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对电涌保护器标准的分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-12-25  来源:《电气&智能建筑》  作者:吴福杰 李明强 杨志明 尚杰 关象石 项欣乐
摘 要 文章介绍了国际电工委员会(IEC)关于电涌保护器国际标准的出版情况,着重分析了IEC61643-11的主要修订内容。并指出我国电涌保护器标准和市场应按国际惯例采用CQC认证,加强市场监管。
 
1 IEC/TC37/SC37A及其出版物
 
  IEC/TC37/SC37A是国际电工委员会第37委员会A分委员会的英文缩写。在37委员会中有A和B两个分委员会。SC37A负责起草和出版低压电涌保护器(Low-Voltage Surge Protective devices SPD)的标准,其产品适用于低压(交流有效值1000V及以下)。SC37B负责起草和出版避雷器(Lightning arrester)的标准,避雷器适用于高压输配电线路。在我国,无论在技术标准还是论文中经常将二者混淆。有些电力系统的老专家常用避雷器标准衡量SPD,批评在低压配电系统中选用SPD的冲击电流值过大[1],还有位美国人也参加到这种讨论之中[2]。笔者认为高压不同于低压。为防止高压系统的事故,高压电器设备的绝缘水平远远高于低压设备的绝缘水平,即设备本身耐过电压(包括故障引起的时间较长的暂时过电压和雷电引起的时间较短的瞬态过电压)能力很强,一般小雷电对其不易造成破坏,而低压电器设备,特别是高集成电路的微电子设备则由于绝缘水平低,很容易遭受雷电流破坏。因此,IEC/TC37将之分别规定是非常科学的。2002年10月SC37A公布如下决议“为避免IEC60099-1与IEC61643-1之间的部分重叠,要求TC37采取适当的行动,阐明IEC60099系列出版物不适用于低压1000V应用的SPD和过电压抑制元件”。其中IEC60099标准是避雷器的标准。
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  在SPD中译名上,我国也很混乱,如用避雷器、防雷器、低压避雷器、电子避雷器、防雷保安器、浪涌保护器等等。《建筑物防雷设计规范》GB50057-94版中使用的是过电压保护器(GB16895.22-2004中也使用同一词),但在2000年局部修订过程中,将其正名为电涌保护器。该标准主要起草人林维勇先生指出,SPD中的Surge可译为巨浪、波涛、浪涌等含水浪特性的中文,也可译为电流急冲、冲击、突波、脉冲、电涌等电特性的中文。在电路中出现的surge带有过电压和过电流的特性,因此选择了此中文,并定义为“用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件”。IEC61643系列中文标准GB18802中也均用电涌保护器。目前GB50343中用“浪涌保护器”,GB50689中用“防雷器”都不准确。特别是SPD并非专用来防雷,同时也用于暂时过电压的防护,因此不能只讲一个方面。美国UL1449标准中用Transient Voltage Surge Suppressors(TVSS)可直译为“瞬态电涌电压抑制器”,与SPD有很多相似之处。IEC/TC37/SC37A近年关于SPD出版物如表1所示。
 
2 IEC61643-11主要修订内容
 
  表1中的IEC61643-11起草于1990年,出版为1998年,之后于2005年和2011年两次修订。因该标准内容很多,本文只对2011年(新版)和1998、2005年版(旧版)的修订内容集中分析。
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2.1 分类和适用性
 
(1)按试验方法分类
  新旧版中均指出,低压配电系统(电气系统)中的SPD可按不同的测试电流、电压分为I、II、III类,2005年起用使用T1、T2和T3来表述。在新版“引言”部分指出:I类试验用模拟闪电电涌,推荐用于高暴露位置,如建筑物入口处(LPZ0、LPZ1区交界);II和III类使用持续时间短的电流(如8/20μs)试验,一般不适用于高暴露位置。
 
