低压电涌保护器(SPD) 第12部分:低压电源系统的电涌保护器 选择和使用导则.docx
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1、GB/T 18802.122024目 次前言W引言K1范围12规范性引用文件13 术语、定义和缩略语23.1 术语和定义23.2 本文件中缩写术语和缩略词列表(见表1和表2) 134 保护需求155被保护的系统和设备155.1 总则155.2 低压电源系统155.3 被保护设备特性186电涌保护器186.1 SPD基本功能186.2 补充要求186.3 SPD 分类196.4 SPD 特性206.5 SPD特性的补充资料217SPD在低压电源系统的应用267.1 概述267.2 根据试验类别确定SPD安装位置277.3 SPD保护模式及安装277.4 影响SPD保护效果时需考虑的因素297.5
2、 SPD特性的选择 347.6 辅助装置的特性42附录A (资料性)本文件与IEC 61643-12:2020相比的结构变化情况 44附录B (资料性)本文件与IEC 61643-12:2020的主要技术差异及其原因 45附录C (规范性)选用SPD的典型资料及试验程序的解释 46附录D (资料性)UC和系统标称电压之间的关系示例及金属氧化物压敏电阻(MOV)UP和UC之间的关系示例54附录E (资料性)环境-低压系统(LV)中的电涌电压 56附录F (资料性)部分雷电流计算 61附录G (资料性)由高压系统和地之间故障引起低压系统的ToV 63附录H (资料性)配合规则和原则77附录I (资
3、料性)应用示例87附录J (资料性)风险评估方法和应用示例96附录K (资料性)系统电应力 103附录L (资料性)SPD的应用 105附录M (资料性)抗扰度与额定冲击电压耐受能力120附录N (资料性)当设备同时具有信号端口和电源端口时的配合 125附录0(资料性)短路后备保护和电涌耐受 130附录P(资料性)测试雷电放电条件下系统级抗扰度的实用方法136附录Q(资料性)包含多个元件的SPD试验指南 138参考文献142图1一端口 SPD的示例 5图2二端口 SPD的示例 6图3一端口和二端口 SPD对复合波冲击的响应波形 7图4元件及组件示例20图5金属氧化物压敏电阻(MOV)典型Ura
4、iu曲线 24图6间隙放电的典型曲线25图7SPD应用的流程图27图8连接类型1的示例(CTl) 28图9连接类型2 (CT2)的示例 28图10 SPD连接导线长度的影响31图11当引线长度超过50 Cm时,可能使用局部连接排的安装方案 32图12当连接引线长度小于50 Cm时,需要附加SPD的示例 33图13 选择SPD的流程图 34图 14 U 和 UToV 36图15确保供电连续性的SPD和外部脱离器配合 38图16确保保护连续性的SPD和外部脱离器配合 38图17短路情况下OCPD和SPD外部脱离器的选择性 39图18两级SPD的典型应用电路图 41图C.1动作负载试验的试验设置49
5、图C.215次冲击的试验时序图 49图C.3附加5次冲击的试验时序图 50图F.1进入配电系统部分雷电流总和的简易计算61图G.1配电站和低压装置中可能的接地连接以及故障情况下产生的过电压的典型示意图65图G.2在TT系统中,由变电站RE和LV中点接地(中性点接地)Rb组成的联合接地示意图65图G.3 TN系统 69图G.4TT系统70图G.5IT系统,例a 71图 G.6IT 系统,例b(GBT16895.102021,图 44F) 72图 G.7IT 系统,例CI(GB/T 16895.102021的图44E) 73图H.1具有相同的标称放电电流的两个金属氧化物压敏电阻78图H.2具有不同
