電涌保護器的檢測.doc

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(shù)參數(shù) 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(tài)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(zhì)或元器件的電阻非線性特性，來限制瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流，以達到保護用電設(shè)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(guān)型非線性電阻的伏安特性 常用的非線性元件開關(guān)型:放電間隙、放電管限壓型:壓敏電阻（閥片Sic、ZnO、MOV）、瞬態(tài)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(shè)備高通濾波（用于高頻信號） 低通濾波（電源系統(tǒng)）1.3 電涌保護器的分類按性質(zhì)分類：開關(guān)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(lián)SPD）LiLiLLiLoMOVMOV1MOV2PEPEPEPETT系統(tǒng)中采用“4+0”保護模式接線方式 RAL3L1L2被保護設(shè)備N故障電流RBF1F2TT系統(tǒng)中采用“3+1”保護模式接線方式 RA被保護設(shè)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(biāo)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(biāo)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(tǒng)電涌保護器的分類（進口產(chǎn)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(shù)參數(shù)（1）標(biāo)稱放電電流In和最大放電電流Imax（2）最大持續(xù)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(yīng)時間 針對限壓型SPD的參數(shù)：（5）漏電流 針對開關(guān)型SPD的參數(shù)：（6）沖擊電流Iimp （7） 續(xù)流 針對信號SPD的參數(shù)： （8）插入損耗和 傳輸速率（1）標(biāo)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(shù)。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(biāo)稱和最大的區(qū)別。 2、通流容量與其使用壽命的關(guān)系，在同數(shù)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(xù)交流工作電壓VC與啟動電壓最大持續(xù)交流工作電壓是指可以連續(xù)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(guān)系。V啟=1.1 2VC其中， V啟 -啟動電壓 VC- -最大持續(xù)交流工作電壓 啟動電壓與最大持續(xù)交流工作電壓是電源SPD的主要參數(shù)。每一種SPD一般只標(biāo)稱一種。啟動電壓多用于國產(chǎn)SPD，而最大持續(xù)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(yīng)的最大持續(xù)交流工作電壓VC對應(yīng)值啟動電壓(v1mA) 最大持續(xù)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(biāo)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(shù)，該值應(yīng)大于限制電壓的最高值，一般指標(biāo)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(shù)有關(guān)，還與沖擊電流的大小有關(guān)，在標(biāo)稱限制電壓參數(shù)時應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)采用的是3KA沖擊電流來制定限制電壓標(biāo)準(zhǔn)。而國標(biāo)GB-11032采用的是1.5KA沖擊電流來制定限制電壓的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在參看限制電壓參數(shù)時，一定要注意其沖擊電流的有無和大小，只有在標(biāo)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(guān)系下面是一種SPD啟動電壓，沖擊電流和限制電壓的關(guān)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(yīng)時間響應(yīng)時間是指SPD兩端加上的電壓大于等于啟動電壓時，SPD需經(jīng)過一段時間后才能完全導(dǎo)通，這段時間叫做響應(yīng)時間。SPD的響應(yīng)時間與選用的保護元件性質(zhì)及引線、接線端子等產(chǎn)生的分布參數(shù)有關(guān)。對于防雷效果來說，響應(yīng)時間越短，限制電壓越低，SPD的品質(zhì)越高。以下是幾種常見保護元件的響應(yīng)時間。 保護元件 響應(yīng)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(shù)：（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(biāo)稱啟動電壓Un時流過SPD的電流。要注意這兩種漏電流的區(qū)分。 各種規(guī)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(biāo)。公安部GA173對避雷器的漏電流大小有如下規(guī)定： 并聯(lián)型電源避雷器 20uA 串聯(lián)型電源避雷器 0.1mA 直流電源避雷器 80uA 變化量的規(guī)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(fù)2小時后，其漏流變化率不得大于200%。針對開關(guān)型SPD的參數(shù)：（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(guān)型SPD沖擊電流Iimp 標(biāo)稱：Iimp （10/350s）： Ipeak/Q - 50kA/25AS針對開關(guān)型SPD的參數(shù)：（7） 續(xù)流當(dāng)沖擊放電電流后，由電源系統(tǒng)流入SPD的工頻電流稱為續(xù)流。（續(xù)流值應(yīng)在幾千安培，持續(xù)時間應(yīng)小于或等于工頻周波的半周）。 針對信號SPD的參數(shù)：（8）插入損耗和傳輸速率插入損耗：由于在傳輸系統(tǒng)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(guī)定插入損耗要小于0.5dB）這兩個參數(shù)是互相關(guān)聯(lián) 參數(shù)標(biāo)注時，一般是合在一起標(biāo)注。 如：傳輸速率30MHZ，插損0.5dB，或插損（30MHZ）0.5dB。