防雷级别划分级选型及漏电保护器配合问题

交流浪涌保护器（防雷器）选型表前言：浪涌保护器选型需满足防雷标准验收要求及产品实际防护需求!选型依据标准：GB50057-2010建筑物防雷设计规范GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范IEC61312雷电电磁脉冲的防护浪涌保护器选型目录：一、浪涌保护器一二三级、BCD级、T1级T2级的含义；二、浪涌保护器最大持续工作电压Uc的选择；三、浪涌保护器通流容量/放电电流limp,lmax,ln的的选择；四、浪涌保护器后备保护熔断器及接线线径的选择；五、SCB浪涌专用后备保护器介绍六、浪涌保护器保护模式（2P,23P,4P,3+NPE,1+NPE）的选择以及接线图参考;七、浪涌保护器保护水平Up的选择；八、遥信报警接口（干接点）说明九、通用复合型浪涌保护器资料（轻松选型，验收无忧，防护效果更优秀）；一、浪涌保护器一二三级、BCD级、T1级T2级的含义1、一级电源防雷器，按国标都是指的是T1试验的浪涌保护器2、二级电源防雷器，按国标指的是T2试验40kA的浪涌保护器3、三级电源防雷器，一般指的是20kA的浪涌保护器4、B级浪涌保护器，包含T1试验的浪涌保护器及T2试验60kA及以上通流量的浪涌保 护器5、C级浪涌保护器，指的是T2试验最大通流量40kA的浪涌保护器6、D级浪涌保护器，指的是T2试验最大通流量20kA的浪涌保护器7、T1级指的是T1试验等级，测试波形为10/350ps，参数用冲击电流Iimp标识.T2级指的是T2试验等级，测试波形为8/20ps，参数用最大放电电流Imax和标称放 电电流In标识。二、浪涌保护器最大持续工作电压Uc的选择电涌保护器的最大持续运行电压不应小于表J.1.1所规定的最小值；在电涌保护器安装处 的供电电压偏差超过所规定的10%以及谐波使电压幅值加大的情况下，应根据具体情况对 限压型电涌保护器提高表J.1.1所规定的最大持续运行电压最小值。康电濡保护器虫决晋系虢特征蔚鹿求的最尢持燥运打电圧莊小值电湎保护富配也网络的卷笛轩征TN-S果婕引出中牲线 的【T希編无申性如引 出的“掘申悝践间1.15 LT,不适胡L15UC1.15兮一棚喪与PE.找 Hl.lSVp不置用1 佻问V松问电压m中性銀占PE 察问奉适闻U异不适用毎-腮査与F辭竝问不适間不适用不适用不适用注：】标右的僅是取除丁挞坏沟仙;兄* P斤段不镒计及巧唏宙丸诵瑕曲2啊是惟匿条就枷战对中性找的梓杵电貳，即拍牡压 W V.3比圭垄于按現行固宜拆准世低压配屯系能的也揃保护跻鬪Z 第1部井：性陡要就租戛验方;-UJl8SO2.标堆貨討怕关就驶的社涌保护罟产姑.安迅防雷提供多种不同最大持续工作电压浪涌保护器供选择，比如最大持续工作电压：150VAC、275VAC、385VAC、420VAC、460VAC、510VAC、550VAC、750VAC 等 等。在国内常规的单相/三相系统中建议选择Uc275V385V的产品。其他一些特殊应用场景比 如480VAC，690VAC等系统需要配置其他电压产品。三、浪涌保护器通流容量/放电电流(limp,lmax,ln)的的选择配电系统按标准要求应采用分级配置，第一级保护应能承受绝大部分雷电流，第二级配置 泄放残余的雷电流，限制设备端的残余电压，同时与第一级保护配合。浪涌保护器一般为并联式安装，不受系统的功率影响，可参考下图的按安装位置的多级防雷概念来配置：多级防雷如下图所示：tr p ；i E i i i - - r -jMl_ _=丄SPD1E 111 *i n1 : i;:I111SPQiS：电源第一级防护：根据国标要求：在电源引入的总配电箱处应装设I级试验的电涌保护器。电涌保护器的电 压保护水平值应小于或等于2.5 kV。每一保护模式的冲击电流值limp,当无法确定时，冲 击电流应取等于或大于12.5 kA。所以第一级浪涌保护器需选用T1试验（10/350ps测试波形）参数的产品，冲击电流 limpni2.5kA 即可。推荐接线线径：L/N （10mm2）； PE （16mm2）推荐后备保护熔断器额定电流值：100125A电源第二级防护：第二级选用T2试验（8/20ps测试波形）参数的产品，最大通流容量（Imax）： 40100kA, 标称通流容量（In）： 2050kA均可。