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電源防雷器Iimp10/350μS、Uc、Up、In的含義
1分類試驗級別
I級分類試驗是用標(biāo)稱放電電流In、1.2/50μs沖擊電壓和沖擊電流Iimp進行的試驗。Ⅱ級分類試驗是用標(biāo)稱放電電流In、1. 2/50 μs沖擊電壓和最大放電電流Imax進行的試驗。Ⅲ級分類試驗是用復(fù)合波(開路電壓1.2/50μs，短路電流8/20 μs) 進行的試驗。
《雷規(guī)》第6.4.7 條規(guī)定在LPZ0A或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處，在從室外引來的線路上安裝的防雷器,應(yīng)選用符合I級分類試驗的產(chǎn)品。由于目前符合I級分類試驗的防雷器只有電壓開關(guān)型的產(chǎn)品，所以設(shè)計選型時應(yīng)注意當(dāng)建筑物采用低壓電源引人，無論引人線是架空線還是電纜，室內(nèi)入口級的防雷器必須采用符合I級分類試驗的電壓開關(guān)型防雷器。有些制造商標(biāo)明其金屬氧化物壓敏電阻防雷器產(chǎn)品可以用作電源人戶第一級防雷器,但是我們要清楚，目前單基片氧化鋅防雷器的最大通流容量不會超過8/20 μs、80kA,要達到較大的通流容量就必須使用多個基片并聯(lián)使用，這樣就出現(xiàn)一個能量分配的問題。如果在一個防雷器里使用3個或3個以上的基片，那么其每個基片的啟動電壓和內(nèi)阻要做到非常近似。在高電壓大電流狀態(tài)下即使是1Ω的電阻差別也會使氧化鋅基片造成能量分配的不均衡，那么就會有某一片損壞而其他沒有損壞或者很少損壞，但是即使這樣有一片損壞也會對整個電源防雷器造成影響或者使某相對地短路，造成供電事故。所以，第一級防雷器最好慎用金屬氧化物壓敏電阻防雷器,尤其是有的國內(nèi)代理商采用國外產(chǎn)品以外部并聯(lián)的方法制作的防雷箱。
2沖擊電流Iimp( 10/350 μS )
Iimp主要用來表征I級分類試驗的防雷器的電涌能量承受能力，它以電流峰值Ipeak和電荷量Q定義。電涌能量承受能力本應(yīng)以能量值表征，但在工程上為方便就用規(guī)定波形、規(guī)定次數(shù)的沖擊電流峰值表征。I級分類試驗要求的沖擊電流電荷量Q=0.5Ipeak(其中,電荷量單位為C,電流單位為kA),Q應(yīng)在10 ms內(nèi)通過。10/350 μs單脈沖電流波形就是能滿足此要求的一種波形,也是IEC61312-1第3.4.2.2條和《雷規(guī)》第6.4.7條規(guī)定的首次雷擊的雷電流計算波形。10μs(波頭時間T1)是首次雷閃的電流變化陡度,它將使放電通路中電感產(chǎn)生感應(yīng)電壓,而對電阻R不起作用;350μs( 半峰值時間T2)是表征波形寬度。電荷量Q用波形對時間的積分表示，可簡化為Q=(1/0.7)IpeakT2(Ipeak單位為kA,T2單位為s,Q單位為C),并推導(dǎo)出單位能量W/R= (1/2) x(1/0.7)Ipeak2 T2。它主要對電阻R起作用,表征雷電流加在1Ω電阻上的能量。沖擊電流是選擇建筑物入口級SPD的一一個重要指標(biāo)，因為此級的主要作用是泄放絕大部分雷電流。在選型時須按《雷規(guī)》第6.4.7條的規(guī)定計算通過防雷器的10/350us雷電流峰值,選用的防雷器的電流峰值應(yīng)大于此值。3最大持續(xù)運行電壓Uc
