建筑物電氣系統(tǒng)的電涌保護(hù)(IEC 60364，DIN VDE0100)

IEC/TC 64 給出了建筑物電涌保護(hù)的詳細(xì)處理方法。在該出版物的第44章中給出了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60364。在(德國)國家標(biāo)準(zhǔn)系列 DIN VDE 0100 中的相關(guān)章節(jié)來自第 440部分。

IEC/TC 64 的第 44 章分為:

第44章 電涌情況下的保護(hù)

第44節(jié) 概論

第442節(jié) 高電壓系統(tǒng)接地故障情況下的低電壓系統(tǒng)保護(hù)

第443節(jié) 大氣過電壓保護(hù)

第444節(jié)建筑物系統(tǒng)中的電磁干擾的防護(hù)

4.2.1? IEC 60364-4-443/DIN VDE 0100 第 443 部分

現(xiàn)行 IEC 60364-4-443(1995-04文本)中“出版物364:建筑物電氣裝置;第4部分:安全防護(hù);第44章:過電壓保護(hù);第 443 節(jié):大氣過電壓保護(hù)”或 DIN VDE 0100第443 部分有如下陳述:

“提出這些標(biāo)準(zhǔn)要求是為了說明限制瞬態(tài)過電壓的措施，目的是將系統(tǒng)及其所連接的設(shè)備的故障風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的程度，其程序與IEC 664 出版物中“低電壓系統(tǒng)和設(shè)備的絕緣配合”中的絕緣配合原則相一致。

“建立過電壓類別的目的是為了區(qū)分設(shè)備可用率的高低。設(shè)備的可用率是隨需求變化的，而需求與設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性以及故障、損壞和失效風(fēng)險(xiǎn)的可接受程度有關(guān)。設(shè)備具有適當(dāng)?shù)目闺娪克?，整個(gè)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)慕^緣配合，恰當(dāng)?shù)慕^緣配合能將故障/失效的風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平/限值。這是電涌保護(hù)規(guī)則的基礎(chǔ)。

“過電壓類別越高表示設(shè)備固有的抗電涌能力越強(qiáng)，同時(shí)也意味著有更多的電涌控制/保護(hù)方法可供選擇。”

在上述標(biāo)準(zhǔn)中，定義了雷電環(huán)境條件 AQ1 到 AQ3，浪涌避雷器的應(yīng)用取決于這些環(huán)境條件。關(guān)于雷電效應(yīng)的分類如下:

·AQ3:雷電的直接效應(yīng)(參考 IEC 61024-1);

·AQ2:雷電的間接效應(yīng)，來自供電系統(tǒng)的危險(xiǎn);

·AQ1:可忽略的雷電效應(yīng)。

4.2.2 IEC 60664-1/DIN VDE 0110 第 1 部分

IEC 60664-1“低電壓系統(tǒng)中設(shè)備的絕緣配合 第1部分:原理，要求和測試”于 1992 年生效，相應(yīng)部分在德國是 DIN VDE 0110-1(VDE 0110第1部分):1997-04(IEC 60664-1:1992，修訂版)。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了低電壓系統(tǒng)中設(shè)備的絕緣配合。該標(biāo)準(zhǔn)適用于額定交流電壓低于 1000V、額定頻率低于30kHz 或額定直流電壓低于 1500V的設(shè)備。

該標(biāo)準(zhǔn)中有如下定義:

1)絕緣配合:考慮到預(yù)期的微環(huán)境條件和其他重要的外界作用，對(duì)電氣設(shè)備絕緣特性做相應(yīng)的分級(jí)。

2)浪涌耐受電壓:在給定條件下，不會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿或閃絡(luò)的、具有常規(guī)波形和極性的浪涌電壓的最大值。

3)額定浪涌電壓:制造商為設(shè)備或設(shè)備中的一部分標(biāo)示的浪涌耐壓值，說明其絕緣對(duì)多次作用的峰值電壓的特定耐受能力。

4)過電壓類別:一個(gè)說明浪涌耐壓的數(shù)值(注:過電壓類別用I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ表示)。

5)有限過電壓狀態(tài):是電氣系統(tǒng)內(nèi)的一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，預(yù)期的瞬態(tài)過電壓保持在一個(gè)被限制的范圍內(nèi)。