(2)除按试验类型分类外,还有多种分类方法。新版中增加了如下内容:
  ——多级SPD:也可称多相或多种保护模式的SPD,指生产厂在一个盒子里装配了多于一种保护模式,如L1-PE、L2-PE、L3-PE、N-PE等多种保护模式的SPD箱。此时,生产厂在箱体上可注明ITotal(总放电电流值)即多种保护模式放电电流值之和。笔者提醒用户特别注意,该值与SPD应用标准中要求的每一保护模式放电电流,如Iimp或In不一样,往往扩大了4倍,而应用标准中只要求Iimp或In值,决不能用ITotal值去应对的Iimp或In值,生产厂家也不应利用此值去迷惑用户。
  ——“短路型SPD:II类试验的SPD,当实际通过的电涌电流大于其标称放电电流In时,SPD内部呈短路状态”。SPD的故障(失效)模式可分为开路和短路两种状态。II类试验的SPD多用压敏电阻(MOV),属短路型,因而大多需内部或外部安装过电流保护。因此,分类中不存在“不进行过电流保护”的类型。
  ——供电频率在47Hz~63Hz之外的专用SPD.新版的“使用条件”将原适用于48Hz~62Hz扩大为47Hz-63Hz,同时在分类中增加了此项。
  ——SPD适用环境的拓展。旧版对SPD适用湿度规定为相对湿度30%~90%,新版改为5%~95%,并指出可扩展到100%.因此,对SPD的绝缘性能要求更高了。
 
2.2 术语和优选值
 
(1)术语
  我国国家标准中,术语和定义是并列的,说明这部分的内容不仅有解释同时具有规定的内容。新版中有新增的术语,也有些对原术语内容的修订,主要有:
  ——电压保护水平Up的修订。原定义为“表征SPD限制接线端子间电压的性能参数,其值可以从优选值的列表中选择”,新版改为“由于施加规定梯度的冲击电压和规定幅值及波形的冲击电流而在SPD两端之间预期出现的最大电压”。强调了试验方法而不是从优选值中选择的方法。
  ——暂时过电压试验值UT.旧版中使用“暂时过电压特性”,没有明确这是一个规定的值。同时新版对旧版中“规定持续时间”改为“施加在SPD上持续时间较长(tT时间另有规定)的试验电压值,用于模拟在暂时过电压(TOV)条件下的应力”这一时间可长达5s.
  ——额定短路电流Isccr.旧版中定义为“耐受(withstana)短路电流”,用语不够严谨。而新版则明确为“用于给指定脱离器连接的SPD评级的低压配电系统的最大预期短路电流值”,突出了有“脱离器”。
  除上述三项外,对SPD测试过程中使用的电流、电压等术语较旧版也有增改。对其中最大放电电流Imax,笔者需说明:Imax是进行破坏性试验中使用的一个电流,一般为标称放电电流In的2倍。目前国内有些生产厂在介绍产品时将Imax标在产品本体或说明书中,有夸大产品放电电流值之嫌。
 
(2)优选值
  在试验中,每一参数、每一产品均可能测出一个具体值,如10.1,10.3、10.5…。为利于提供一种对各品牌SPD之间相对较统一的标准,利于用户与生产厂之间沟通,需将上述各值归到10.0这个值上。此值称“优选值”,该值系列组成,不能太密,也不能太疏,关键在于实用。新版对旧版的各优选值增改如下(从使用角度选如下各项):
  ——Iimp:新增了12.5kA和25kA两档,与应用标准协调一致;
  ——比能量(W/R)是新增的,有0.25、1.0、6.25、25、39、100、156KJ/Ω;
  ——Uc(最大持续运行电压)增加了45、335、350、385、400、1500、1800和2000V档。原250V改为255V,630V改为635V.说明SPD适用的电源范围较前更广了。
 
2.3 性能要求
 
  对SPD的技术要求,新旧版中均分为6部分,但相对于旧版有增改。现按新版中的6部分说明如下。
 
(1)标识和标志
  旧版中要求标识出23项内容,新版增至35项,因此不能用26个英文字母列项了。为此,新版改为必须标在SPD本体上8项,随SPD给用户的产品介绍纸质文件上14项,为测试提供的8项和做型式试验时需提供的5项。
 
关键词: 电涌保护器标准
 
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