交流電氣裝置過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)要求和限制措施46677

1、交流電氣裝置過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)文章摘要：交流電氣裝置過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)要求及限制措施，SPD設(shè)置及接地線設(shè)計(jì)1.1過(guò)電壓概述表1 -1低壓系統(tǒng)過(guò)電壓類(lèi)別大氣過(guò)電壓直擊雷過(guò)電壓感應(yīng)雷擊過(guò)電壓雷電波侵入過(guò)電壓電容器組操作容性負(fù)載過(guò)電壓空載長(zhǎng)線路空載變壓器操作過(guò)電壓電抗器操作感性負(fù)載過(guò)電壓電動(dòng)機(jī)真空斷路器諧振引起的過(guò)電壓工頻過(guò)電壓并列或解列過(guò)電壓負(fù)載的投入和切除IT系統(tǒng)發(fā)生接地故障引起對(duì)地電壓升高TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)中性線開(kāi)路引起對(duì)地電壓升高上5低壓系統(tǒng)相導(dǎo)體和中性導(dǎo)體間的短路時(shí)中性線對(duì)地電壓升高L4弘低壓系統(tǒng)故障相的接地故障電壓不超過(guò)50V，非故障相對(duì)地電壓升高高壓系統(tǒng)接地故障電壓竄入低壓側(cè) （高壓為

2、接地系統(tǒng)，變電所內(nèi)一個(gè)接地系統(tǒng)）。當(dāng)切斷時(shí)間大于 5s時(shí)，允許的工頻過(guò)電壓 U0+250V ;當(dāng)切斷時(shí)間小于或等于 5s時(shí)，允許的工頻過(guò)電壓 U0+1200V。1.2耐沖擊類(lèi)別（過(guò)電壓類(lèi)別）的劃分耐沖擊類(lèi)別（過(guò)電壓類(lèi)別）劃分的目耐沖擊類(lèi)別標(biāo)識(shí)數(shù)字越高，表明設(shè)備的耐沖擊性能越高，可供選擇的抑制過(guò)電壓的方法越多。耐沖擊類(lèi)別這一概念適用于直接從電源線上接電的設(shè)備。耐沖擊類(lèi)別是根據(jù)對(duì)設(shè)備預(yù)期不間斷供電和能承受的事故后果來(lái)區(qū)分設(shè)備適用性的不同等級(jí)。 通過(guò)對(duì)設(shè)備耐沖擊水平的選擇， 使整 個(gè)電氣裝置達(dá)到絕緣配合，將故障的危害性降低到允許的水平，以提 供一個(gè)抑制過(guò)電壓的基礎(chǔ)。2.耐沖擊類(lèi)別（過(guò)電壓類(lèi)別）說(shuō)明I

3、類(lèi)耐沖擊設(shè)備是打算和建筑物固定電氣裝置相連的設(shè)備。保護(hù)措施應(yīng)在此設(shè)備之外，既可固定在電氣裝置內(nèi)也可固定在電氣裝置和 此設(shè)備之間，以限制瞬態(tài)過(guò)電壓在規(guī)定的水平。II類(lèi)耐沖擊設(shè)備是和建筑物固定電氣裝置相連的設(shè)備。注：此類(lèi)設(shè)備舉例：家用電器、便攜式工具以及類(lèi)似負(fù)荷。皿類(lèi)耐沖擊設(shè)備是固定電氣裝置的組成部分和其他預(yù)期具有較高適用性類(lèi)別的設(shè)備。注：此類(lèi)設(shè)備舉例：固定電氣裝置的配電盤(pán)、斷路器、布線系統(tǒng), 包括電纜、母線、接線盒、開(kāi)關(guān)、插座），工業(yè)用設(shè)備以及某些其他 設(shè)備，如和固定電氣裝置永久相連的固定式電機(jī)。IV類(lèi)耐沖擊設(shè)備是用于建筑物電氣裝置主配電盤(pán)來(lái)電側(cè)電源進(jìn) 線端或其附近的設(shè)備。注：此類(lèi)設(shè)備舉例：電氣