推荐接线线径：L/N2.5mm2； PE6mm2推荐后备保护开关额定电流值：3260A电源第三级防护：第三级一般为单相电源浪涌保护器，第三级选用T2试验（8/20ps测试波形）参数的产品， 最大通流容量（Imax） 20kA，标称通流容量（In）,最大持续工作电压275VAC,保护水平 Up:1.2kV。接线线径：L/N2.5mm2； PE6mm2推荐后备保护开关额定电流值：16A空开电源第四级防护：第四级电源防雷防护一般选用电源防雷插座，对设备起到精细保护。1四、浪涌保护器后备保护熔断器及堰线线径的选择推荐接级线径及后备保护熔断器僅第-级阴雷A-L/N-BD 系列AM-10/350 系列T1试验(10/350 4s)推荐按线线径：L/NlOEi.PEIGm2推存幷备探护器额疋屯流值；lOOlGOA第二级防雷AM40系列T2试验(3/20)ial抓荐接线L/N-2. Sum2 h PE : 6nunJ推荐斤备慄护器薇宦电额姮:3063AAMG0系列AM30系列惟疙搖线线径；L/N:6mm1, PE: lOram?推荐后备保护器额定电流值；63125AAM 100系列AM120系列推荷搔线线径；L/NlLOmPEllGm2推荐后备保护器额定电流值:63125A第三级防雷AM20系列推存按线线径：L/N2. 5mn2, PE: Bunn2推特斥备保护器领定卩流愷：ir25A注：浪涌保护器后备保护开关F2需不大于线路开关F1额定电流值。当F1小于浪涌保护器最大后备保护熔断器电流值时，可不安装F2。F1及F2位置示意图可参考第六项接线图。五、SCB浪涌专用后备保护器介绍适用范围：该产品和浪涌保护器配套使用,串联于浪涌保护器前端线路，作为浪涌保护器后备保护 开关。当浪涌保护器故障时，将浪涌保护器从电网脱离开，防止浪涌保护器故障造成供电系 统故障。性能特点：*能够耐受与SPD相对应的limp或Imax而不断开，协助SPD正常工作。*可切断幅值最高达100KA的 高短路电流，保护SPD免受TOV损坏。 *可在极短的时间内切断3A以上的低短电流，阻止SPD起火。*残压低，相应的SPD保护水平UP更低，设备可以得到更好的保护。六、浪涌保护器保护模式(2P, 3P, 4P, 3+NPE, 1+NPE)的选择以及接线图参考。保护模式代码对照表保护片式LI, L2, L3, N-PE：(4PJL1 L2.L3MPEt(3+-NPE)L, N PE；t2P)L hl, N PEt1+MP)L1.L2. L3PE(3P)ABCDEA代表浪涌保护器由四个压敏电阻模块组成，适用于TN-S系统；B代表浪涌保护器由三个压敏电阻模块及一个放电间隙模块构成，三个压敏电阻模块并在 相线与中性线之间，放点间隙模块并在中性线与地线之间，适用于TT系统.C代表浪涌保护器由二个压敏电阻模块构成，适用于单相TN供电系统D代表浪涌保护器由一个压敏电阻模块及一个放点间隙模块构成，适用于单相TT供电系 统E代表浪涌保护器由三个压敏电阻模块构成，三个压敏电阻并在相线与地线之间，适用于IT 系统及TN-C系统接线方式参考(以AM40结构为例)：r.FrarSiinFITfcrf；U LIi P cJ ED*JnnuxMiuUUnns-jRLIFE0L-n .KWWIF-TT-JHLILJnLmunuuPE七、浪涌保护器保护水平Up的选择为了保护负载免受大气过电压的危害，必须考虑以下参数：电涌保护器的电压保护水平Up应为：Up（浪涌保护器） Uw （负载）根据IEC60364-4和GB50057-2010,建筑物内220/380V配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值分为4类：电源业的施也鱼路和讹肩用电垃备紳姝带要限护的谡备分支鳗曙的徴备討冲奋电压嵬别in类U粪1类财冲击电压额恚恆UTlkV）643. SL5建：1 1类一會有电子屯曙的俄备、如计算机.有业子餐序控制的毀备：a nft-如求用电屡和类僦負荷；a皿类一如配址盘，撕谿專，电括扳尊、暑践*分塡當、开关.插座尊固定装豐的奉復系 轨 塚及蛊用于工业的设备和永丸提至固定盐邑的圄定安冥的电閒机等的一些英他设备； 4貫奘一如电吒忖査仪隶.