源自IEC低壓配電系統(tǒng)的SPD標(biāo)準(zhǔn)
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-L、L-N、L-PE、N-PE,這些連接方式稱為保護(hù)模式,它們與供電系統(tǒng)的接地型式有關(guān)。按GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,供電系統(tǒng)的接地型式可分為:
TN-S系統(tǒng)(三相五線)、TN-C系統(tǒng)(三相四線)TN-C-S系統(tǒng)(由三相四線改為三相五線)、IT系統(tǒng)(三相三線)和TT系統(tǒng)(三相四線,電源有一點(diǎn)與地直接連接,負(fù)荷側(cè)電氣裝置外露可導(dǎo)電部分連接的接地極與電源接地極無(wú)電氣聯(lián)系)。
2.額定電壓Un,是制造廠商對(duì)SPD規(guī)定的電壓值。在低壓配電系統(tǒng)中運(yùn)行電壓(標(biāo)稱電壓)有220VAC、380VAC等,指的是相對(duì)地的電壓值也稱為供電系統(tǒng)的額定電壓,在正常運(yùn)行條件下,在供電終端電壓波動(dòng)值不應(yīng)超過±10%,這些是制造商在規(guī)定Un值時(shí)需考慮的。
在IEC60664--1中定義了實(shí)際工作電壓(Working Voltage):在額定電壓下,可能產(chǎn)生(局部地)在設(shè)備的任何絕緣兩端的最高交流電壓有效值或最高直流電壓值(不考慮瞬態(tài)現(xiàn)象)。
3.最大連續(xù)工作電壓UC,指能持續(xù)加在SPD各種保護(hù)模式間的電壓有效值(直流和交流)。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230/400V三相系統(tǒng)中的SPD時(shí),其接線端的最大連續(xù)工作電壓Uc不應(yīng)小于下列規(guī)定:
TT系統(tǒng)中UC≥1.5 UO;
TN、TT系統(tǒng)中UC≥1.1 UO;
IT系統(tǒng)中UC≥UO;
注1:在TT系統(tǒng)中Uc≥1.1Uo是指SPD安裝在漏電保護(hù)器的電源側(cè);Uc≥1.5Uo是指SPD安裝在漏電保護(hù)器的負(fù)荷側(cè)。
注2:UO是低壓系統(tǒng)相線對(duì)中性線的電壓,在230/400V三相系統(tǒng)中Uo=230V。
對(duì)以MOV(壓敏電阻)為主的箝壓型SPD而言,當(dāng)外部電壓小于UC時(shí),MOV呈現(xiàn)高阻值狀態(tài)。如果SPD因電涌而動(dòng)作,在泄放規(guī)定波形的電涌后,SPD在UC電壓以下時(shí)應(yīng)能切斷來(lái)自電網(wǎng)的工頻對(duì)地短路電流(后續(xù)電流)。這一特性在IEC標(biāo)準(zhǔn)中稱為可自復(fù)性。
上邊提到的UC≥1.5Uo、UC≥1.1Uo、Uc≥Uo等標(biāo)準(zhǔn)引自IEC60364-5-534,從我國(guó)供電系統(tǒng)實(shí)際出發(fā),此值應(yīng)增大一些,有專家認(rèn)為原因是國(guó)外配電變電所接地電阻規(guī)定為1-2Ω,而我國(guó)規(guī)定為4-10Ω,因而在發(fā)生低壓相線接地故障時(shí)另兩相對(duì)地電壓常偏大且由于長(zhǎng)時(shí)間過流很易燒毀SPD。但SPD的UC值定的偏大又會(huì)因產(chǎn)生殘壓較高而影響SPD的防護(hù)效果。也有些專家認(rèn)為,雖然變電所接地電阻較大,但在輸電線路中實(shí)現(xiàn)了多次接地,多次接地的并聯(lián)電阻要低于變電所的接地電阻值,因此UC≥1.1UO即可滿足要求。由于后者分析較接近實(shí)際,在有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)前,仍以IEC標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
4.點(diǎn)火電壓,開關(guān)型SPD火花放電電壓,是在電涌沖擊下開關(guān)型SPD電極間擊穿電壓。
5.殘壓Ures,當(dāng)沖擊電流通過SPD時(shí),在其端子處呈現(xiàn)的電壓峰值。Ures與沖擊電涌通過SPD時(shí)的波形和峰值電流有關(guān)。為表征SPD性能,經(jīng)常使用Ures / Uas =殘壓比這一概念,殘壓比一般應(yīng)小于3,越小則表征著SPD性能指數(shù)越好。