6、标称放电电流的两个金属氧化物压敏电阻 79图H.3基于间隙的SPD和基于金属氧化物压敏电阻的SPD的配合示例 81图H.4LTE-标准冲击参数的配合方法82图H.5SPD的配合试验的布置 85图Ll家庭的安装88图L2工业上的安装90图L3工业安装电路90图L4雷电防护系统示例91图1.5DFIG风力发电机组的配置92图L6转子回路中发电机和变流器之间的PWM电压92图L7变流器和发电机位置93图L8检测机构测试的变流器及其L-PE电压波形 94图Jl供电线路各部分的示例97图J.2电动汽车供电设备示例98图J.3化工厂设施示例99图L.lSPD在TN系统中的安装106图L.2SPD在TT系统
7、中的安装(SPD装在RCD的负荷侧) 107图L.3SPD在TT系统中的安装(SPD装在RCD的电源侧) 108图L.4 SPD在没有中性线的IT系统中的安装 109图L.5 在TN-C-S系统中装置电源入口处SPD的典型安装模式110图L.6 安装-端口 SPD的通用方法 110图L.7考量EMC方面时SPD可接受的和不可接受的安装示例Ill图L.8SPD与被保护设备的物理和电气等效图112图L.9金属氧化物压敏电阻(MOV)型SPD和被保护设备之间可能的振荡 112图L.10两倍电压的示例 113图L.11建筑物内部保护分区的细分 113图L.12 两个金属氧化物压敏电阻的配合 115图N
8、.1电源和通信系统中带有调制解调器的PC机示例 125图N.2 用于试验的电路原理图126图N.3施加电涌电流时在PC/调制解调器参考点之间记录到的电压(电压和电流vs.时间小S)127图N.4 用于仿真的典型TT系统127图N.5对图N.1所示建筑物安装了多用途SPD后施加电涌时测量的电压和电流波形 129l图0.1 SPD脱离器与M()V配合示意图134图0.2 SPD外部脱离器时间-动作特性示例135图P.1在正常使用条件下进行放电电流试验的电路示例137图P.2 雷电流引起的感应电流试验电路示例 137图Q.1具有电阻性/电容性触发控制的多个串联放电间隙的示例138图Q.2具有电容性触
9、发控制的2个串联放电间隙139图Q.3 具有并联MoV旁路/触发控制的三极GDT 139图Q.4 具有GDT+MOV触发控制的四电极型放电间隙140图Q.5 具有GDT串联MOV的并联支路的放电间隙 140图Q.6具有触发变压器的三电极放电间隙141表1符号列表13表2缩略词列表14表 3GB/T 16895.102021给出的最大 TOV 值17表4LmP的优选值23表5各种低压系统的保护模式29表6各种电源系统中SPD的UC的最小建议值 35表A.1 本文件与IEC 61643-12:2020的章条编号对照情况 44表B.1 本文件与IEC 6与43-12:2020的主要技术差异及其原因
10、45表D.l UC和系统标称电压之间的关系54表D.2 金属氧化物压敏电阻Up/Uc之间的关系 55表G.1 根据GB/T 16895.102021要求的允许暂时工频过电压 64表G.2高压接地故障时低压系统中的工频应力过电压和工频故障过电压67表G.3符合GB/T 16895(所有部分)标准的低压电源系统的TOV试验值74表G.4符合GB/T 16895(所有部分)标准的系统的参考试验电压值75表H.1电压电流归一化计算方法83表H.2CWG在IV下的电压电流归一化系数 83表H.3相对CWG的电压电流归一化换算系数 83表H.4配合的试验程序86表LI 两个终端的PWM电压和d/ck峰值示
11、例93表L2 交流发电机励磁电路和相关的SPD的特性示例 94表L3风力发电系统与低压配电系统比较95表J.lCRL的计算96表J2简化法99表 J.3表 GB/T 21714.2方法 100表L.lLrmP值的计算117表L.2常见低压电源系统的导体数量 118表M.l 典型额定冲击耐受电压(源自GB/T 16935.12023) 120表M.2抗扰度试验等级的选择(取决于安装情况)123表M.3交流输入的抗扰度水平123表N.1模拟结果128表。/单次冲击耐受试验与完整预处理/动作负载试验之间的比率示例131表0.2外部脱离器技术的性能132表0.3SFD额定电流-电涌耐受能力示例133表