4、測(cè)量?jī)x表、一次過(guò)電流保護(hù)電器以及濾 波器。1.3過(guò)電壓抑制的配置需裝設(shè)電涌保護(hù)器時(shí)，應(yīng)符合下列各條：1自身抑制在電氣裝置全部由低壓地下系統(tǒng)而不含架空線供電的情況下，依據(jù)表1 -2所規(guī)定的設(shè)備耐沖擊電壓值便足夠了，而不需要附加的大 氣過(guò)電壓保護(hù)。在電氣裝置由低壓架空線供電或含有低壓架空線供電的情況下， 且外界環(huán)境影響為AQ1 （雷暴日數(shù)25日/年）時(shí)，不需要附加的大 氣過(guò)電壓保護(hù)。2.保護(hù)抑制一、電氣裝置由架空線或含有架空線的線路供電， 且當(dāng)?shù)乩纂娀?動(dòng)符合外界環(huán)境影響條件 AQ2 （雷暴日數(shù)25日/年）時(shí)，應(yīng)裝設(shè)大 氣過(guò)電壓保護(hù)。保護(hù)裝置的保護(hù)水平不應(yīng)高于表 2列出的II類(lèi)過(guò)電壓 水平二、在一

5、、條件下，建筑物電氣裝置的大氣過(guò)電壓保護(hù)可采取以下措施：按照IEC60364-5-534 （過(guò)電壓保護(hù)電器）安裝具有II類(lèi)保護(hù)水平的電涌保護(hù)器。或通過(guò)其他方法提供至少等效的電壓衰減量。表1 -2要求的設(shè)備額定耐沖擊電壓值電氣裝置標(biāo)稱(chēng)電壓*要求的耐沖擊電壓值VkV電氣裝置電源配電裝置和木帶中性點(diǎn)有特殊保護(hù)的三相系進(jìn)線端的設(shè)備級(jí)電路的設(shè)備用電器具的設(shè)備統(tǒng)單相系統(tǒng)（耐沖擊類(lèi)別（耐沖擊類(lèi)別（耐沖擊類(lèi)別H ）（耐沖擊類(lèi)別I）IV)山）12024042.51.50.8230/400277/48642.51.50400/698642.50100012864*根據(jù) IEC60038 : 1983三、在架空線上

6、使用保護(hù)抑制的導(dǎo)則對(duì)過(guò)電壓水平的保護(hù)抑制可通過(guò)在電氣裝置中直接安裝電涌保 護(hù)器，或在架空線上安裝電涌保護(hù)器來(lái)獲得。例如，可以采取以下措 施：a）如果是架空供配電網(wǎng)，應(yīng)在電網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)，尤其在每個(gè)長(zhǎng)度超過(guò)500m的線路末端建立過(guò)電壓保護(hù)。沿供配電線路每隔500m就應(yīng) 安裝過(guò)電壓保護(hù)器件。過(guò)電壓保護(hù)器件之間的距離應(yīng)小于1000m。b）如果供配電網(wǎng)中部分為架空線路，部分為地下線路，在架空 電網(wǎng)應(yīng)按照上述a）進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，并應(yīng)在從架空線至地下電纜的 轉(zhuǎn)換點(diǎn)進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。c）在TT配電網(wǎng)供電的電氣裝置中，在由自動(dòng)切斷電源為間接 接觸提供保護(hù)的地方，要為相導(dǎo)體和中性導(dǎo)體提供過(guò)電壓保護(hù)器件。 在供電網(wǎng)的中性

7、導(dǎo)體直接接地的地方，不必為中性導(dǎo)體安裝過(guò)電壓保 護(hù)器件。d）在TN配電網(wǎng)供電的電氣裝置中，在由自動(dòng)切斷電源為間接 接觸提供保護(hù)的地方，連接到相導(dǎo)體的過(guò)電壓保護(hù)器件的接地導(dǎo)體和 PEN導(dǎo)體相連或和PE導(dǎo)體相連。1.4建筑物電氣裝置中電涌保護(hù)器（SPD）的選擇和安裝1.4.1電涌保護(hù)器（SPD）的接線應(yīng)在電氣裝置的電源進(jìn)線端或其附近設(shè)電涌保護(hù)器（SPD），至少應(yīng)在下面各點(diǎn)之間裝設(shè)：1當(dāng)在電氣裝置電源進(jìn)線端或其附近，中性線和PE （保護(hù)線）直接連接，或沒(méi)有中性線時(shí)：接在每一相線和接地端子或總保護(hù)線之間，取其路徑最短者；注：在IT系統(tǒng)，中性線和PE線之間接了阻抗，不能認(rèn)為二者 是直通的。2當(dāng)在電氣裝置