6.箝位電壓Uas,當(dāng)浪涌電壓達(dá)到Uas值時(shí),SPD進(jìn)入箝位狀態(tài)。過去認(rèn)為箝位電壓即標(biāo)稱壓敏電壓,即SPD上通過1mA電流時(shí)在其兩端測(cè)得的電壓。而實(shí)際上通過SPD的電流可能遠(yuǎn)大于測(cè)試電流1mA,這時(shí)不能不考慮SPD兩端已經(jīng)抬高的Ures(殘壓)對(duì)設(shè)備保護(hù)的影響。從壓敏電壓至箝位電壓的時(shí)間比較長(zhǎng),對(duì)MOV而言約為100ns。
7.電壓保護(hù)水平UP(保護(hù)電平),一個(gè)表征SPD限制電壓的特性參數(shù),它可以從一系列的參考值中選取(如0.08、0.09、……1、1.2、1.5、1.8、2……8、10KV等),該值應(yīng)比在SPD端子測(cè)得的最大限制電壓大,與設(shè)備的耐壓一致。Up、Un、Uc之間關(guān)系參見圖1。
8.限制電壓測(cè)量值,當(dāng)一定大小和波形的沖擊電流通過SPD時(shí)在其端子測(cè)得的最大電壓值。
9.短時(shí)過電壓UT,保護(hù)裝置能承受的,持續(xù)短時(shí)間的直流電壓或工頻交流電壓有效值,它比最大連續(xù)工作電壓UC要大。
10.電網(wǎng)短時(shí)過電壓UTOV,電網(wǎng)上某一部件較長(zhǎng)時(shí)間的短時(shí)過電壓,一般稱通斷操作過電壓。UTOV一般等于最大連續(xù)供電系統(tǒng)實(shí)際電壓UCS的1.25到1.732倍。
11.電壓降(百分比):ΔU=[(Uin—Uout)/Uin]×100%
其中Uin指雙口SPD輸入端電壓,
Uout指雙口SPD輸出端電壓,
通過電流為阻性負(fù)載額定電流。
12.最大連續(xù)供電系統(tǒng)電壓UCS,SPD安裝位置上的最大的電壓值,它不是諧波也不是事故狀態(tài)的電壓,而是配電盤上的電壓變及由于負(fù)載和共振影響的電壓值升(降),且直接與額定電壓Un相關(guān)。UCS一般等于Un的1.1倍。
13.額定放電電流In:8/20μs電流波形的峰值,一般用于Ⅱ類SPD試驗(yàn)中不同等級(jí),也可用于Ⅰ、Ⅱ類試驗(yàn)時(shí)的預(yù)試。
14.脈沖電流Iimp:由電流峰值Ipeak和總電荷Q定義(見IEC61312中雷電流參數(shù)表)。用于Ⅰ類SPD的工作制測(cè)試,規(guī)定Iimp的波形為10/350μs,也可稱之為最大沖擊電流。
15.最大放電電流Imax:通過SPD的電流峰值,其大小按Ⅱ類SPD工作制測(cè)試的測(cè)試順序而定,Imax>In,波形為8/20μs。
16.持續(xù)工作電流Ic:當(dāng)對(duì)SPD各種保護(hù)模式加上最大連續(xù)工作電壓Uc時(shí),保護(hù)模式上流過的電流。Ic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。
17.續(xù)流If:當(dāng)SPD放電動(dòng)作剛剛結(jié)束的瞬間,跟著來(lái)的流過其的由電源提供的工頻電流。續(xù)流If與持續(xù)工作電流Ic有很大曲別。
18.額定負(fù)載電流:由電源提供給負(fù)載,流經(jīng)SPD的最大持續(xù)電流有效值(一般指雙口SPD)。
19.額定泄放電流Isn:此值與當(dāng)?shù)乩纂姀?qiáng)度、電源系統(tǒng)型式、有無(wú)下一級(jí)SPD及被保護(hù)設(shè)備對(duì)電涌的敏感程度有關(guān),SPD的Isn決定其尺寸大小和熱容量。
20.泄漏電流:由于絕緣不良而在不應(yīng)通電的路徑上流過的電流。SPD除放電閃隙外,在并聯(lián)接入電網(wǎng)后都會(huì)有微安級(jí)的電流通過,常稱為漏電流。當(dāng)漏電流通過SPD(以MOV為主的)時(shí),會(huì)發(fā)出一定熱量,至使發(fā)生溫漂或退化,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成爆炸,又稱熱崩潰。
21.溫漂:在工作時(shí),SPD產(chǎn)生的工頻能量超過SPD箱體及連接裝置的散熱能力,導(dǎo)致內(nèi)部元件溫度上升,性能下降,最終導(dǎo)致失效。
22.退化:當(dāng)SPD長(zhǎng)時(shí)間工作或處于惡劣工作環(huán)境時(shí),或直接受雷擊電流沖擊而引起其性能下降,原技術(shù)參數(shù)改變。SPD的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮退化在各種環(huán)境中的期限,并采用運(yùn)行測(cè)試和老化性試驗(yàn)方法(參見有關(guān)表格)。
23.響應(yīng)時(shí)間:SPD兩端施加的壓敏電壓到SPD箝位電壓的時(shí)間(注:如6所說(shuō)明的MOV從壓敏電壓到箝位電壓的時(shí)間約為100ns)