在該標(biāo)準(zhǔn)中“絕緣配合”的原則規(guī)定如下:絕緣配合包含了對(duì)設(shè)備的應(yīng)用條件及其周圍環(huán)境的考慮及設(shè)備電氣絕緣特性的選擇。要實(shí)現(xiàn)絕緣配合，設(shè)備額定值的確定必須基于其可能的壽命期內(nèi)所承受的電壓。

關(guān)于瞬態(tài)過電壓，該標(biāo)準(zhǔn)指出，有關(guān)瞬態(tài)過電壓的絕緣配合是基于過電壓受到限制的狀態(tài)。有兩種限制:

·系統(tǒng)內(nèi)限制。電氣系統(tǒng)內(nèi)的一種狀態(tài)，由于系統(tǒng)的特性，可以假定預(yù)期的瞬態(tài)過電壓保持在一個(gè)被限制的范圍內(nèi)。

·保護(hù)性限制。電氣系統(tǒng)內(nèi)的一種狀態(tài)，由于應(yīng)用特殊的過電壓限制方法，可以假定預(yù)期的瞬態(tài)過電壓被限制在一個(gè)給定的范圍內(nèi)。

注1:大型復(fù)雜系統(tǒng)中的過電壓，比如受到多方面的而且變化不定的影響的低電壓系統(tǒng)，只能用統(tǒng)計(jì)來判斷。這一點(diǎn)尤其適用于大氣過電壓無論這種限制是通過系統(tǒng)內(nèi)限制達(dá)到的，還是通過保護(hù)性限制達(dá)到的。

注2:建議根據(jù)是否存在系統(tǒng)內(nèi)限制或是否有必需的保護(hù)性限制等檢查過電壓出現(xiàn)的概率。這種檢查需要電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)、雷暴日水平和瞬態(tài)過電壓的幅值等方面的信息(這種檢查程序在IEC60364-4-443中應(yīng)用于建筑物內(nèi)連接到低電壓系統(tǒng)的供電系統(tǒng))。

注 3:特殊的過電壓限制方法可能包含能儲(chǔ)存或泄放能量的元件，并能安全地泄放安裝點(diǎn)上預(yù)期過電壓的能量。

要應(yīng)用絕緣配合的原則必須考慮兩種不同類型的瞬態(tài)過電壓:

·起源于設(shè)備所在系統(tǒng)(設(shè)備通過其端子連接到系統(tǒng))的瞬態(tài)過電壓。

·起源于設(shè)備本身的瞬態(tài)過電壓。

這一基礎(chǔ)性的安全標(biāo)準(zhǔn)向技術(shù)委員會(huì)(即那些對(duì)各種設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)責(zé)的人)解釋如何實(shí)現(xiàn)絕緣配合。為了使設(shè)備規(guī)格的制定與絕緣配合要求相一致，這些技術(shù)委員會(huì)必須根據(jù)設(shè)備可能的應(yīng)用，考慮設(shè)備要連接的系統(tǒng)的參數(shù)，具體指定設(shè)備的過電壓類別。

過電壓類別是一種保持設(shè)備按基本要求運(yùn)行，并且按可能的故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分設(shè)備的可用率的方法。設(shè)備“浪涌耐受電壓”的特定值和過電壓類別共同使整個(gè)裝置能夠合理地絕緣配合。浪涌耐受電壓值和過電壓類別是限制過電壓、使故障風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受值的基礎(chǔ)。過電壓類別越高，表示設(shè)備的“電涌耐受能力”越強(qiáng)，提供的電涌限制方法的選擇范圍也更寬。

過電壓類別的原則適用于由低電壓系統(tǒng)直接供電的設(shè)備。過電壓類別的應(yīng)用基于 IEC 60364-4-443 中的電涌保護(hù)要求(注:在裝置中大氣過電壓通常不會(huì)減弱)。檢查表明，如下所述的面向概率的概念是適宜的:

對(duì)于直接供電的系統(tǒng)設(shè)備，過電壓類別的確定必須基于下述通用原則:

·過電壓類別為I的設(shè)備是打算連接到建筑物的固定電氣裝置的設(shè)備。為了將瞬態(tài)過電壓降低至相應(yīng)值，除了已經(jīng)采取的設(shè)備保護(hù)措施以外，在固定裝置內(nèi)或固定裝置與設(shè)備之間也必須采取一定的保護(hù)措施。