8、的電源進(jìn)線端或其附近， 中性線和PE （保護(hù)線） 不直接相連時(shí)：接線形式1:接在每一相線和接地端子或總保護(hù)線之間，和接在 中性線和接地端子或總保護(hù)線之間，取其路徑最短者；或接線形式2:接在每一相線和中性線之間和接在中性線和總保護(hù) 端子或總保護(hù)線之間，取其路徑最短者。1.4.2電涌保護(hù)器（SPD）的選擇1.電涌保護(hù)器（SPD）的電壓保護(hù)水平（UP）電涌保護(hù)器必需能承受預(yù)期通過(guò)它們的雷電流， 并應(yīng)符合以下兩 個(gè)附加要求：通過(guò)電涌時(shí)的最大鉗壓，有能力熄滅在雷電流通過(guò)后產(chǎn) 生的工頻續(xù)流。在建筑物進(jìn)線處和其它防雷保護(hù)區(qū)界面處的最大電涌電壓，即電涌保護(hù)器的最大鉗壓加上其兩端引線的感應(yīng)電壓應(yīng)和所屬系統(tǒng)的基

9、本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。為使最大電涌電壓足夠低，其兩端的引線應(yīng)做到最短。TLTN/JT4引出中迪 臬疣電麗保護(hù)皋的漿設(shè)L2criLJ丘帖L5si 1 SI1 一hh- i r .根梶需要可熾殳L1L2L3LPE接集撇式1根m可燔設(shè)| m2糧摘需娶可熔役在不同界面上的各電涌保護(hù)器還應(yīng)和其相應(yīng)的能量承受能力相一致。若用一套電涌保護(hù)器（SPD）達(dá)不到所要求的保護(hù)電壓水平時(shí)， 應(yīng)采用附加的配合協(xié)調(diào)的電涌保護(hù)器 （SPD），以確保達(dá)到要求的保 護(hù)水平。2選擇電涌保護(hù)器（SPD）持續(xù)運(yùn)行電壓（UC）一、按圖1 1接線的TT系統(tǒng)中，UC不應(yīng)小于1.55U0。二、 按圖1 2和圖1 3接線

10、的TN和TT系統(tǒng)中，UC不應(yīng)小 于 1.15U0。三、按圖1 4接線的IT系統(tǒng)中UC不應(yīng)小于1.15U （U為線間 電壓）。li ,=J一u.1片*D nnT*D nHI注：U0是低壓系統(tǒng)相線對(duì)中性線的標(biāo)稱(chēng)電壓，在 220/380V三 相系統(tǒng)中，U0 = 220V。1裝置的電壓；2配電盤(pán)；3總接地端或總接地連接帶；4 電涌保護(hù)器（SPD） ; 5 電涌保護(hù)器的接地連接，5a或5b ; 6 需要保護(hù)的設(shè)備；7-剩余電流保護(hù)器，應(yīng)考慮通雷電流的能力； F -保護(hù)電涌保護(hù)器推薦的熔絲、斷路器或剩余電流保護(hù)器； RA -本 裝置的接地電阻；RB 供電系統(tǒng)的接地電阻1裝置的電壓；2配電盤(pán)；3總接地端或總

11、接地連接帶；4 電涌保護(hù)器（SPD） ； 5 電涌保護(hù)器的接地連接，5a或5b ； 6 需要保護(hù)的設(shè)備；7 PE和N線的連接帶；F 保護(hù)電涌保護(hù)器推薦 的熔絲、斷路器或剩余電流保護(hù)器；RA-本裝置的接地電阻；RB 供電系統(tǒng)的接地電阻圖1 2TN系統(tǒng)中的電涌保護(hù)器注：當(dāng)采用TN C S或TN S系統(tǒng)時(shí)，在N和PE線連接處 電涌保護(hù)器用三個(gè)，在其以后N和PE線分開(kāi)處安裝電涌保護(hù)器時(shí)用 四個(gè)，即在N和PE線間增加一個(gè)，類(lèi)似于圖1 1圖1 3TT系統(tǒng)中電涌保護(hù)器安裝在剩余電流保護(hù)器的電源側(cè)1裝置的電壓；2配電盤(pán)；3總接地端或總接地連接帶；4 電涌保護(hù)器（SPD） ; 4a 電涌保護(hù)器或放電間隙；5 電