亠次线垃就保护设备、痣滾進.一般选型时:总进线柜一级防雷器Up2.5kV，后级配电柜二级防雷器Up1.8kV,机房等环境末级防雷Up1.2kV即可满足标准验收及设备使用需求。八、遥信报警接口（干接点）说明（不同产品存在差异）浪涌保护器需远端告警时，依据告警系统的不同，可选择开路告警端口或短路告警端口，当浪涌保护器出现损坏，可以输出常开或常闭的报警信号。电涌保护器与漏电保护器配合使用问题的探讨：低压配电系统中，电涌保护器与漏电保护器的使用越来越频繁，随之产生的问题也越 来越突出。当雷雨天气来临时，许多带漏电保护功能的大小断路器经常出现跳闸现象，在 加装了电涌保护器后，依然如此。因此很多人认为电涌保护器没起到作用，防雷厂家因此 蒙受了许多不白之冤。本文主要通过借鉴前人的经验，从实验出发，结合各种理论知识， 对电涌保护器与漏电保护器的基本结构及原理进行分析，寻求电涌保护器与漏电保护器配 合使用的解决方案。l 、导言随着电力行业的不断发展，以及人们对用电安全的越来越重视，低压配电系统中相应的 电路保护装置使用得越来越多，其中就包括电涌保护器与漏电保护器。相对于电涌保护器， 漏电保护器的使用更为广泛。现在包括住宅或企事业单位等建筑物的配电箱内基本都安装了 漏电保护器。随着漏电保护器的使用，由于雷电产生的一些问题也随之而来，在雷电来临时，很多漏电保护器纷纷跳闸，尤其是电源线采用架空引入的情况。而很多现场断电的影响是很大的，比如企业如果断电（尤其是重工企业） ，对其生产将造成重大影响;比如无人值守的基站， 如果断电影响也比较大;即算是家庭，如果家人在外时断电，冰箱内的食品也将臭掉。于是，企业和无人值守的基站开始认识到防雷的重要性，对现场进行防雷改造，从接地到电涌 保护器等全套防雷系统弄好后，很多情况下，由于设计防雷系统的公司对漏电保护器跳闸问题 认识不到位，造成的结果是做了防雷后，遇到雷雨天气，漏电保护器依旧跳闸。本文将通过对 电涌保护器和漏电保护器的原理结构进行分析， 详细解释漏电保护器跳闸问题，并提出相应 的解决方案建议。2、电涌保护器工作原理 电涌保护器，也叫电涌保护器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全 防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压 时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。电涌保护器一般分为电压开关型与限压型，电压开关型特征是: 无电涌出现时为高阻抗 当出现电压电涌时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、气体放电管等做电压开关型电涌保护 器的组件。具有不连续的电压、电流特性。限压型特征是: 无电涌出现时为高阻抗，随着电 涌电流和电压的增加，阻抗连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极管做限压型电涌保护器 组件。具有连续的电压、电流特性。实际应用中，放电间隙与压敏电阻在电涌保护器中应用得 比较多。放电间隙与压敏电阻在冲击电压下的波形图如下:图 1 放电间隙的冲击放电电压波形图放电间隙的冲击放电电压波形图无CH1无无无M Pos: 714)djui*:爆头值K I ; : &80V压敏电阻的冲击放电电压波形图 从两种器件的冲击放电电压波形图可以看出，放电间隙在高电压击穿后， 压降几乎为零; 压敏电阻导通后， 后端压降几乎维持在一个持续电压下。部分放电间隙设置了电子触发装置， 其放电电压最低可以达到1KV。压敏电阻在通过模拟感应雷电流C 8/20US ）时（图3）,限制电 压也基本在1KV以上（图4 ）。100908丄 %（图3）8/20 U S模拟感应击电流波60500-J _-50G -104205101520 2S 30时单位*沁）（图4）压敏电阻限制电压波形图3、漏电保护器工作原理漏电保护器，简称漏电开关， 又叫漏电断路器，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对 有致命危险的人身触电保护，具有过载和短路保护功能， 可用来保护线路或电动机的过载 和短路，亦可在正常情况下作为线路的不频繁转换启动之用。