·過電壓類別為Ⅱ的設(shè)備是打算連接到建筑物的固定裝置的設(shè)備(如家用電器、便攜式工具以及類似負(fù)荷設(shè)備)。

·過電壓類別為Ⅲ的設(shè)備是部分固定裝置和其他預(yù)期有高可用率的設(shè)備[如配電板、斷路器、固定裝置中的配電設(shè)備(IEV826-06-01，包括電纜、母線、配電柜、開關(guān)和電源插座)、工業(yè)用設(shè)備，還有其他設(shè)備(如與固定裝置永久性連接的固定電動(dòng)機(jī)等)]。

·過電壓類別為Ⅳ的設(shè)備是打算在建筑物電氣裝置供電端及其附近使用，以及在主配電至系統(tǒng)方向上使用的設(shè)備(如電表、過電流斷路器和脈動(dòng)控制單元)。

根據(jù)已確定的過電壓類別和設(shè)備的額定電壓，給出了設(shè)備的額定浪涌電壓(注意，對(duì)于有一個(gè)特定的額定浪涌電壓和多個(gè)額定電壓的設(shè)備，可以適用于不同的過電壓類別)。

對(duì)于能在設(shè)備端子上產(chǎn)生過電壓的設(shè)備(如開關(guān)設(shè)備)，額定浪涌電壓意指該設(shè)備產(chǎn)生的過電壓必不超過該值，這是假定該設(shè)備是按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和制造商的說明書在運(yùn)行(注意，總是有產(chǎn)生超出額定浪涌電壓值的過電壓的殘余風(fēng)險(xiǎn)，這與電路條件有關(guān))。

只要強(qiáng)化了電涌限制，就允許設(shè)備在更高的過電壓類別條件下運(yùn)行。采用下述裝置能達(dá)到適當(dāng)?shù)碾娪克p:

·電涌保護(hù)裝置;

·具有隔離繞組的變壓器;

·有大量分支的配電系統(tǒng)(能泄放電涌的能量);

·能接受電涌能量充電的電容器;

·電阻或類似的能泄放電涌能量的阻尼元件。

應(yīng)當(dāng)考慮到，如果系統(tǒng)連接點(diǎn)上的電涌保護(hù)裝置的運(yùn)行電壓高于系統(tǒng)內(nèi)各電涌保護(hù)裝置或設(shè)備的運(yùn)行電壓，則系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)電涌保護(hù)裝置或設(shè)備都會(huì)比系統(tǒng)連接點(diǎn)上的電涌保護(hù)裝置釋放更多的能量。

4.2.3 IEC 60364-5-534/DIN VDE 0100 第 534 部分

在準(zhǔn)備本書期間(始于1997年1月)，下述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)草案均可用:

·E DIN IEC 64/867/CDV(VDE 0100第534 部分):1996-10“建筑物的電氣裝置--電氣設(shè)備的選擇和安裝--開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備--過電壓保護(hù)設(shè)備(IEC 64/867/CDV:1996)”;

·E DIN VDE 0100-534/A1(VDE 0100第 534 部分/A1):1996-10“建筑物的電氣裝置--電氣設(shè)備的選擇和安裝--開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備--過電壓保護(hù)裝置--修正案 A1(申請(qǐng)歐洲標(biāo)準(zhǔn))。

上面先提到的 IEC 標(biāo)準(zhǔn)草案現(xiàn)在已經(jīng)被德國 DKE 的 UK221.3分委會(huì)，即“保護(hù)措施”分委會(huì)否決了。理由是其目標(biāo)不再切合當(dāng)今的技術(shù)水平，因此也無助于電涌保護(hù)裝置的設(shè)立。

否決的主要原因是事實(shí)上電涌保護(hù)不僅必須要考慮開關(guān)操作和遠(yuǎn)處雷擊(IEC 61024/61312-1)，而且也必須考慮近處或直接雷擊干擾(IEC 61024/61312-1)。因此，有必要建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不僅僅考慮雷擊保護(hù)避雷器的選擇和安裝，而且也考慮電涌保護(hù)。

現(xiàn)在工程上已公認(rèn)，復(fù)雜的雷電/電涌保護(hù)系統(tǒng)需要不僅一種避雷器。

考慮到這一需求，具有不同保護(hù)能力的三種避雷器類型(I，Ⅱ，Ⅲ類)已在有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) DIN IEC SC 37A/44/CDV(VDE 0675 第 6 部分 A1)中被標(biāo)準(zhǔn)化。通過這些不同類型的避雷器實(shí)現(xiàn)的多級(jí)保護(hù)的概念不僅包括電涌保護(hù)，而且包括直接雷擊的防護(hù)。