12、涌保護(hù) 器的接地連接，5a或5b； 6需要保護(hù)的設(shè)備；7剩余電流保護(hù)器， 可位于母線的上方或下方；F-保護(hù)電涌保護(hù)器推薦的熔絲、斷路器 或剩余電流保護(hù)器；RA 本裝置的接地電阻；RB 供電系統(tǒng)的接地 電阻注：當(dāng)電源變壓器高壓側(cè)碰外殼短路產(chǎn)生的過(guò)電壓加于4a設(shè)備時(shí)不應(yīng)動(dòng)作。在高壓系統(tǒng)采用低電阻接地和供電變壓器外殼、低壓系統(tǒng)中性點(diǎn)合用同一接地裝置以及切斷短路的時(shí)間小于或等于5s時(shí)，該過(guò)電壓可按1200V考慮。圖1 4IT系統(tǒng)中電涌保護(hù)器安裝在剩余電流保護(hù)器的負(fù)何側(cè)1裝置的電壓；2配電盤(pán)；3總接地端或總接地連接帶；4 電涌保護(hù)器（SPD） ； 5 電涌保護(hù)器的接地連接，5a或5b ； 6 需要保護(hù)的

13、設(shè)備；7 -剩余電流保護(hù)器；F-保護(hù)電涌保護(hù)器推薦的 熔絲、斷路器或剩余電流保護(hù)器；RA-本裝置的接地電阻；RB-供 電系統(tǒng)的接地電阻3選擇電涌保護(hù)器（SPD ）標(biāo)稱(chēng)放電電流（In）和沖擊電流（limp）在LPZOA或LPZOB區(qū)和LPZ1區(qū)交界處，在從室外引來(lái)的線路 上安裝SPD，應(yīng)選用符合I級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的產(chǎn)品。應(yīng)通過(guò)SPD的10/350卩s雷電流幅值。當(dāng)線路有屏蔽時(shí)，通過(guò) 每個(gè)SPD的雷電流可按上述確定的雷電流的 30%考慮。SPD宜靠 近屏蔽線路末端安裝。以上述得出的雷電流作為Ipeak來(lái)選用SPD。當(dāng)按上述要求選用配電線路上的 SPD時(shí)，其標(biāo)稱(chēng)放電電流In不 宜小于15kA。若第一級(jí)SP

14、D的電壓保護(hù)水平加上其兩端引線的感應(yīng)電壓保護(hù) 不了該配電盤(pán)內(nèi)的設(shè)備，應(yīng)在該盤(pán)內(nèi)安裝第二級(jí)SPD，其標(biāo)稱(chēng)放電電流不宜小于8/20卩s5kA。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備沿線路距安裝的 SPD不大于10m時(shí)，若該SPD 的電壓保護(hù)水平加上其兩端引線的感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水 平的80%，般情況在被保護(hù)設(shè)備處可不裝 SPD。在考慮被保護(hù)設(shè)備的耐壓水平時(shí)宜按其值的 80 %考慮。在一般情況下，當(dāng)在線路上多處安裝 SPD且無(wú)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí)，電 壓開(kāi)關(guān)型SPD和限壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于10m，限壓 型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于5m。4選擇電涌保護(hù)器（SPD）耐受的預(yù)期短路電流電涌保護(hù)器（SPD ）耐受短路電流

15、（當(dāng)電涌保護(hù)器（SPD）失效 時(shí)產(chǎn)生）和和之相連接的過(guò)電流保護(hù)器（設(shè)置于內(nèi)部或外部）一起承 受等于和大于安裝處預(yù)期產(chǎn)生的最大短路電流， 選擇時(shí)要考慮到電涌 保護(hù)器（SPD ）制造廠規(guī)定應(yīng)具備的最大過(guò)電流保護(hù)器。此外，制造廠所規(guī)定電涌保護(hù)器（SPD）的額定阻斷續(xù)流電流值 不應(yīng)小于安裝處的預(yù)期短路電流值。在TT系統(tǒng)或TN系統(tǒng)中，接于中性線和PE線之間的電涌保護(hù) 器（SPD）動(dòng)作（例如火花間隙放電）后流過(guò)工頻續(xù)流，電涌保護(hù)器（SPD ）額定續(xù)流電流值應(yīng)大于或等于 100A。在IT系統(tǒng)中，接于中性線和PE線之間的電涌保護(hù)器（SPD） 的額定續(xù)流電流值和接在相線和中性線之間的電涌保護(hù)器（SPD）是相同的