漏电保护器的动作电流一般为6-30MA，反应时间为0.18以下。其原理图如下：图中的C表示”电流互感器”，它是利用互感原理测量交流电流用的，所以叫”互感器”。 由图可以看到， 当电路工作正常时，由电流定理知道从互感器流进和流出的电流为0 ， 继电器KM1回路不导通，线路有正常导通。当设备外壳漏电或有人接触时，这时就会有一部 分电流经过人体流入地下，从而使互感器内电流总和为不0 ， 当漏电电流达到漏电保护器的动 作电流时，继电器KM1就会动作，从而关闭电源，从而达到漏电保护的目的。在漏电保护器的使用过程中，人们往往忽略了它的一个功能过压保护。如图中所示， MOV 为一个压敏电压为470V，直径为IOnun的压敏电阻。当L与N之间有电涌涌入时，MOV将导通，该导通电流导致互感器内电流总和不为o，继电器KM1就会动作，从而关闭电源。这就是漏电保护器一打雷就跳闸的原因。4、电涌保护器与漏电保护器电涌保护功能的区别从漏电保护器的原理可以看出其具备过电压保护的功能，那么漏电保护器的防雷效果怎么 样呢，它能否代替电涌保护器来保护设备呢?我们从以下几个方面来分析:a、对电涌的防护方式电涌保护器并联于线路与大地之间， 在正常工作电压情况下，电涌保护器处于高阻状态， 相当于线路对地开路，不影响线路正常工作。当线路由于雷电或开关操作出现瞬时脉冲过电压 时，电涌保护器在纳秒级时间内迅速导通，将过电压短路到大地泄放， 当脉冲过电压消失后， 电涌保护器又自动恢复高阻状态，不影响用户供电;而漏电保护器是串接在电源线路中，当线路 由于雷电或开关操作出现瞬时脉冲过电压时，漏电保护器在毫秒级的时间内断开电源线路。所 以，电涌保护器在防护电涌时是将电涌泄放至大地且不会影响电源线路的供电;而漏电保护器是 直接断开线路，其后端设备将停止供电，这对于一些重要且不能断电的设备影响较大。b 、电涌防护的反应时间电涌保护器由于采用的保护器件（包括开关型与限压型）的反应时间均为纳秒级，因此电涌 保护器的反应时间也为纳秒级。漏电保护器由于采用的是电磁继电器的机械脱离结构 （图5） ， 其反应时间为毫秒级（1 OOmS以下）。一般雷电电涌的波长为微妙级（8/20uS），因此电涌保护 器反应时间较快，可以有效的将电涌泄放;而漏电保护器的反应时间太长，对当次电涌无法进行 有效防护，其作用只能是断开线路后，使后续的电涌无法涌入线路。丽矣mniitu跳闸电渝变化H电磁式漏电保护结构与原理C 、保护模式的区别电涌保护模式主要分为共模与差模，共模指的是线（L、N）与地之间的保护，差模指的是 线与线之间的保护。电涌保护器的保护模式一般包含共模与差模的全保护， 而漏电保护器的压 敏电阻并接在L与N之间（即差模），只有线路感应到差模过电压时，漏电保护器才会动作。 而当线路感应到共模过电压时，漏电保护器可能无法动作。因此，电涌保护器的保护模式比漏 电保护器更为全面。通过以上几条可以看出，漏电保护器所具备的过压保护功能相当有限， 只能对电网持续过 电压其保护作用，对雷电电涌等脉冲过电压起不到相应的保护，所以漏电保护器不能替代电涌 保护器的作用。5、电涌保护器与漏电保护器使用过程中存在的问题GB50057-2010 建筑物防雷设计规范中对电涌保护器的安装位置没有要求安装在漏电 保护器的电源侧还是负荷侧。只是针对不同的安装位置对电涌保护器的保护模式要求有区别（如 图6、7 ），电涌保护器安装在漏电保护器的负荷侧时，要求电涌保护器采用L-陀、N-PE的保 护模式:电涌保护器安装在漏电保护器的电源侧时，要求电涌保护器采用L-N、N-PE的保护模 式。标准之所以这样要求主要是考虑到电涌保护器的安全使用，电涌保护器安装在漏电保护器 的负荷侧时，如果L-PE间的SPD发生故障形成短路时，由于接地电阻的存在，电涌保护器前 端的过流保护器可能无法断开，而RCD能够及时断开进行保护;而电涌保护器安装在漏电保护 器的电源侧时，由于前端没有漏电保护器对故障短路电流进行保护，所以利用L-N之间没有接地电阻的影响，而采用L-N的保护模式，使得SPD前端的过流保护器能及时断开进行保护。