12、0.4SSD动作电流示例133GB/T 18802.122024Wl刖 S本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件是GB/T 18802的第12部分。GB/T 18802已经发布了以下部分:一低压电涌保护器(SPD)第11部分:低压电源系统的电涌保护器 性能要求和试验方法一低压电涌保护器 一低压电涌保护器 一低压电涌保护器 一低压电涌保护器一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件试验方法;一低压电涌保护器元件一低压电涌保护器(SPD)第12部
13、分:低压配电系统的电涌保护器选择和使用导则;第21部分第22部分第31部分第32部分电信和信号网络的电涌保护器(SPD)性能要求和试验方法;电信和信号网络的电涌保护器选择和使用导则;用于光伏系统的电涌保护器性能要求和试验方法;用于光伏系统的电涌保护器选择和使用导则;第311部分第312部分第321部分第331部分第341部分第351部分气体放电管(GDT)的性能要求和测试回路;气体放电管(GDT)的选择和使用导则;雪崩击穿二极管(ABD)规范;金属氧化物压敏电阻(MOV)规范;电涌抑制晶闸管(TSS)规范;电信和信号网络的电涌隔离变压器(Srr)的性能要求和第352部分:电信和信号网络的电涌隔
14、离变压器(SIT)的选择和使用导则。本文件代替GB/T 18802.122014低压电涌保护器(SPD)第12部分:低压配电系统的电涌保 护器选择和使用导则。本文件与GB/T 18802.122014相比,主要技术变化如下:一更改了范围(见第1章,2014年版的第1章);一增加了术语和定义“耐冲击电压额定值”“过电压类别”“有效电压保护水平”“短路型SPD”“状 态指示器“开路电压”复合波发生器的短路电流”“(告警)输出端子“多模式SPD”“总放电 电流”参考试验电压”短路型SPD的额定转换电涌电流“确定电气间隙电压”“压敏电压”(见 3.1.43、3.1.44、3.1.46、3.1.47、3
15、.1.48、3.1.49、3.1.50、3.1.51、3.1.52、3.1.53、3.1.54、3.1.55、3.1.56.3.1.57);一更改了术语和定义“电压保护水平”“复合波”“SPD的脱离器”“型式试验额定短路电流“过 电流保护(见 3.1.4、3.1.11、3.1.15、3.1.16、3.1.20、3.1.45,2014 年版的 3.1.4.3.1.11,3.1.16, 3.1.17、3.1.24、3.1.38);一删除了术语和定义“热崩溃”“常规试验“验收试验”插入损耗”(见2014年版的3.1.14、 3.1.18、3.1.19、3.1.22);一增加了缩写术语和缩略词“复合波
16、发生器的短路电流hw”额定短路电流Lsccr多模式SPD 的总放电电流/T。u/短路型SPD的额定转换电涌电流LanS”试验时ToV施加的时间Zt 设备损坏概率Pspd”有效电压保护水平Up/f “比能量W/R ”“压敏电压VJ“双馈感应发电 机DFlG“被试设备DUT”等电位连接带EB”“绝缘栅双极型晶体管IGBT”雷电电磁冲击 LEMP”“脉宽调制PWM”电涌保护元件SPC“SPD专用保护装置SSD”(见3.2);一删除了缩写术语和缩略词“冲击电流峰值/peak”CWG的短路电流/限制电压Um”高压A(中压,5O kV) HVA”氧化锌Zno(见2014年版的3.2);一增加了保护需求(见
17、第4章);删除了依据GB/T 16895.102010,UTov的最大值图(见2014年版的图4);一更改了 SPD参数的选择、暂时过电压特性、LmP的优选值表、JSCCR :额定短路电流,hi:额定断开 续流(见 6.4.2、6.5.1.2、表 4、6.5.5,2014 年版的 5.4.2、5.5.1.2、表 2、5.5.5);删除Up、U。、Uc、UCS之间关系图(见2014年版的图6);一更改了 SPD应用的流程图、选择SPD的流程图(见图7、图13,2014年版的图9、图14);删除了故障状态(见2014年版.2.4.2);-增加了装置内部感应电压、电压保护水平的影响、SPD与安装位置
