電源浪涌保護(hù)器的參數(shù)選擇及線路保護(hù)

浪涌保護(hù)器(Su rge p ro tect ive device, SPD) , 也稱電涌保護(hù)器、避雷器等， 它的作用是保證電子設(shè)備免受浪涌過電壓(雷電過電壓、操作過電壓等) 的破壞， 既不影響設(shè)備的正常工作， 又將浪涌過電壓限制在相應(yīng)設(shè)備的耐壓等級范圍內(nèi)， 目的在于限制瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流， 也是等電位連接的一種方法。

在實(shí)驗(yàn)中， 以電壓波形保持不變， 升高電壓， 每個電壓可以獲得一個擊穿時間， 以電壓為縱軸， 時間為橫軸， 可以畫出伏秒特性， 由此得知， 為了保證SPD 能夠在全時域范圍內(nèi)保護(hù)設(shè)備不受浪涌過電壓的破壞， 它的沖擊伏秒特性必須在用電器沖擊伏秒特性的下方， 這是選擇SPD 的原則， 也是SPD生產(chǎn)廠家必須提供的保證。

1 SPD 的分類， 按使用非線性元件的特性來分

1.1 電壓開關(guān)型SPD

常用的非線性元件有放電間隙、氣體放電管等，它具有大通流容量(標(biāo)稱通流電流和最大通流電流) 的特點(diǎn)， 特別適用于易遭受直接雷擊部位的雷電過電壓保護(hù)(即L PZ0A 區(qū))。

1.2 電壓限制型SPD

常用的非線性元件有氧化鋅壓敏電阻、瞬態(tài)抑制二極管等， 是大量常用的過電壓保護(hù)器， 一般適用于室內(nèi)(即L PZ0B、L PZ1、L PZ2 區(qū))。

1.3 組合型SPD

由電壓開關(guān)型元件和限壓型元件混合使用， 隨著施加的沖擊電壓特性不同， SPD 有時會呈現(xiàn)開關(guān)型SPD 特性， 有時呈現(xiàn)限壓型SPD 特性， 有時同時呈現(xiàn)兩種特性。

2 表征SPD 的主要技術(shù)參數(shù)選擇

2.1 保護(hù)模式

SPD 可連接在L (相線)、N (中性線)、PE (保護(hù)線) 間， 如L 2L、L 2N、L 2PE、N 2PE, 這些連接方式與供電系統(tǒng)的接地型式有關(guān)。

2.2 最大持續(xù)工作電壓Uc

可能持續(xù)加于SPD 兩端的最大方均根電壓或直流電壓， 其值等于SPD 本身的額定電壓。

IEC6036452534 中提出， 在TT 系統(tǒng)中， 當(dāng)SPD 設(shè)在漏電流保護(hù)器(RCD) 的電源側(cè)時， U c≥1.1U o; 當(dāng)SPD 設(shè)在漏電流保護(hù)器的負(fù)荷側(cè)時， U c≥1.5U o.

在TN 系統(tǒng)和IT 系統(tǒng)中， U c≥1.1U o.U c 的選擇要考慮到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的水平波動及用戶用電的具體情況， 不是一味取大值為好， 因?yàn)閁 c 取大， 整個壓敏器件啟動電壓也高， 浪涌電壓將對設(shè)備產(chǎn)生危害。國際標(biāo)準(zhǔn)有一系列的優(yōu)選值， 與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)水平有關(guān)。

2.3 雷電通流量Imax

一般在L PZ0 與L PZ1 區(qū)交界處選用10/350u s波形、每相通流量≥10KA 的SPD 安裝， 在L PZ1 與L PZ2 區(qū)交界處選用8/2 0u s 波形， 每相通流量≥5KA 的SPD 安裝。由于10/350u s 波形的能量比8/20u s 的大20 倍， 其電流相應(yīng)大5 倍， 如果要用8/20u s 波形的SPD 代替， 其雷電通流量相應(yīng)要大5倍。

2.4 保護(hù)水平Up

該值應(yīng)比在SPD 端子測得的最大限制電壓大，與設(shè)備的耐壓Uw 一致(1.2U p ≤Uw ) , 可以從一系列的參考值中選取(如0108、0109、……1、1.2、1.5、1.8、2、……8、10KV 等)。目前國標(biāo)當(dāng)中較好的U p有800V、900V.

2.5 漏電流

并聯(lián)型SPD 要求漏電流≤30uA (公安部要求≤20uA ) , 串聯(lián)型SPD 要求漏電流≤01.mA.

2.6 啟動電壓Uas

過去認(rèn)為啟動電壓即標(biāo)稱壓敏電壓， 實(shí)際上通過SPD 的電流可能遠(yuǎn)大于測試電流1mA , 這時不能不考慮已經(jīng)抬高的殘壓對設(shè)備保護(hù)的影響。從壓敏電壓到啟動電壓的時間(即SPD 的響應(yīng)時間) 比較長， 約為100n s.啟動電壓越高則殘壓也越高， 越低則壓敏電阻易老化。其值不應(yīng)大于被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平。

2.7 殘壓Ures

是真正加在被保護(hù)設(shè)備端口的電壓。殘壓越低越好， 應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備耐沖擊過電壓額定值。見表1:

表1 220/380V 三相系統(tǒng)各種設(shè)備耐沖擊過電壓額定值Uw

2.8 標(biāo)稱放電電流In

用來劃分SPD 等級， 具有8/20u s 或10/350u s 模擬雷電流沖擊波的放電電流。Imax= 2~ 3 In。

2.9 持續(xù)工作電流Ic

在最大持續(xù)工作電壓U c 下保護(hù)模式上流過的電流， 實(shí)際上是各保護(hù)元件及與其并聯(lián)的內(nèi)部輔助電路流過的電流之和。為避免過電流保護(hù)設(shè)備或其它保護(hù)設(shè)備(如RCD) 不必要動作， Ic 值的選擇非常有用。在正常狀態(tài)下， Ic 應(yīng)不會造成任何人身安全危害(非直接接觸) 或設(shè)備故障(如RCD)。一般情況下對RCD, Ic 應(yīng)小于額定殘壓電流值( I△n) 的1/3.