1、武汉华能阳光电气有限公司交流电气装置过电压保护设计说明书文章摘要：交流电气装置过电压保护设计要求及限制措施,SPD设置及接地线设计1.1 过电压概述表 11 低压系统过电压类别直击雷过电压感应雷击过电压大气过电压雷电波侵入过电压电容器组操作容性负载过电压空载长线路空载变压器电抗器电动机操作感性负载过电压真空断路器操作过电压谐振引起的过电压并列或解列过电压负载的投入与切除IT 系 统发 生接地故障引起 对地电压升高TN 系统或 TT 系 统中性线开路引起对地电压升高低压系统相导体与中性导体间的短路时中性线对地电压升高低压系统故障相的接地故障电压不超过 50V，非故障相对地电压升高工频过电压高压系
2、统接地故障电压窜入低压侧（高压为接地系统，变电所内一个接地系统）。当切断 时间大于 5s 时 ，允 许的工频过电压 U0+250V；当切断时间小于或等于 5s 时，允许的工频过电压 U0+1200V。1.2 耐冲击类别（过电压类别）的划分武汉华能阳光电气有限公司耐冲击类别（过电压类别）划分的目耐冲击类别标识数字越高，表明设备的耐冲击性能越高，可供选择的抑制过电压的方法越多。耐冲击类别这一概念适用于直接从电源线上接电的设备。耐冲击类别是根据对设备预期不间断供电和能承受的事故后果来区分设备适用性的不同等级。通过对设备耐冲击水平的选择，使整个电气装置达到绝缘配合，将故障的危害性降低到允许的水平，以提
3、供一个抑制过电压的基础。2.耐冲击类别（过电压类别）说明类耐冲击设备是打算与建筑物固定电气装置相连的设备。保护措施应在此设备之外，既可固定在电气装置内也可固定在电气装置和此设备之间，以限制瞬态过电压在规定的水平。类耐冲击设备是与建筑物固定电气装置相连的设备。注：此类设备举例：家用电器、便携式工具以及类似负荷。类耐冲击设备是固定电气装置的组成部分和其他预期具有较高适用性类别的设备。注：此类设备举例：固定电气装置的配电盘、断路器、布线系统，包括电缆、母 线、接 线 盒、开关、插座），工 业 用设备以及某些其他设备，如与固定电气装置永久相连的固定式电机。类耐冲击设备是用于建筑物电气装置主配电盘来电侧
4、电源进线端或其附近的设备。注：此类设备举例：电气测量仪表、一次过电流保护电器以及滤波器。武汉华能阳光电气有限公司1.3 过电压抑制的配置需装设电涌保护器时，应符合下列各条：1.自身抑制在电气装置全部由低压地下系统而不含架空线供电的情况下，依据表 12 所规定的设备耐冲击电压值便足够了，而不需要附加的大气过电压保护。在电气装置由低压架空线供电或含有低压架空线供电的情况下，且外界环境影响为 AQ1（雷暴日数25 日/ 年）时，应装设大气过电压保护。保护装置的保护水平不应高于表 2 列出的类过电压水平。二、在一、条件下，建筑物电气装置的大气过电压保护可采取以下措施： 按照 IEC60364-5-53
5、4（过电压保护电器）安装具有 II 类保护水平的电涌保护器。 或通过其他方法提供至少等效的电压衰减量。表 12 要求的设备额定耐冲击电压值电气装置标称电压*V要求的耐冲击电压值kV武汉华能阳光电气有限公司三相系统带中性点的单相系统电气装置电源进线端的设备(耐冲击类别)配电装置和末级电路的设备(耐冲击类别)用电器具(耐冲击类别)有特殊保护的设备(耐冲击类别) 120240 4 2.5 1.5 0.8230/400277/480 6 4 2.5 1.5400/690 8 6 4 2.51000 12 8 6 4*根据 IEC60038：1983。三、在架空线上应用保护抑制的导则对过电压水平的保护抑
6、制可通过在电气装置中直接安装电涌保护器，或在架空线上安装电涌保护器来获得。例如，可以采取以下措施：a）如果是架空供配电网，应在电网的结点，尤其在每个 长度超过500m 的线路末端建立过电压保护。沿供配电线 路每隔 500m 就应安装过电压保护器件。过电压保护器件之间的距离应小于 1000m。b）如果供配电网中部分为架空线路，部分为地下线路，在架空电网应按照上述 a）进行 过电压保护，并应在从架空线至地下电缆的转换点进行过电压保护。c）在 TT 配电网供电的电气装置中，在由自动切断电源为间接接触提供保护的地方，要为相导体和中性导体提供过电压保护器件。在供电网的中性导体直接接地的地方，不必为中性导
7、体安装过电压保护器件。d）在 TN 配电网供电的电气装置中，在由自 动切断电源为间接接触提供保护的地方，连接到相导体的过电压保护器件的接地导体与PEN 导 体相 连或与 PE 导体相连。武汉华能阳光电气有限公司1.4 建筑物电气装置中电涌保护器（SPD）的 选择和安装1.4.1 电涌保护器（SPD）的接线应在电气装置的电源进线端或其附近设电涌保护器（SPD），至少应在下面各点之间装设：1.当在电气装置电源进线端或其附近，中性线与 PE（保护线）直接连接，或没有中性线时：接在每一相线与接地端子或总保护线之间，取其路径最短者；注：在 IT 系 统，中性线与 PE 线之间接了阻抗，不能认为二者是直通