德國 UK 221.3 準(zhǔn)備的第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)草案申請(qǐng)進(jìn)一步完善上述IEC 文本。建議的主要章節(jié)第 534 節(jié)中，一方面根據(jù) IEC 603644-443 [根據(jù) VDE 0100-443(VDE 0100第443部分)]討論間接雷擊和開關(guān)操作引起的電涌保護(hù)設(shè)備的選擇和安裝，另一方面則根據(jù) IEC 61024-1和IEC 61312-1，討論有關(guān)直接雷擊和建筑物附近雷擊引起的雷電流和電涌防護(hù)設(shè)備的選擇和安裝。

因此，在關(guān)于低電壓系統(tǒng)裝置標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)主要部分中給出了保護(hù)設(shè)備的選擇和安裝的規(guī)范及其與系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用的防觸電保護(hù)措施之間的兼容性。但這些標(biāo)準(zhǔn)草案不在本書討論范圍之內(nèi)，因此也不再進(jìn)一步考慮。雖然如此，在說明供電系統(tǒng)中避雷器的各種應(yīng)用可能性時(shí)，還是參考了此德國標(biāo)準(zhǔn)草案。

4.3 電信系統(tǒng)的電涌保護(hù)(DINVDE 0800，DIN VDE0845)

有關(guān)內(nèi)容見 DIN VDE 0800第1部分:1989-05中“電信-設(shè)施與裝置安全的一般概念，要求和測試”。該VDE規(guī)范的應(yīng)用范圍包括電信工程的設(shè)施與裝置(下文中稱為電信系統(tǒng)和電信設(shè)備)的安全性，考慮到預(yù)防生命、健康(人和動(dòng)物)或財(cái)產(chǎn)危險(xiǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)也適用于沒有其他適用標(biāo)準(zhǔn)的信息或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的安全性。

DIN VDE 0800 第2部分:1985-07 中“電信、接地和等電位連接”討論“線路屏蔽”(即以導(dǎo)電材料做成的屏蔽，以某種幾何形狀與導(dǎo)線相伴)的處理以及鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋的整合，引用如下:

·在此文本中，作為電磁屏蔽(根據(jù) DIN IEC 60050第 151部分:1983-12，第151-01-16節(jié))的線路屏蔽也能當(dāng)?shù)入娢贿B接用，因?yàn)槠鋬啥硕歼B接到參考電位。

鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋融合到接地系統(tǒng)中，如果考慮建筑物的功能，建筑物對(duì)接地系統(tǒng)有特別高的要求，那么為了避免建筑物的不同點(diǎn)之間的電位差和由此產(chǎn)生的均衡電流，應(yīng)當(dāng)采取措施把鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋整合到接地系統(tǒng)中。如果鋼筋件是不間斷連接的，為此目的鋼筋應(yīng)當(dāng)和接地母排相連。

·鋼筋中的均衡電流平行于不同電位點(diǎn)之間的等電位連接導(dǎo)體，這種電流如果由于過多的阻抗與電信電路產(chǎn)生不許可的耦合或接觸電阻產(chǎn)生波動(dòng)，則能在電信系統(tǒng)中造成干擾。鋼筋的不間斷連接可以通過焊接或精心綁扎來實(shí)現(xiàn)。如果由于靜力學(xué)原因不可能焊接，則應(yīng)當(dāng)加輔助鋼結(jié)構(gòu)代替，輔助鋼結(jié)構(gòu)相互之間必須焊接，并且和鋼筋綁扎。建筑物鋼筋的不間斷連接只有在建筑物的建設(shè)過程中(即使在建筑物是由預(yù)制件構(gòu)成的情況下)才有可能。因此，在建筑結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)階段就必須考慮通過鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋作等電位連接。

DIN VDE 0845 第1 部分:1987-10 中。應(yīng)用范圍援引如下:

·該標(biāo)準(zhǔn)適用于電信系統(tǒng)中的危險(xiǎn)電涌或干擾電涌的防護(hù)措施。這些電涌是由電磁干擾、雷電效應(yīng)或靜電荷引起的，因此也將屬于電信系統(tǒng)的設(shè)備和傳輸線考慮在內(nèi)。

DIN VDE 0185 第1 部分適用于外部防雷保護(hù)(雷電的攔截和引下)，DIN VDE 0855 第 1、2 部分適用于天線系統(tǒng)。

4.4 包含電磁脈沖與雷電防護(hù)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)(VG95372)