16、。4.防止電涌保護(hù)器（SPD）失效的后果和過(guò)電流保護(hù)防止電涌保護(hù)器（SPD ）短路的保護(hù)是采用過(guò)電流保護(hù)器，應(yīng)當(dāng) 根據(jù)電涌保護(hù)器（SPD）產(chǎn)品手冊(cè)中推薦的過(guò)電流保護(hù)器的最大額定 值選擇。如果過(guò)電流保護(hù)器的額定值小于或等于推薦用的過(guò)電流保護(hù)器 的最大額定值，則可省去過(guò)電流保護(hù)器。重點(diǎn)是要保證供電的連續(xù)性還是保證保護(hù)的連續(xù)性取決于在電 涌保護(hù)器（SPD）故障時(shí)，斷開(kāi)電涌保護(hù)器（SPD ）的過(guò)電流保護(hù)器 所安裝的位置。在所有情況下，應(yīng)當(dāng)明確設(shè)置的保護(hù)器間的區(qū)別：若過(guò)電流保護(hù)器安裝在電涌保護(hù)器 （SPD）的回路中，貝何保 證供電的連續(xù)性，但再發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，無(wú)論是電氣裝置或是設(shè)備都得 不到保護(hù)（見(jiàn)圖1

17、5）。這些過(guò)電流保護(hù)器可以是設(shè)于內(nèi)部的電涌 保護(hù)器（SPD ）脫離器。SPT-見(jiàn)涌保護(hù)轉(zhuǎn)3M）圖1 5重點(diǎn)保證供電連續(xù)性-若過(guò)電流保護(hù)器接入設(shè)有電涌保護(hù)器 （SPD ）保護(hù)電路的電氣 裝置進(jìn)線前端，則電涌保護(hù)器（SPD ）故障時(shí)可導(dǎo)致供電中斷，要等 到更換電涌保護(hù)器（SPD ）后才能恢復(fù)供電（見(jiàn)圖1 6）。為了提高在同一時(shí)間內(nèi)供電連續(xù)性和保護(hù)連續(xù)的概率和可靠性， 允許使用圖1 7所示的接線方式。圖1 6重點(diǎn)保證保護(hù)連續(xù)性圖1 -7供電連續(xù)性和保護(hù)連續(xù)性的結(jié)合這種情況是將兩個(gè)相同的電涌保護(hù)器（SPD1和SPD2 ）分別接 到兩個(gè)相同的保護(hù)器（PD1和PD2）。當(dāng)一個(gè)電涌保護(hù)器（SPD1） 發(fā)生故

18、障，不會(huì)影響另一電涌保護(hù)器（如 SPD2 ）工作，并且將使其 本身的保護(hù)器動(dòng)作（如PD1 ）。這種方式將顯著提高供電連續(xù)性和 保護(hù)連續(xù)性的概率。6間接接觸防護(hù)間接接觸防護(hù)即使當(dāng)電涌保護(hù)器 （SPD）故障時(shí)，對(duì)所有電氣裝 置的保護(hù)也應(yīng)保持有效。當(dāng)采用自動(dòng)切斷供電時(shí)：在TT系統(tǒng)中可采用下述a）或者b）實(shí)現(xiàn)間接接觸防護(hù)：1）將電涌保護(hù)器（SPD）安裝在剩余電流保護(hù)器（RCD）的負(fù) 荷側(cè)；2）將電涌保護(hù)器（SPD）安裝在剩余電流保護(hù)器（RCD ）的 電源側(cè)，由于接在中性線和PE線之間的電涌保護(hù)器（SPD） 也可能發(fā)生故障，因此，在TN系統(tǒng)中，一般可在電涌保護(hù) 器（SPD）的電源側(cè)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)器實(shí)現(xiàn)間接接觸防護(hù)；a）根根據(jù)接線形式2來(lái)安裝電涌保