8、的。2.当在电气装置的电源进线端或其附近，中性线与 PE（保护线）不直接相连时：接线形式 1：接在每一相线与接地端子或总保护线之间，和接在中性线与接地端子或总保护线之间，取其路径最短者；或接线形式 2：接在每一相线与中性线之间和接在中性线与总保护端子或总保护线之间，取其路径最短者。1.4.2 电涌保护器（SPD）的选择1.电涌保护器（SPD）的电压保护水平（UP）电涌保护器必需能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大钳压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。武汉华能阳光电气有限公司在建筑物进线处和其它防雷保护区界面处的最大电涌电压，即电涌保护器的最大钳压加上其
9、两端引线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。为使最大电涌电压足够低，其两端的引线应做到最短。在不同界面上的各电涌保护器还应与其相应的能量承受能力相一致。若用一套电涌保护器（SPD）达不到所要求的保 护电压水平时，应采用附加的配合协调的电涌保护器（SPD），以确保达到要求的保 护水平。武汉华能阳光电气有限公司2.选择电涌保护器（SPD）持续运行电压（UC）一、按图 11 接线的 TT 系统中，UC 不应小于 1.55U0。二、按图 12 和图 13 接线的 TN 和 TT 系统中，UC 不应小于 1.15U0。三、按图 14 接线的 IT 系统中 UC 不应小于
10、 1.15U（U 为线间电压）。注：U0 是低压系统相线对中性线的标称电压，在 220/380V 三相系统中，U0 220V。1装置的电压；2配电盘；3总接地端或总接地连接带；4电涌保护器（SPD）；5电涌保护器的接地连接， 5a 或 5b；6需要保护的设备；7剩余电流保护器，应考虑通雷电流的能力；F保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA本装置的接地电阻；RB 供 电系统的接地 电阻1装置的电压；2配电盘；3总接地端或总接地连接带；4电涌保护器（SPD）；5电涌保护器的接地连接， 5a 或 5b；6需要保护的设备；7PE 与 N 线的连接带；F保护电 涌保护器推荐的熔丝、断武汉
11、华能阳光电气有限公司路器或剩余电流保护器；RA本装置的接地电阻；RB供电系统的接地电阻图 12TN 系统中的电涌保 护器注：当采用 TNCS 或 TNS 系统时，在 N 与 PE 线连接处电涌保护器用三个，在其以后 N 与 PE 线分开处安装电涌保护器时用四个，即在 N 与 PE 线间 增加一个， 类似于图 11图 13TT 系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的电源侧1装置的电压；2配电盘；3总接地端或总接地连接带；4电涌保护器（SPD）；4a 电涌保护器或放电间隙；5电涌保护器的接地连接，5a 或 5b；6需要保护的设备；7剩余 电流保护器，可位于母武汉华能阳光电气有限公司线的上方或下方；
12、F保 护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA本装置的接地电阻；RB供电系统的接地电阻注：当电源变压器高压侧碰外壳短路产生的过电压加于 4a 设备时不应动作。在高压系统采用低电阻接地和供电变压器外壳、低压系统中性点合用同一接地装置以及切断短路的时间小于或等于 5s 时，该过电压可按 1200V 考虑。图 14IT 系统中电涌保护器安装在剩余电 流保护器的负荷侧1装置的电压；2配电盘；3总接地端或总接地连接带；4电涌保护器（SPD）；5电涌保护器的接地连接， 5a 或 5b；6需要保护的设备；7剩余电流保护器；F保护电涌保 护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA本装置的接地电阻
13、；RB供电系统的接地电阻3.选择电涌保护器（SPD）标称放电电流（In）和冲击电流（Iimp）在 LPZ0A 或 LPZ0B 区与 LPZ1 区交界处，在从室外引来的 线路上安装 SPD，应选用符合 级分类试验的产 品。武汉华能阳光电气有限公司应通过 SPD 的 10/350s 雷电流幅值。当线路有屏蔽时，通过每个 SPD 的雷电流可按上述确定的雷电流的 30考虑。SPD 宜靠近屏蔽线路末端安装。以上述得出的雷电流作为 Ipeak 来选用 SPD。当按上述要求选用配电线路上的 SPD 时，其标称放电电流 In 不宜小于 15kA。若第一级 SPD 的电压保护水平加上其两端引 线的感应电压保护不
14、了该配电盘内的设备，应在该盘内安装第二级 SPD，其标称放电电流不宜小于 8/20s5kA 。当被保护设备沿线路距安装的 SPD 不大于 10m 时，若该 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的 80，一般情况在被保护设备处可不装 SPD。在考虑被保护设备的耐压水平时宜按其值的 80考虑。在一般情况下，当在线路上多处安装 SPD 且无准确数据 时，电压开关型 SPD 与限压型 SPD 之间的线路长度不宜小于 10m，限压型SPD 之 间的线路长度不宜小于 5m。4.选择电涌保护器（SPD）耐受的预期短路电 流电涌保护器（SPD）耐受短路电流（当电涌保 护器（SPD ）失效时产生）和与之相连接的过电流保护器（设置于内部或外部）一起承受等于和大于安装处预期产生的最大短路电流，选择时要考虑到电涌保护器（SPD）制造厂规定应具备的最大过电流保护 器。
