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      對電涌保護器標準的分析

      放大字體  縮小字體 發布日期:2015-12-25  來源:《電氣&智能建筑》  作者:吳福杰 李明強 楊志明 尚杰 關象石 項欣樂
      摘 要 文章介紹了國際電工委員會(IEC)關于電涌保護器國際標準的出版情況,著重分析了IEC61643-11的主要修訂內容。并指出我國電涌保護器標準和市場應按國際慣例采用CQC認證,加強市場監管。
       
      1 IEC/TC37/SC37A及其出版物
       
        IEC/TC37/SC37A是國際電工委員會第37委員會A分委員會的英文縮寫。在37委員會中有A和B兩個分委員會。SC37A負責起草和出版低壓電涌保護器(Low-Voltage Surge Protective devices SPD)的標準,其產品適用于低壓(交流有效值1000V及以下)。SC37B負責起草和出版避雷器(Lightning arrester)的標準,避雷器適用于高壓輸配電線路。在我國,無論在技術標準還是論文中經常將二者混淆。有些電力系統的老專家常用避雷器標準衡量SPD,批評在低壓配電系統中選用SPD的沖擊電流值過大[1],還有位美國人也參加到這種討論之中[2]。筆者認為高壓不同于低壓。為防止高壓系統的事故,高壓電器設備的絕緣水平遠遠高于低壓設備的絕緣水平,即設備本身耐過電壓(包括故障引起的時間較長的暫時過電壓和雷電引起的時間較短的瞬態過電壓)能力很強,一般小雷電對其不易造成破壞,而低壓電器設備,特別是高集成電路的微電子設備則由于絕緣水平低,很容易遭受雷電流破壞。因此,IEC/TC37將之分別規定是非??茖W的。2002年10月SC37A公布如下決議“為避免IEC60099-1與IEC61643-1之間的部分重疊,要求TC37采取適當的行動,闡明IEC60099系列出版物不適用于低壓1000V應用的SPD和過電壓抑制元件”。其中IEC60099標準是避雷器的標準。
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        在SPD中譯名上,我國也很混亂,如用避雷器、防雷器、低壓避雷器、電子避雷器、防雷保安器、浪涌保護器等等?!督ㄖ锓览自O計規范》GB50057-94版中使用的是過電壓保護器(GB16895.22-2004中也使用同一詞),但在2000年局部修訂過程中,將其正名為電涌保護器。該標準主要起草人林維勇先生指出,SPD中的Surge可譯為巨浪、波濤、浪涌等含水浪特性的中文,也可譯為電流急沖、沖擊、突波、脈沖、電涌等電特性的中文。在電路中出現的surge帶有過電壓和過電流的特性,因此選擇了此中文,并定義為“用于限制瞬態過電壓和分泄電涌電流的器件”。IEC61643系列中文標準GB18802中也均用電涌保護器。目前GB50343中用“浪涌保護器”,GB50689中用“防雷器”都不準確。特別是SPD并非專用來防雷,同時也用于暫時過電壓的防護,因此不能只講一個方面。美國UL1449標準中用Transient Voltage Surge Suppressors(TVSS)可直譯為“瞬態電涌電壓抑制器”,與SPD有很多相似之處。IEC/TC37/SC37A近年關于SPD出版物如表1所示。
       
      2 IEC61643-11主要修訂內容
       
        表1中的IEC61643-11起草于1990年,出版為1998年,之后于2005年和2011年兩次修訂。因該標準內容很多,本文只對2011年(新版)和1998、2005年版(舊版)的修訂內容集中分析。
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      2.1 分類和適用性
       
      (1)按試驗方法分類
        新舊版中均指出,低壓配電系統(電氣系統)中的SPD可按不同的測試電流、電壓分為I、II、III類,2005年起用使用T1、T2和T3來表述。在新版“引言”部分指出:I類試驗用模擬閃電電涌,推薦用于高暴露位置,如建筑物入口處(LPZ0、LPZ1區交界);II和III類使用持續時間短的電流(如8/20μs)試驗,一般不適用于高暴露位置。
       