18、预期短路电流的配合、脱离 器的信息(见 7.4.3、7.4.5、7.5.2.4、7.6.1)。本文件修改采用IEC 61643-12:2020低压电涌保护器 第12部分:低压电源系统的电涌保护器 选择和使用导则。本文件与IEC 61643-12:2020相比,存在结构调整,在附录A中列出了本文件与IEC 61643-12: 2020章条编号变化对照一览表。本文件与IEC 61643-12 : 2020相比,存在技术性差异,附录B中给出了相应技术性差异及其原因的 览表。本文件做了以下编辑性改动:一删除了与我国使用情况无关的E.7、E.8.2、E.8.3、附录L、附录Q;1.2中增加了建筑物的接地
19、的注解;图1.3、图L.11进行了修正;一图Ll至图L.4的标引序号F中,在后备保护器示例中增加了 SSDoGB/T 18802.122024K0.1概述引 言GB/T 18802旨在确立低压电涌保护器及低压电涌保护器元件的性能要求、试验方法和选用,拟由 十三个部分构成:一低压电涌保护器(SPD)第11部分:低压电源系统的电涌保护器性能要求和试验方法;一低压电涌保护器(SPD)第12部分:低压配电系统的电涌保护器选择和使用导则;一低压电涌保护器第21部分:电信和信号网络的电涌保护器(SPD)性能要求和试验方法;一低压电涌保护器 一低压电涌保护器第22部分第31部分电信和信号网络的电涌保护器选择
20、和使用导则; 用于光伏系统的电涌保护器性能要求和试验方法;一低压电涌保护器第32部分:用于光伏系统的电涌保护器选择和使用导则;一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件 一低压电涌保护器元件第311部分第312部分第321部分第331部分第341部分第351部分气体放电管(GDT)的性能要求和测试回路;气体放电管(GDT)的选择和使用导则;雪崩击穿二极管(ABD)规范;金属氧化物压敏电阻(MOV)规范;电涌抑制晶闸管(TSS)规范;电信和信号网络的电涌隔离变压器(SiT)的性能要求和试验方法;一低压电涌保护器元件第352部分:电
21、信和信号网络的电涌隔离变压器(Srr)的选择和使用导则。电涌保护器(SPD)是在规定条件下,用来保护电源系统和设备免受如雷电电涌和操作电涌等各种 过电压和冲击电流损坏的一种保护电器。依据环境条件及设备和SPD可接受的失效率来选择SPDo本文件向用户提供有关SPD选择和使用的资料。本文件参照GB/T 21714.121714.4和GB/T 16895(所有部分),提供用来评估在低压系统使用 SPD必要性的资料。这些标准提供SPD选择和配合的资料,同时考虑它们使用的所有环境条件。例 如:被保护的设备和系统性能、绝缘水平、过电压、安装方法、SPD的安装位置、SPD的配合、失效模式和 设备损坏后果。G
22、B/T 21714.2提供了一种评估电涌和雷击风险的通用方法。GB/T 16895.10-2021提供了一种 评估电气装置风险的简化方法。GB/T 16935(所有部分)提供了产品绝缘配合的指导要求。GB/T 16895 (所有部分)提供安全 (火,过电流和电击)和安装要求。GB/T 16895(所有部分)对SPD安装者提供直接资料。IEC TR 62066提供了更多有关电涌保护 的科学背景资料。0.2理解本文件内容的说明下面给出本文件的内容结构,并且提供了每一章和附录所含资料的摘要,主要章节提供了选择和使GB/T 18802.122024用SPD要素的基本资料。对第4章第7章所提供的资料有更
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