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浪涌保护器 (SPD)

来自电气装置应用(设计)指南

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浪涌保护器(SPD)用于电源网络、电话网络、以及通信和自动控制总线。

浪涌保护器(SPD)是电气装置保护系统的一个部件。

此设备在要保护的负载的电源电路上并联(参见图表 J17)。它还可以用于各级电源网络。


图表 J17.jpg


图表 J17: 并联保护系统的原理


原理 浪涌保护器用来限制大气产生的瞬态过电压,并将电流波导入到大地,以便将此过电压的幅值限制到合理的数值,确保其不会给电气装置以及电开关装置和控制装置带来危险。

浪涌保护器可以消除过电压:

  • 在共模下:在相和中性线或地之间;
  • 在差模下:在相和中性线之间。

如果过电压超过操作阈值,浪涌保护器会:

  • 在共模下将能量传导到大地;
  • 在差模下将能量分配到其它带电导体。

三种浪涌保护器:

  • 第一类浪涌保护器

建议第一类浪涌保护器用于采用雷电防护系统或者网状笼保护的服务行业和工业建筑。

它可以保护电气装置免受直接雷击。它可以释放在产生雷击以后从大地导体返回到网络导体中的电流。

第一类浪涌保护器的特征用一个10/350 μs电流波来描述。

  • 第二类浪涌保护器

第二类浪涌保护器是所有低压电气装置的主保护系统。它安装在每个配电盘中,可以防止过电压在电气装置内传播,并保护负载。

第二类浪涌保护器的特征用一个8/20 μs电流波来描述。

  • 第三类浪涌保护器

这些浪涌保护器的放电容量较低。因此,它们必须作为第二类浪涌保护器的补充设备,并安装在敏感负载附近。第三类 浪涌保护器的特征用电压波(1.2/50 μs)和电流波(8/20 μs)的一个组合来描述。

  • 浪涌保护器规范定义


  直接雷击 间接雷击
IEC 61643-1 第一等级测试 第二等级测试 第三等级测试
IEC 61643-11/2007 第1类 : 图表 JT1.jpg 第2类 :  图表 JT2.jpg 第3类 :  图表 JT3.jpg
EN/IEC 61643-11 第1类 第2类 第3类
原 VDE 0675v B C D
测试波的类型 10/350 8/20 1.2/50 + 8/20

注释 1: 目前还有 图表 JT1.jpg   +  图表 JT2.jpg 浪涌保护器 (或 第一类 + 第二类 SPD), c它将防止负载受直接和间接雷击的功能结合起来。
注释 2: 在 图表 JT2.jpg 浪涌保护器中有些也可定义为 图表 JT3.jpg.

图表 J18: 浪涌保护器标准定义


浪涌保护器的特征

国际标准IEC 61643-1 第1.0版(03/2011)定义了与低压配电系统相连的浪涌保护器的特征和测试(参见图表 J19)。


图表 J19.jpg


图表 J19: 带有变阻器的浪涌保护器的时间/电流特征


  • 公共特征

  - Uc: 最大连续操作电压
这是触发浪涌保护器 功能的交流或直流电压阈值。根据额定电压以及系统接地布局来选择此数值。
  - Up: 电压保护等级(在In条件下)
这是处于有效状态的浪涌保护器端子上的最大电压。当流经浪涌保护器的电流等于In时,就会达到此电压。选择的电压保护等级必须低于负载的过电压耐受容量(参见保护系统的构成)。如果出现雷击,那么浪涌保护器端子上的电压一般会低于Up。
  - In: 标称放电电流
这是浪涌保护器能够放电15次的8/20 μs波形的最大电流值。

  • 第一类浪涌保护器

  - Iimp: 冲击电流
这是浪涌保护器能够放电5次的10/350 μs 波形的最大电流值。
  - Ifi: 自动熄灭跟随电流

只适用于火花隙技术。

这是浪涌保护器在出现闪络后能够自己断开的电流(50 Hz)。此电流必须始终高于安装点的预期短路电流。

  • 第二类浪涌保护器

  - Imax: 最大放电电流
这是浪涌保护器能够放电一次的8/20 μs波形的最大电流值。

  • 第三类浪涌保护器

  - Uoc: 在第三类(第3等级)测试过程中采用的电压。


主要应用

  • 低压浪涌保护器

此术语所涉及的设备包括从技术和使用角度相差很大的设备。低压浪涌保护器是模块式的,便于安装在低压配电盘内。

另外还有为满足电源插座要求而设计的浪涌保护器,不过这些设备的放电容量较低。

  • 用于通信网络的浪涌保护器

这些设备保护电话网络、交换网络以及自动控制网络(总线)免受外部(雷电)以及电源网络内部(污染设备、开关装置操作等)所产生的过电压的影响。

这些浪涌保护器也安装在RJ11、RJ45等连接器或集成到负载中。