10个电涌保护器SPD常见问题

2020/6/30 20:21:47 人评论 次浏览 分类:过程控制  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/3181.html

电涌保护器简称SPD(Surge Protective Device),是一种限制瞬态过电压和泄放电涌电流,从而保护电气或电子设备的器件。电涌保护器SPD作为专业的防电涌产品,作用是什么?昌晖仪表总结了10个电涌保护器SPD常见问题供大家参考。
电涌保护器
Q1:电涌保护器SPD作用是什么?

雷击发生、大功率设备启停、静电放电时,会产生瞬时过电压(电涌),造成设备损坏。电涌保护器SPD安装在需保护的设备前端,当电涌产生时,电涌保护器SPD能迅速导通,将电涌泄放到地,将电压限制在安全水平,从而保护后端设备。

Q2:电涌保护器SPD要不要配置,依据的标准有哪些?

是否安装电涌保护器SPD,一般从两个方面来考虑:一是设备遭受电涌入侵的概率,如当地的雷暴日数、系统所处的环境、设备安装位置等;二是设备的重要性,如设备自身的价值、系统的安全性要求、设备在系统控制中的重要性等。

电涌保护器SPD配置相关标准:

1、通用标准
GB/T21714.4-2008(IEC 62305-4 2006)雷电防护第4部分:建筑物内电气和电子系统;
GB50057-2010建筑物防雷设计规范;
GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范。

2、行业标准

SHT3164-2012 石油化工仪表系统防雷工程设计规范;
YD5068-1998 移动通信基站防雷与接地设计规范;
TB10180-2016 铁路防雷及接地工程技术规范;
DLT 381-2010 电子设备防雷技术导则。

Q3:电涌保护器SPD的使用寿命有多长?

电涌保护器SPD内部电子元器件如气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管、二极管等,承受电流冲击时,会对性能产生一定影响,当电涌保护器SPD累计承受放电冲击次数过多时,会造成性能下降、劣化。

另外元器件受温度、湿度等影响,性能会逐步下降,存在寿命限制。依据GB/T20438.2-2017(等同IEC61508-2 2010)标准7.4.9.5条:电子元器件使用寿命往往在8-12年之间。如果长期在接近规范极限下工作,其寿命可能大大降低。


如在室外高温高湿条件下,电涌保护器SPD预计使用寿命是3-5年。而如果系统电压接近电涌保护器SPD的最大持续工作电压,或系统频繁出现工频过电压,则电涌保护器SPD的使用寿命会更短。


应根据现场情况(雷暴日数、温湿度、供电电压质量等因素),定期更换电涌保护器SPD。
如在南方雷暴日较多、应用于温湿度环境较恶劣的室外等场所,建议3-5年进行更换;如在北方雷暴日较少、温湿度环境较好且供电质量较好的地方,可使用5-8年以上进行更换。而对于有状态指示的电涌保护器SPD,如果指示电涌保护器SPD失效,需马上更换。

另外,电涌保护器SPD可以通过专门的检测设备(断线检测)来判断是否失效,也可以安装在线雷电监测系统实时监测,根据环境、雷电冲击情况来评估。


Q4:电源电涌保护器SPD如何选型?

电源电涌保护器SPD选型主要考虑以下三个要素:
1、根据电源系统、相数,选择对应的电涌保护器SPD组合模式。
常用的电源系统有TN-S,TN-C,TN-C-S,TT、IT。
TN-S系统       TN-C系统

TN-C-S系统       TT系统

IT系统
对应的组合模式:

单相TN:2P,1P+1
单相TT:1P+1
三相TN-S:4P,3P+1
三相TN-C、IT:3P
三相TT:3P+1
TN-C-S系统,即前半部分是TN-C系统,后半部分是TN-S系统。

2、根据系统的工作电压,选择Uc值。

电涌保护器SPD应用时,Uc必须大于电源系统的工作电压Un(Un为相电压,L-N或L-PE间的电压)。考虑到电网波动,一般要求Uc至少大于1.15Un,在中国,一般会选择Uc大于1.35Un以上。

3、根据防护等级设计要求以及电涌保护器SPD安装位置,选择电涌保护器SPD的放电能力。

参考下方GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》内容:
GB50343-2012标准内容


Q5:信号电涌保护器SPD如何选型?

信号电涌保护器SPD采用35mm导轨安装方式,选型时,需要了解以下内容:
1、信号的类型是什么?
根据信号类型,可以确定系统的工作电压,从而确认Uc。一般情况下:模拟量输入输出AI,AO:24V;数字量输入输出DI,DO:24V;RS485,热电偶TC:5V;RS232:12V;热电阻RTD:5V。

2、回路的工作电流IL多大?

