定義書簽。2.2 廣西區(qū)內(nèi)市場 錯 誤！未定義書簽。2.3 主要目標(biāo)市場分析 錯誤！未定義書簽。2.4 廣東省水泥市場分析 錯誤！未定義書簽。2.5 競爭能力分析 錯 誤！未定義書簽。2.6 市場分析結(jié)論 錯 誤！未定義書簽。3. 建設(shè)條件與廠址選擇 錯誤！未定義書簽。3.1 原、燃材料 錯 誤！未定義書簽。3.2 交通運(yùn)輸 錯 誤！未定義書簽。3.3 供電電源 錯 誤！未定義書簽。3.4 水源 錯 誤！未定義書簽。3.5 廠址條件 錯 誤！未定義書簽。4. 工程技術(shù)方案 錯誤！未定義書簽。4.1 原燃料與配料設(shè)計(jì) 錯 誤！未定義書

21、簽。4.2 石灰石礦山 錯 誤！未定義書簽。4.3 生產(chǎn)工藝 錯 誤！未定義書簽。4.4 總圖運(yùn)輸 錯 誤！未定義書簽。4.5 電氣及生產(chǎn)過程自動化 錯 誤！未定義書簽。4.6 給水排水 錯 誤！未定義書簽。4.7 通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié) 錯 誤！未定義書簽。4.8 建筑結(jié)構(gòu) 錯 誤！未定義書簽。5. 節(jié)約與合理利用能源 錯誤！未定義書簽。5.1 主要能耗指標(biāo) 錯 誤！未定義書簽。5.2 主要節(jié)能措施 錯 誤！未定義書簽。6. 環(huán)境污染防治與治理 錯誤！未定義書簽。6.1 建設(shè)場地 錯 誤！未定義書簽。6.2 工程概述、主要污染源和主要污染物 錯誤！未定義書簽。6.3 設(shè)計(jì)采用的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 錯 誤！未定義書簽。6.4 控制污染的方案 錯 誤！未定義書簽。6.5 環(huán)境管理機(jī)構(gòu)及監(jiān)測機(jī)構(gòu) 錯 誤！未定義書簽。6.6 環(huán)境影響分析