日NTT系统电涌保护器室装在进户处漏电保护襦的负荷侧1?CD：漏电保护器也被保护设备:电涌保护器吕12NF盯RCD：漏电保护器4. 4a：电補保护辦fi：被保护设备TT系统电涌保护器安装在进户处漏电谋护器的电源侧以上分析可以看出，标准对电涌保护器与漏电保护器使用的要求主要考虑的是电涌保护器的安全使用，避免由于电涌保护器的故障引起短路等问题，这样电涌保护器和漏电保护器都能 起到各自的作用。但是，标准并未考虑雷电电涌引起的漏电保护器跳闸问题。无论电涌保护器 安装在漏电保护器的负荷侧还是电源侧， 电涌保护器都无法阻止电涌引起的漏电保护器跳闸。通过对漏电保护器进行过过压测试，L与N之间采用压敏电压为470V的压敏电阻的漏 电保护器在线路持续电压超过420V时，脉冲电压超过700V时，漏电保护器都将跳闸。而大部 分电涌保护器在承受雷电脉冲冲击后残余电压一般都在1000V以上，所以无论电涌保护器安装 在漏电保护器的负荷侧还是电源侧，如果两者之间没有达到相当长的安装距离时，电涌保护器 的残压都超过了漏电保护器的动作脉冲电压，无法避免漏电保护器跳闸。6、如何解决电涌引起的漏电保护器跳闸问题 从以上分析，我们可以看出，漏电保护器的过电压保护功能属于鸡肋性质的功能， 首先其 持续电压需要达到420V才会动作，几乎达到了正常线路电压220V的两倍，在此电压下，估计 很多电气设备早己损坏。其次， 其对雷电电涌等脉冲过电压的保护，由于其机械式结构的反应 时间过长，保护模式不够全面等原因，几乎起不到电涌保护的效果，反而由于其断开电源的防 护方式，对后端设备的正常运行造成影响。实际上， 一般漏电保护器在建筑物电气安装中基本上己成标配，比如:所有农村新安装的 电表中都安装了带漏电保护的空开。因此，如何解决电涌引起的漏电保护器跳闸成为电涌保护 器需要解决的问题，对此笔者提以下几天建议:a、电涌保护器安装在漏电保护器前端，且两者之间需要满足一定的安装距离或串联相应的 电感量。由于大部分电涌保护器的限制电压C8/20uS冲击电流下）都在1KV以上，而漏电保护器的 脉冲动作电压为700V左右，如果电涌保护器安装在漏电保护器的后端，当雷电电涌涌入时， 漏电保护器肯定会动作。只有将电涌保护器安装在漏电保护器的前端，并保持一定的安装距离 或串联相应的电感量， 才有可能是漏电保护器在电涌涌入时不动作。其基本原理如下图所示 （ 以限压型电涌保护器为例）:IBINN限压型电涌保护器漏电保护器内 的压敏电阻litYYYYYrI 0Uo OUT电涌保护器与漏电保护器电涌保护电路图Iin:电涌电流IB:电涌保护器流过电涌电流IC :漏电保护器流过电涌电流Ui :电涌保护器 两端残压（即输入端残压）Ut:线感两端电压UO:漏电保护器两端电压（即输出端残压）根据电路 原理:Ui 二 Ut+Uo 二 LXdic/dt其中Ui= 1. 5KV （注:以1. 5KV为例）；Ut二0.7KV ;IC二500A （注:470V压敏电阻两端电压为700V时，对应电流约为500A）;t=8 uS （感应雷电流波形为8/20 uS）经过计算可得:L= 1 2.8 uH通过以上分析可以得出， 当电涌保护器的限制电压为1 . 5KV 时，它与后端漏电保护器之 间的线路电感量需达到12 .8uH ，大约是10 米线的电感量。若电涌保护器的限制电压为2 . 5KV时，它与后端漏电保护器之间的线路电感量需达到32.8 uH，大约是25米线的电感量。b 、降低电涌保护器的限制电压。目前，市场上出现的电涌保护器限制电压C8/2 0uS冲击电流下）大部分都在1KV以上，如 果能够将电涌保护器的限制电压控制在700V以内，就可以解决电涌引起的漏电保护器跳闸问 题。这样的话，电涌保护器安装在漏电保护器的电源侧或负荷侧附近都不会因为电涌导致漏电 保护器跳闸。但是，这种产品还有待电涌保护器生产厂家进一步研究开发。c 、尽量减少差模过电压的产生。电涌引起漏电保护器跳闸主要是由于L与N之间的差模过电压使得漏电保护器内的压敏电 阻导通引起的。而差模过电压的产生时由于L与N线之间的空隙在雷电泄放时感应到的，所以 想要从源头上减少差模过电压的产生，需要尽量减小L与N之间的间隙。L线与N线全程铺 设中都可以采用并行铺设，入户时尽量采用穿屏蔽管埋地进入，避免架空引入。