24.插入損耗:在特定頻率下,接入電網(wǎng)的 SPD插入損耗是指實(shí)驗(yàn)時(shí)在插入點(diǎn)處接通電源立即出現(xiàn)的,插入SPD之前和以后的電壓的比值。一般用dB表示。
25.兩端口 SPD負(fù)載端耐沖擊能力:雙口SPD能承受的從輸出口引入由被保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生的沖擊的能力。
26.熱穩(wěn)定性:當(dāng)進(jìn)行操作規(guī)定試驗(yàn)引起SPD溫度上升后,對(duì)SPD兩端施加最大持續(xù)工作電壓,在指定環(huán)境溫度下,在一定時(shí)間內(nèi),如果SPD溫度逐漸下降,則說(shuō)明SPD具有良好的穩(wěn)定性。
27.外殼保護(hù)能力(IP代碼):設(shè)備外殼提供的防止與內(nèi)部帶電危險(xiǎn)部分接觸及外部固體物體和水進(jìn)入內(nèi)部的能力。(具體標(biāo)準(zhǔn)見IEC60529)
28.承受短路能力:SPD能承受的可能發(fā)生的短路電流值。
29.過電流保護(hù)裝置:安裝在SPD外部的一種防止當(dāng)SPD不能阻斷工頻短路電流而引起發(fā)熱和損壞的過電流保護(hù)裝置(如熔絲、斷路器)。
30.SPD斷路器:當(dāng)SPD失效時(shí),一個(gè)能把SPD同電路斷開的裝置,它能防止當(dāng)SPD失效時(shí),接地短路故障電流損壞設(shè)備,且應(yīng)能指示SPD失效狀態(tài)。
31.漏流保護(hù)裝置(RCD):一種當(dāng)漏電流或不平衡電流達(dá)到一定值時(shí)便斷開電路接點(diǎn)的機(jī)械開關(guān)或組件,又稱剩余電流保護(hù)器。
32.退耦裝置:當(dāng)對(duì)SPD施加工頻電壓并進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí),一個(gè)阻止沖擊反饋到供電網(wǎng)的裝置。
33.定型試驗(yàn):當(dāng)一個(gè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型后,必須進(jìn)行一系列的試驗(yàn)來(lái)建立本身的性能指標(biāo)及論證是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。之后,只要設(shè)計(jì)及性能不變,則不必重做定型試驗(yàn),而只需做一些相關(guān)試驗(yàn)。
34.例行試驗(yàn):對(duì)每個(gè)SPD或其部件進(jìn)行的檢查其是否符合設(shè)計(jì)要求的試驗(yàn)。
35.接收試驗(yàn):貿(mào)易時(shí),由用戶和制造商協(xié)商同意對(duì)SPD或?qū)τ嗁?gòu)品抽樣進(jìn)行的試
36.沖擊試驗(yàn)分類
36.1.Ⅰ類試驗(yàn):對(duì)樣品進(jìn)行額定放電電流In,1.2/50μs沖擊電壓,最大沖擊電流Iimp的試驗(yàn) (僅對(duì)I類SPD)。
36.2.Ⅱ類試驗(yàn):對(duì)樣品進(jìn)行額定放電電流In,1.2/50μs沖擊電壓和最大放電電流Imax試驗(yàn) (僅對(duì)II類SPD)。
36.3.Ⅲ 類試驗(yàn):對(duì)樣品進(jìn)行混合波(1.2/50μs,8/20μs)試驗(yàn)。
37.1.2/50μs電壓脈沖:一個(gè)電壓脈沖,其波頭時(shí)間(從10%峰值上升到90%峰值的時(shí)間)為1.2μs;半峰值時(shí)間為50μs。
38.8/20μs電流脈沖:一個(gè)電流脈沖,其波頭時(shí)間為8μs,半峰值時(shí)間為20μs。
39.混合波:由發(fā)生器產(chǎn)生的開路電壓波形為1.2/50μs波,短路電流波形為8/20μs電流波。當(dāng)發(fā)生器與SPD相連,SPD上承受的電壓、電流大小及波形由發(fā)生器內(nèi)阻和SPD阻抗決定。開路電壓峰值與短路電流峰值之比為2Ω(相當(dāng)于發(fā)生器虛擬內(nèi)阻Zf)。短路電流用ISC表示,開路電壓用UOC表示。
40.I類試驗(yàn)中單位能量指標(biāo)W/R:電流脈沖Iimp流過1Ω電阻時(shí),電阻上消耗的能量。數(shù)值上等于電流脈沖波形函數(shù)平方的時(shí)間積分,W/R=∫i2dt。
41.SPD最大承受能量Emax:SPD未退化時(shí)能承受的最大能量,又稱SPD的耐沖擊能量。
說(shuō)明:上述參數(shù)及定義主要源自IEC低壓配電系統(tǒng)的SPD標(biāo)準(zhǔn),對(duì)應(yīng)用于信號(hào)或數(shù)據(jù)線的SPD參數(shù)將在以后介紹。
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