VG 95372:1996-03標(biāo)準(zhǔn)綜述了包含電磁脈沖與雷電防護(hù)的 VG 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 元件與保護(hù)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)防雷保護(hù)系統(tǒng)和電涌保護(hù)設(shè)備中的元件，國際性(IEC)和區(qū)域性(CENELEC)的標(biāo)準(zhǔn)化工作現(xiàn)在已經(jīng)取得進(jìn)展，國家(DIN VDE)標(biāo)準(zhǔn)和包括測試授權(quán)的草案也有了。在下文中，僅在對(duì)于理解這些元件和保護(hù)器具的工作方式和使用可能性來說有必要的時(shí)候，才考慮這些標(biāo)準(zhǔn)。

4.5.1 連接件 [E DIN EN 50164-1(VDE 0185 第 201 部分)]

E DIN EN 50164-1(VDE 0185第 201部分)標(biāo)準(zhǔn)草案中“防雷保護(hù)元件第1部分:對(duì)連接件的要求”自1997年5月起對(duì)防雷保護(hù)元件(端子、連接器)生效。該草案詳細(xì)說明對(duì)雷電流傳導(dǎo)連接元件的要求和測試。該標(biāo)準(zhǔn)最終將取代 DIN 國標(biāo) DIN 48810/8.86。

現(xiàn)在歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENELEC)正在修訂EDINEN50164-1標(biāo)準(zhǔn)草案。除了狀況/壽命考慮(模擬實(shí)際情況下腐蝕壓力的增大)以外,該標(biāo)準(zhǔn)還包括如下雷電流(10/350us)試驗(yàn)。

與制造商標(biāo)示的連接元件的分類相對(duì)應(yīng)，連接元件被分成H類和L類，并相應(yīng)地進(jìn)行測試:

H(高負(fù)荷)測試電流100kA(10/350us)

?L(正常負(fù)荷) 測試電流50kA(10/350us)

雷電流試驗(yàn)通過的判別標(biāo)準(zhǔn)是，具有足夠低的接觸電阻，沒有可以察覺的損壞、變形或松弛，以及滿足對(duì)螺釘連接的松開轉(zhuǎn)矩的要求等。

4.5.2 雷電流避雷器與浪涌避雷器

雷電流避雷器(用10/350us波形的浪涌電流測試)與電涌避雷器(用8/20us波形的浪涌電流測試)相比是不同的。

4.5.2.1 供電系統(tǒng)用避雷器(IEC 61643-1/E DIN VDE 0675第6部分)

德國標(biāo)準(zhǔn)草案E DIN VDE第6部分中“額定電壓為100V至1000V的交流供電系統(tǒng)中使用的電涌避雷器”自1989年起生效。

包括測試授權(quán)的 EDIN VDE 0675-6 A1(VDE 0675 第6 部分/A1)“DIN VDE 0675-6(VDE 0675 第6部分)草案的修正案 A1”于 1996 年 3 月出版，同年10月，E DIN VDE 0675-6 A2(VDE 0675 第 6 部分 A/2)“DIN VDE 0675-6(VDE 0675第6部分)草案的修正案 A2”出版。DIN IEC 37A/44/CDV(VDE 0675第601部分)“低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器 第1部分:性能要求和測試方法(IEC 37A/44/CDV:1996)”也在1996年10月被引引入。這一草案后來成為 IEC 標(biāo)準(zhǔn)并于 1998 年2月生效，且被用作為IEC 61643-1“連接到低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器 第1部分:性能要求和測試方法”。負(fù)責(zé)避雷器國際標(biāo)準(zhǔn)化。

黃色印刷的E DIN VDE 0675 第 6 部分/A1 是基于 DIN VDE0675 第6部分/1989-11 草案，避雷器型號(hào)的分級(jí)和分類大部分保留。這些避雷器被劃分為四個(gè)要求等級(jí):

·等級(jí)A。安裝于低電壓架空線路和人們碰不到的地方的避雷器，用 8/20us波形的浪涌電流測試。

·等級(jí)B。為防雷保護(hù)等電位連接和控制直接雷擊的目的而安裝的避雷器。這些避雷器用 10/350us 波形的模擬雷電測試電流I_imp測試。

·等級(jí) C。為固定裝置中的電涌保護(hù)的目的而安裝的避雷器，如在配電區(qū)。這些避雷器用8/20us 波形的額定放電浪涌電流 i_sn測試。

·等級(jí) D。為固定或移動(dòng)裝置中的電涌保護(hù)的目的而安裝的避雷器，尤其是在電源插座區(qū)或終端前。該避雷器組的測試采用產(chǎn)生 1.2/50us開路浪涌電壓和8/20us短路浪涌電流的復(fù)合波發(fā)生器(視在內(nèi)阻為 2Ω)。用于測試的復(fù)合波發(fā)生器的開路電壓 U_oc被指定為這些避雷器的一個(gè)參數(shù)。