信号电涌保护器SPD一般串联在回路中,电路的工作电流会流过电涌保护器SPD,如果IL超出电涌保护器SPD耐受水平,会引起电涌保护器SPD烧坏。一般情况下IL都满足要求。对于一些功耗较大的3线、4线仪表、DO等,需要确定其电源回路的电流大小。

3、需要保护的线数?

根据保护线数选择对应的2线、3线、4线产品。

4、是否要求本安防爆?

有,选择本安型电涌保护器SPD;无,选择非本安电涌保护器SPD。

Q6:现场仪表用电涌保护器SPD如何选型?

现场仪表用电涌保护器SPD多采用螺纹安装方式,选择时确定以下内容即可。
1、保护线数
2线、3线、4线,相应选择。注意保护线数不包含接地线。

2、是否有备用电气接口?

有:并联型电涌保护器;无:串联线电涌保护器

3、螺纹形式?

订货时需要指定,常用的螺纹类型有1/2'NPT,3/4’NPT,M20*15,G 1/2,G 3/4。

Q7:安装电涌保护器SPD有哪些注意事项?

1、电涌保护器SPD应尽量靠近被保护设备,距离应在10m以内。
2、电涌保护器SPD必须可靠接地,应将被保护设备的接地线连接至电涌保护器SPD,然后在电涌保护器SPD处接地。
3、电涌保护器SPD应以尽量短的距离接到总接地排或分组接地排,如电源电涌保护器SPD,要求接地线长度小于0.5m。
4、电涌保护器SPD的接地线需要保证一定的截面积,与电涌保护器SPD放电能力匹配。
5、串联型电涌保护器SPD(多为信号类电涌保护器SPD)安装时需要注意方向,电涌保护器SPD的输出端应接被保护设备。

Q8:Uc=320VAC的电源电涌保护器SPD为什么可以应用在380VAC的电压系统中?

三相系统中,线电压(L-L)是380V,而相电压(L-N/PE/PEN)是220V,而电涌保护器SPD只用在L-N、L-PE、L-PEN之间,其Un是220VAC,Uc=320VAC。Uc=1.45Un,所以是适用的。

Q9:电源电涌保护器SPD为什么要安装后备保护器,如何匹配?

电源电涌保护器SPD在运行时,如电涌保护器SPD承受超过其耐受能力的雷电流,或电网出现故障过电压等,可能造成电涌保护器SPD短路故障,这时就需要过流保护装置将电涌保护器SPD从线路上切除。
 过流保护装置与电涌保护器SPD
前置过流保护装置F2的配置,应该同时满足以下要求:

1、与电涌保护器SPD的放电能力匹配,在电涌冲击时不动作;
2、在电涌保护器SPD出现“短路”故障时及时可靠地动作;
3、与主回路过流保护装置F1配合。
F2的额定电流既不能太小(无法满足要求1),也不能太大(无法满足要求2、3)。实际应用中很可能出现无法同时满足的情况,这就需要设计人员根据实际情况来决定。如要求供电连续,则F2动作而F1不动作。如要求电涌保护器SPD保护连续,则优先保证F2与电涌保护器SPD放电能力配合。
假定电涌保护器SPD的推荐后备保护熔丝的大小为A安培,根据不同的情况,F1、F2选择如下(见下表):
F1、F2选择
A值的选择可以参考IEC61643-12附录P,如电涌保护器SPD的In=10kA,A=40;电涌保护器SPD的Iimp=15kA,A=200。


Q10:如何判断电涌保护器SPD好坏?

电涌保护器SPD是通过泄放电流到地的方式进行保护,并不是“一打雷就会坏”,除非电涌保护器SPD选型错误,否则单次雷电流冲击就造成电涌保护器SPD损坏的概率极低。

电源电涌保护器SPD均设置脱扣装置,如果电涌保护器SPD失效,可直接通过指示窗口发现。电涌保护器SPD脱扣装置不是为了在其泄放雷电流时脱扣,而是为了在电涌保护器SPD劣化失效后,避免故障电流持续流过电涌保护器SPD引起电涌保护器SPD起火。


信号电涌保护器SPD起火风险小,因此不要求设置脱扣装置,多采用专门的防雷器件测试仪离线检测。随着技术的发展,信号电涌保护器SPD的状态指示功能正在普及,也可以通过状态指示来判断其好坏。

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