Choose  and  Application  of  Protect  reservly  With SPD to low-voltage  Power  distribution  systems

吴正华1（ZHENGHUA WU）    蔡振新2（ZHENGXING CAI）

1 南通信达电器有限公司（NANTONG XINDA ELECTRICAL EQUIPMENT CO.,LTD  226300）

2 上海防雷中心（SHAMGHAI LIGHTNING AND PROTECTION CENTER 200030）

〔摘要〕：通过对低压配电系统用SPD的后备保护器的分类配合试验，进行测试数据对比，分析熔断器和断路器对电压保护水平UP的影响及各类不同通流容量SPD后备保护器的动作情况，来说明在实际工程应用时选择后备保护器的理由。

〔关键词〕：电涌保护器，后备保护器，测试，分析

前言：

   人类社会进入电子信息时代后，耐压低，敏感性高，抗扰度低的微电子器件被大量使用，为保证其工作可靠，低压配电系统防电涌过电压的重要性，必要性日益显现。为了使低压配电系统中电涌过电压保护器（SPD）的正确配置，既保证电压保护水平（UP）满足被保护用电器件的正常工作要求，又保证在SPD故障或特殊电涌能量冲击时确保电网供电的正常可靠。根据中国电器工业协会中电协（2001）019文《关于安排电工行业标准制修订计划项目的函》的要求，南通信达电器有限公司在上海电器科学研究所、上海防雷中心等单位的配合下，就低压配电系统用SPD的后备保护这一课题，通过大量的试验、分析，列出试验结果，提出报告。

低压配电系统用SPD后备保护的基本要求

1.       后备过电流保护：作为电气装置一部分的过电流装置（如熔断器或断路器）位于SPD外部的前端，当SPD不能切断工频短路电流时，它可使SPD避免过热和损坏。

在SPD失效时，它的暂时状态是无法确定的（开路或短路），若SPD的失效模式是开路，则保证了在SPD失效时供电的连续性，然而在系统后备保护动作前，必须注意SPD的断开能力，若SPD失效模式是短路，则引起后备保护跳闸。如电压开关型SPD产生放电，电力供应服务的质量可能会降低，通常续流会引起过流保护器动作，除非电压开关型SPD是自熄型，否则需要和上一级的SPD过流保护器配合。

2.           SPD和RCD(S)或过电流保护设备如熔断器或断路器间的电涌配合：当SPD和过电流保护设备或RCD(S)配合时，在标称放电电流（冲击电流）下，过电流保护设备或RCD(S)不动作，然而当电流比标称放电电流（冲击电流）大时，过流保护设备动作一般是正常的，对于可复位过流保护器，例如断路器，不应被这种电涌损坏。

在这种情况下，由于这种过流保护器的时间响应特性，即使过流保护器动作，全部电涌将流过SPD，因此，SPD必须有足够的能量耐受能力，由于这种现象引起的RCD或过流保护器的动作被认为不是SPD的失效。

3.    SPD本身或与其脱离器如后备过电流保护一起能够耐受预期的短路耐受电流，且不能对环境造成破坏，必须确保SPD使用场所的预期短路电流不能高于其短路耐受电流，同时必须确保有适当的后备保护配合并能正常工作。

电涌保护器（SPD）和与之相连的过电流保护器（设置在SPD内部或外部），一起耐受的短路电流（当电涌保护器（SPD）失效时产生）应等于或大于安装处预期产生的最大短路电流。

在TT系统或TN系统中，接于中性线和PE线之间的电涌保护器动作（如电压开关型火花间隙放电）后，流过工频续流，电涌保护器额定阻断续流值应大于或等于100A。

防止电涌保护器（SPD）短路的过电流器应按推荐的过电流保护器的最大额定值选择。

试验验证的要求及程序

要求：

1.       通过配对试验，了解SPD后备保护（熔断器、断路器）的保护性能，对配电系统的保护水平UP的影响，经分析给出后备保护器件的选用原则。

按预选定的常规用SPD进行通流容量配对试验以确定后备保护器的额定电流值。

根据相关标准及参与单位的试前讨论约定，对I级分类试验之SPD的后备保护器定为Iimp时不动作，1.1Iimp时动作，对Ⅱ级分类试验之SPD的后备保护器定为Imax时不动作，1.1Imax时动作，上述试验分别对熔断器及断路器分别进行，对各不同厂家提供的SPD后备保护器作对应比较后确定。

I级分类试验用SSGA180-200冲击发生器测试。Ⅱ级分类试验用CJ0101-/100冲击发生器进行测试，分压器，分流器，示波器都通过国家权威检测机构检测合格。

各类试品提供情况见表1.

表1

经配对测试，结果见表2，表3

Ⅰ级分类试验SPD后备保护配合试验汇总

表2  检测设备：SSGA180-200    10/350μs

Ⅱ级分类试验SPD后备保护配合试验汇总

表3  检测设备：CJ0101/100    8/20μs

分析与结论：

通过对以上测试数据的分析和比对，提出以下意见：

1.熔断器与断路器作为SPD后备保护时的性能比较：用断路器作后备保护器的试验中，因断路器中电磁脱扣结构电感L的作用，在相同冲击放电电流情况下，比熔断器作后备保护器的试验对总电压保护水平UP偏高1.1～1.25倍。应用熔断器的主要优点:分断能力高；相对尺寸较小；价格较便宜。主要缺点是：熔丝熔断后不方便及时向值班人员提供动作信号，不能及时更换熔断体，影响保护可靠性。

    应用断路器的主要优点：故障断开后，不必更换器件，具有智能带电操机构的断路器，可实现遥控，遥信。主要缺点是：相对价格较高；部分断路器分断能力较小。

综合考虑断路器及熔断器的特性，认为在低压配电系统SPD后备保护应用时，前级保护采用断路器，后级保护采用熔断器为宜。

2.各通流容量下对应的熔断器或断路器额定电流值见曲线图3对应参考。

参考文献：

〔1〕       GB18802.1-2002/IEC61643-1:1998

             低压配电系统的电涌保护器（SPD）第1部分：性能要求和试验方法。

〔2〕       IEC61643-12：2002

             低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：选择和使用导则。

〔3〕       IEC60364-5-534:2002.A1
建筑物电气装置第5-53部分：电气设备的选择和安装-隔离，开关和控制设备，第534节：过电压保护电器。