第 A1 部分的測試/修正首先考慮電氣要求和測試程序。與用戶相關(guān)的電氣要求和測試程序在下文中簡要解釋:

1)對(duì)B級(jí)避雷器的雷電測試電流(I_imp)。雷電測試電流 I_imp (10/350us)替代以前的 8/80us 波形的雷電測試電流。I_imp由下述參數(shù)確定:峰值(Ipeak)、電荷量(Q)、比能量(W/R)和波形(10/350us)。對(duì)于波形，數(shù)值10表示10us 的波頭上升時(shí)間，350us 表示雷電波的波尾至半峰值的時(shí)間為 350us。10/350us 波形的雷電測試電流 I_imp與自然雷電放電的首次回?fù)綦娏髯罱咏?，在世界范圍?nèi)用于雷電模擬。

2)限制電壓測量值的確定(保護(hù)水平 U_p)。確定限制電壓測量值的測試程序根據(jù)避雷器的類型和等級(jí)劃分。限制電壓測量值是從不同的測試中得到的最大值。用于絕緣配合的(避雷器)保護(hù)水平是限制電壓測量值中的最大值。

3)預(yù)處理和動(dòng)作負(fù)載測試(放電容量)。據(jù)此測試避雷器的有關(guān)放電容量和續(xù)流熄滅能力方面的性能。避雷器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)知道后,可按照其要求等級(jí)選擇一個(gè)對(duì)應(yīng)于其續(xù)流的電壓源,并且根據(jù)其要求的等級(jí)進(jìn)行預(yù)處理試驗(yàn)。

4)避雷器的脫扣裝置和熱穩(wěn)定性。在測試避雷器的脫扣裝置和熱穩(wěn)定性時(shí)，帶火花間隙的避雷器和基于非線性電阻的避雷器是有差別的。這種差別是為了模擬接近實(shí)際的故障原因:

·基于非線性電阻的避雷器。假設(shè)經(jīng)過多年運(yùn)行，由于反復(fù)承受浪涌電流，漏電流將增大，這將導(dǎo)致避雷器發(fā)熱或功耗增大。在脫扣試驗(yàn)中模擬了這種“熱漂移”。在外殼過熱之前脫扣裝置必須將避雷器脫離系統(tǒng)，因外殼過熱可能導(dǎo)致火災(zāi)危險(xiǎn)。

·帶火花間隙或串聯(lián)火花間隙的避雷器。在此假設(shè)的故障原因是放電電流過于頻繁和過大，或者熄滅續(xù)流的次數(shù)太多，內(nèi)置火花間隙的電極熔化，發(fā)生短路。在試驗(yàn)中，用銅導(dǎo)體短路火花間隙來模擬這種故障。在避雷器出現(xiàn)可察覺的損壞或引起火災(zāi)危險(xiǎn)之前，制造商確認(rèn)的最大后備熔絲必須將避雷器脫離系統(tǒng)。

4.5.2.1.1 選擇避雷器的重要數(shù)據(jù)

·額定電壓 Uc。Uc值表示避雷器額定的最高運(yùn)行電壓，在此電壓下避雷器有合格的性能數(shù)據(jù)。

·保護(hù)水平 Up。此參數(shù)表征避雷器有能力將干擾限制到 Up。避雷器需要的保護(hù)水平取決于安裝位置(過電壓類別)和/或被保護(hù)裝置的電氣絕緣強(qiáng)度。

·放電能力。如果避雷器必須按出現(xiàn)的危險(xiǎn)(直接雷擊、遠(yuǎn)處雷擊、感應(yīng)過電壓)選擇，則該參數(shù)是至關(guān)重要的。

此值表征避雷器的實(shí)際性能，表示能夠安全地泄放而不會(huì)明顯影響其功能的雷電測試電流/浪涌電流/復(fù)合電涌。這一指標(biāo)也反映在避雷器的分級(jí)上:

雷電測試電流I_imp→等級(jí)B

浪涌電流i_sn或I_max→等級(jí) A、C

復(fù)合波 U_oc→等級(jí) D

·遮斷能力/續(xù)流熄滅能力 I_F。該參數(shù)對(duì)火花間隙避雷器很重要。該參數(shù)指示避雷器自動(dòng)熄滅系統(tǒng)續(xù)流的限值。

·脫扣裝置/備用熔絲。這些數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)重要，尤其是在避雷器過載或被用錯(cuò)，或因多次放電而老化時(shí)。按E DIN VDE 0675-6/A1設(shè)計(jì)的避雷器被證明，在過載/脫扣裝置和熱穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)過載/失敗的情況下能夠轉(zhuǎn)入安全故障狀態(tài)。

4.5.2.1.2 按要求和位置配合避雷器

·B級(jí)避雷器(雷電流避雷器)。雷電流避雷器安裝應(yīng)用的位置是房屋的電源區(qū)，那里可能出現(xiàn)很大的分雷電流。

· C級(jí)避雷器。這些電涌避雷器安裝應(yīng)用的典型位置是在配電箱。這是必須安全控制雷電流避雷器的殘壓和kA級(jí)的浪涌電流(8/20us)的地方。

·D級(jí)避雷器。這些避雷器要么位于配電盤和終端之間，要么位于電源插座處。

關(guān)于D級(jí)避雷器的要求，是按容易引起危險(xiǎn)的 U_oc的外加電壓來考慮的，而不是按外加的浪涌電流考慮，U_oc要限制到低值。典型的危險(xiǎn)電壓值在2.5~4kV范圍內(nèi)(出現(xiàn)在終端輸入口、電源插座上)。

4.5.2.1.3 N-PE避雷器(E DIN VDE 0675 第6 部分/A2)

N-PE 避雷器在 E DIN VDE 0675-6/A2(VDE 0675 第6 部分/A2):1996-10“浪涌避雷器 第6部分:在額定電壓為100~1000V的交流供電系統(tǒng)中的應(yīng)用，DIN VDE 0675-6(VDE 0675第6部分)草案的修正案 A2”中被標(biāo)準(zhǔn)化。這種避雷器安裝在中性線(N)和保護(hù)線(PE)之間。

這種N-PE 避雷器的任務(wù)是什么?出于人身保護(hù)原因，B級(jí)和C級(jí)避雷器通常安裝在故障電流斷路器前(按能流方向)。為保證故障避雷器能通過TT系統(tǒng)的備用熔絲安全脫扣，采用“3+1 電路”。三個(gè)外導(dǎo)體 L1、L2 和 L3連接到避雷器上，再與中性線N相連。在中性線(N)和保護(hù)線(PE)之間安裝N-PE避雷器。在避雷器(在外導(dǎo)體上)失效(短路)的情況下，在被考慮的外導(dǎo)體L和中性線N之間出現(xiàn)短路電流，該短路電流可在設(shè)定時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)備用熔絲切斷。如果避雷器安裝在 L和 PE 之間，則 TT 系統(tǒng)中流過 L 和 PE 之間的故障避雷器的電流不足以熔斷系統(tǒng)的熔絲。N-PE避雷器必須能夠通過 L1、L2 和 L3 至N的總干擾電流。

4.5.2.2 信息技術(shù)用避雷器(IEC SC 37A/E DIN VDE 0845 第2部分)

德國標(biāo)準(zhǔn)草案 DIN VDE 0845第2部分“數(shù)據(jù)處理和電信雷電放電、靜電放電和來自電站的過電壓”自1993年10月效。

在此標(biāo)準(zhǔn)草案中，下述電涌保護(hù)器件之間是有差別的:

·間隙，包括:①電涌避雷器、充氣管(或氣體放電管)，②沿面放電避雷器/空氣火花間隙;③脫離火花間隙;④自滅火花間隙。

·半導(dǎo)體保護(hù)元件和非線性電阻。

·電涌限制器。

·保護(hù)和隔離變壓器，包括降壓變壓器。如本清單所示 DIN VDE 0845第2部分覆蓋了各種元件和電涌保護(hù)器(電涌限制器)。在國際(IEC)標(biāo)準(zhǔn)中，元件和保護(hù)器是在不同的標(biāo)準(zhǔn)草案中分開處理的:

·元件(低電壓浪涌保護(hù)設(shè)備的元件)的詳細(xì)說明剛由SC37B委員會(huì)給出。現(xiàn)階段有4個(gè)草案:

IEC 61647-1草案:氣體放電管(GDT)規(guī)范;

IEC 61647-2草案:雪崩二極管(ABD)規(guī)范;

IEC 61647-3 草案:金屬氧化物非線性電阻(MOV)規(guī)范;

IEC 61647-4草案:可控硅電涌抑制器(TSS)規(guī)范。

·電涌保護(hù)設(shè)備的規(guī)范目前正在由 SC 37A委員會(huì)制定，題為:

IEC 61644-1:連接至電信與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的電涌保護(hù)器。

有計(jì)劃要完成第二部分，詳細(xì)說明電涌保護(hù)器的選擇和應(yīng)用。

由于標(biāo)準(zhǔn)化工作是由 SC 37A委員會(huì)開展的，可以保證信息技術(shù)用避雷器和供電技術(shù)用避雷器的測試要求，并且考慮到它們的要求等級(jí)和應(yīng)用條件的配合。

黃色印刷的E DIN VDE 0845第2部分規(guī)范是為數(shù)據(jù)處理和電信技術(shù)裝置中用的電涌保護(hù)設(shè)備制定的要求和測試。

下面簡要介紹與用戶相關(guān)的電涌限制器的電氣要求和測試。

對(duì)電涌限制器，標(biāo)準(zhǔn)草案區(qū)分第1類和第2類，具體來說，第1類電涌限制器用于預(yù)防瞬態(tài)過電壓(如雷電引起的)，第2類電涌限制器用于必須考慮持續(xù)時(shí)間長達(dá)0.5s的附加交流干擾的場合。

4.5.2.2.1 選擇避雷器的重要數(shù)據(jù)

·標(biāo)稱電壓 U_N。避雷器的標(biāo)稱電壓是作為型號(hào)特征的，并且通常等于應(yīng)用避雷器的系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓。

·額定電壓 U_C。U_C值表示避雷器額定的最高運(yùn)行電壓，在該電壓下避雷器達(dá)到給定的性能數(shù)據(jù)。此值支持用戶按系統(tǒng)或設(shè)備要求的最大運(yùn)行數(shù)據(jù)選擇避雷器。

·標(biāo)稱電流I_N標(biāo)稱電流是避雷器的電流通路可載的最大允許工作電流。

·工作頻率范圍。在工作頻率范圍內(nèi)，避雷器的插人損耗小于等于 3dB。由于避雷器通常具有低通特性，工作頻率范圍用截止頻率f_G描述。

對(duì)于數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，用一個(gè)特定的數(shù)據(jù)傳輸速率 V_S代替工作頻率范圍。避雷器的可能數(shù)據(jù)傳輸速率與系統(tǒng)所用的傳輸過程有關(guān)。該過程在具有低通特性的系統(tǒng)中決定了必要的截止頻率。在電信工程中，V_S=2f_G;在實(shí)際工程中，V_S=1.25f_G

·載流量/放電能力。此處與供電系統(tǒng)用的避雷器適用相同的標(biāo)準(zhǔn)。

DIN VDE 0845第2部分標(biāo)準(zhǔn)草案對(duì)雷電流避雷器(雷電測試電流 I_imp)未給出任何要求。在目前的工程實(shí)踐中，信息技術(shù)設(shè)備用避雷器也有能傳導(dǎo)雷電流的。

·保護(hù)水平 U_P。

·在 DIN VDE 0845第2 部分標(biāo)準(zhǔn)草案中，此值也稱為“最大殘壓”。此參數(shù)表征對(duì)于給定的負(fù)荷，避雷器的端子上可能出現(xiàn)的最高電壓。選擇避雷器時(shí)必須牢記，此值應(yīng)低于后續(xù)設(shè)備的破壞限值。

4.5.2.2.2 根據(jù)要求和位置配合避雷器

在 DIN VDE 0845 第2 部分標(biāo)準(zhǔn)草案中未給出信息技術(shù)設(shè)備用避雷器根據(jù)要求和位置的具體配合，只根據(jù)避雷器的載流量細(xì)分了負(fù)荷等級(jí)。

4.5.2.3 避雷器配合

既然已知雷電流和避雷器的要求與位置的等級(jí)，用戶或項(xiàng)目組織者必須保證避雷器和被保護(hù)設(shè)備的配合。這是達(dá)到對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的優(yōu)化協(xié)調(diào)保護(hù)的唯一途徑。