      (2)除按試驗類型分類外,還有多種分類方法。新版中增加了如下內容:
        ——多級SPD:也可稱多相或多種保護模式的SPD,指生產廠在一個盒子里裝配了多于一種保護模式,如L1-PE、L2-PE、L3-PE、N-PE等多種保護模式的SPD箱。此時,生產廠在箱體上可注明ITotal(總放電電流值)即多種保護模式放電電流值之和。筆者提醒用戶特別注意,該值與SPD應用標準中要求的每一保護模式放電電流,如Iimp或In不一樣,往往擴大了4倍,而應用標準中只要求Iimp或In值,決不能用ITotal值去應對的Iimp或In值,生產廠家也不應利用此值去迷惑用戶。
        ——“短路型SPD:II類試驗的SPD,當實際通過的電涌電流大于其標稱放電電流In時,SPD內部呈短路狀態”。SPD的故障(失效)模式可分為開路和短路兩種狀態。II類試驗的SPD多用壓敏電阻(MOV),屬短路型,因而大多需內部或外部安裝過電流保護。因此,分類中不存在“不進行過電流保護”的類型。
        ——供電頻率在47Hz~63Hz之外的專用SPD.新版的“使用條件”將原適用于48Hz~62Hz擴大為47Hz-63Hz,同時在分類中增加了此項。
        ——SPD適用環境的拓展。舊版對SPD適用濕度規定為相對濕度30%~90%,新版改為5%~95%,并指出可擴展到100%.因此,對SPD的絕緣性能要求更高了。
       
      2.2 術語和優選值
       
      (1)術語
        我國國家標準中,術語和定義是并列的,說明這部分的內容不僅有解釋同時具有規定的內容。新版中有新增的術語,也有些對原術語內容的修訂,主要有:
        ——電壓保護水平Up的修訂。原定義為“表征SPD限制接線端子間電壓的性能參數,其值可以從優選值的列表中選擇”,新版改為“由于施加規定梯度的沖擊電壓和規定幅值及波形的沖擊電流而在SPD兩端之間預期出現的最大電壓”。強調了試驗方法而不是從優選值中選擇的方法。
        ——暫時過電壓試驗值UT.舊版中使用“暫時過電壓特性”,沒有明確這是一個規定的值。同時新版對舊版中“規定持續時間”改為“施加在SPD上持續時間較長(tT時間另有規定)的試驗電壓值,用于模擬在暫時過電壓(TOV)條件下的應力”這一時間可長達5s.
        ——額定短路電流Isccr.舊版中定義為“耐受(withstana)短路電流”,用語不夠嚴謹。而新版則明確為“用于給指定脫離器連接的SPD評級的低壓配電系統的最大預期短路電流值”,突出了有“脫離器”。
        除上述三項外,對SPD測試過程中使用的電流、電壓等術語較舊版也有增改。對其中最大放電電流Imax,筆者需說明:Imax是進行破壞性試驗中使用的一個電流,一般為標稱放電電流In的2倍。目前國內有些生產廠在介紹產品時將Imax標在產品本體或說明書中,有夸大產品放電電流值之嫌。
       
      (2)優選值
        在試驗中,每一參數、每一產品均可能測出一個具體值,如10.1,10.3、10.5…。為利于提供一種對各品牌SPD之間相對較統一的標準,利于用戶與生產廠之間溝通,需將上述各值歸到10.0這個值上。此值稱“優選值”,該值系列組成,不能太密,也不能太疏,關鍵在于實用。新版對舊版的各優選值增改如下(從使用角度選如下各項):
        ——Iimp:新增了12.5kA和25kA兩檔,與應用標準協調一致;
        ——比能量(W/R)是新增的,有0.25、1.0、6.25、25、39、100、156KJ/Ω;
        ——Uc(最大持續運行電壓)增加了45、335、350、385、400、1500、1800和2000V檔。原250V改為255V,630V改為635V.說明SPD適用的電源范圍較前更廣了。
       
      2.3 性能要求
       
        對SPD的技術要求,新舊版中均分為6部分,但相對于舊版有增改?,F按新版中的6部分說明如下。
       
      (1)標識和標志
        舊版中要求標識出23項內容,新版增至35項,因此不能用26個英文字母列項了。為此,新版改為必須標在SPD本體上8項,隨SPD給用戶的產品介紹紙質文件上14項,為測試提供的8項和做型式試驗時需提供的5項。
       
      關鍵詞: 電涌保護器標準
       
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