如果只標(biāo)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(dāng)SPD損壞時，使其與配電系統(tǒng)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(guān)電涌保護器的一些標(biāo)準(zhǔn)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(guān)電涌保護器的一些標(biāo)準(zhǔn)介紹 國際標(biāo)準(zhǔn):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(tǒng)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(tǒng)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(shè)備的選擇和安裝-隔離、開關(guān)和控制設(shè)備，第534節(jié)：過電壓保護設(shè)備 國家標(biāo)準(zhǔn):GB18802-1-2002 低壓配電系統(tǒng)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(tǒng)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(shè)計規(guī)范 GB50343-2002 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范 GB11032-89(2002)交流無間隙金屬氧化物避雷器 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):GA173-2002 計算機信息系統(tǒng)保安器YD/T1235-2.2002 通訊局(站)低壓配電系統(tǒng)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(guī)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(guī)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(jù)2.2.3 電涌保護器的檢查內(nèi)容 2.2.1 為什么要檢查 在現(xiàn)實中存在如下一些問題:1、沒有按有關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)安裝SPD2、安裝不當(dāng)（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(jù) 依據(jù)一些有關(guān)SPD選擇與安裝設(shè)計要求的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有:GB50057-94(2000年版) 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范 GB50343-2002 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范結(jié)合一些行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)如GB50156-2002汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范YD5068-98移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范2.2.3 電涌保護器的檢查內(nèi)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(jù)的標(biāo)準(zhǔn)有：GB50343-2002 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范結(jié)合一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如GB50156-2002汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范YD5068-98 移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)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(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：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(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)GB50343-2004中的表6.5.1的要求連接相線銅導(dǎo)線連接地線銅導(dǎo)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(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：GB50343-2004第6.5.1-2 （3）檢查SPD接線方式是否正確TT系統(tǒng)中“4+0”模式SPD不能安裝在剩余電流保護器的電源側(cè)，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：GB50057-94（2000年版）第6.4.5 低壓配電系統(tǒng)的接地制式IEC規(guī)定，接地制式由兩個字母表示，必要時加后續(xù)字母第一字母第二字母后續(xù)字母配電系統(tǒng)中性線對地關(guān)系設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與地的關(guān)系中性線與保護線之間的關(guān)系TITNCSC-S直接接地不接地或阻抗接地獨立配電系統(tǒng)接地點的直接接地直接與配電系統(tǒng)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(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的電源側(cè) TT系統(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的負荷側(cè) TT系統(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的電源側(cè) TT系統(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的負荷側(cè) “4+0”保護模式的SPD安裝在TT系統(tǒng)中剩余電流保護器(RCD)的電源側(cè) RA被保護設(shè)備RBF1F2RCDSPDIdSPD本身情況（4）檢查SPD是否具有狀態(tài)指示器。如有，則需確認狀態(tài)指示應(yīng)與生產(chǎn)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(tài)是否正常。（6）檢查安裝在配電系統(tǒng)中的SPD的UC值是否符合要求。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是GB50057-94（2000年版）供電系統(tǒng)中SPD最大持續(xù)工作電壓UCTT（SPD安裝在剩余電流保護器負荷側(cè)）1.55U0TT（SPD安裝在剩余電流保護器電源側(cè)）1.15U0IT（SPD安裝在剩余電流保護器負荷側(cè)）1.15U0（U0為線間電壓） TN1.15U0 U0為低壓系統(tǒng)相線對中性線的標(biāo)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(jù)標(biāo)準(zhǔn)是GB50343-2004保護分級LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)交界處LPZ1與LPZ2、LPZ2與LPZ3區(qū)交界處直流電源標(biāo)稱放電電流（kA）第一級標(biāo)稱放電電流（kA）第二級標(biāo)稱放電電流（kA）第三級標(biāo)稱放電電流（kA）第四級標(biāo)稱放電電流（kA）8/20us10/350us8/20us8/20us8/20us8/20usA級208040201010B級15604020直流配電系統(tǒng)中根據(jù)線路長度和工作電壓選用標(biāo)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(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB50057-94（2000年版）和GB50343-2004。 開關(guān)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(yīng)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(nèi)容2.3.3、判別的標(biāo)準(zhǔn)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