即電源防雷器的額定電壓，它是允許持續(xù)施加于防雷器上的最大方均根電壓或直流電壓。Uc對防雷器有重要意義，尤其是對金屬氧化物壓敏電阻防雷器,超過Uc會使防雷器過熱、加速老化甚至損壞。防雷器的額定電壓應(yīng)大于接人防雷器的電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓。《雷規(guī)》第6.4.5 條規(guī)定了各種220/380V三相系統(tǒng)中防雷器的Uc與電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓的最小比值。在TT系統(tǒng)中，防雷器安裝于相線-地和中性線-地之間時，Uc不應(yīng)小于1.55U0 (Uo 為相線對中性線的標(biāo)稱電壓，220V)，即Uc≥341 V; 防雷器安裝于相線-中性線之間以及中性線-地之間(即“3+1”接線方式)時，Uc不應(yīng)小于1.15Uo，即Uc≥253 V。在TN系統(tǒng)中，防雷器安裝于相線-地和中性線-地之間時， Uc不應(yīng)小于1.15Uo,即Uc≥253 V。在IT系統(tǒng)中，防雷器安裝于相線-地之間時，Uc應(yīng)不小于1.15U (U為線間電壓，380V)，即Uc≥437V(關(guān)于Uc值的選取，IEC已有新規(guī)定，請參見GB50057-2010 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范。4額定斷開續(xù)流
這是電壓開關(guān)型防雷器的一個重要參數(shù)。電壓開關(guān)型防雷器在強大的雷電浪涌作用下導(dǎo)通，電源系統(tǒng)流入防雷器的電流在雷電浪涌消失后形成工頻后續(xù)電流，這個電流的大小同電網(wǎng)的阻抗相關(guān)。續(xù)流將影響到電網(wǎng)穩(wěn)定，并在電網(wǎng)強大的續(xù)流電流下，使防雷器迅速老化甚至報廢。所以，《雷規(guī)》第6.4.4條規(guī)定防雷器應(yīng)有能力熄滅工頻續(xù)流。額定斷開續(xù)流就是指防雷器本身能斷開的續(xù)流(有效值)。限壓型防雷器由于其工作原理是阻值在雷電浪涌通過前后都按照固定的伏安特性曲線變化的，所以不存在工頻續(xù)流的概念。5電壓保護水平Up
對電壓開關(guān)型防雷器, Up為其最大的放電電壓。對限壓型防雷器，當(dāng)放電電流流過SPD時，在其端子間將出現(xiàn)的電壓峰值稱之為殘壓。采用施加規(guī)定波形和幅值的沖擊，在防雷器接線端子間實際測得的最大的殘壓值又稱為實測限制電壓。Up就是用來表征防雷器端子間限制電壓的參數(shù)，該值應(yīng)大于實測限制電壓的最高值。《雷規(guī)》第6.4.4條規(guī)定各級防雷器的Up加上其兩端引線的感應(yīng)電壓，應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致(《雷規(guī)》第6.4.8 條規(guī)定，此值應(yīng)小于被保護設(shè)備耐壓水平的80%--審者注)。 可見，在選擇各級防雷器時，Up都是一項重要指標(biāo)。《雷規(guī)》第6.4.8
條規(guī)定，第一級防雷器的Up加上其兩端引線的感應(yīng)電壓以及反射波效應(yīng)不足以保護其較遠處的被保護設(shè)備的情況下，尚應(yīng)在被保護設(shè)備處裝設(shè)防雷器;第6.4.9條規(guī)定，當(dāng)按第6.4.7、6.4.8條要求安裝的第一級和末級防雷器之間設(shè)配電箱時，若第一級防雷器的Up加上其兩端引線的感應(yīng)電壓不能保護該配電箱內(nèi)設(shè)備，則應(yīng)在箱內(nèi)安裝第二級防雷器。從以上條文更可以看出，后級防雷器的設(shè)置與選擇主要就取決于其Up。
6標(biāo)稱放電電流1n (8/20 μS)
In(8/20 μs)是流過防雷器、具有8/20 μs波形的電流的峰值。該電流用于Ⅱ級試驗的防雷器分級以及I級、Ⅱ級試驗的防雷器的預(yù)處理試驗。《雷規(guī)》第6.4.8條和第6.4.9條分別規(guī)定了終端被保護設(shè)備處裝設(shè)的防雷器和中間配電箱處裝設(shè)的防雷器的最小標(biāo)稱放電電流Imin，分別是3kA(8/20 μs)和5kA(8/20 μs)。因為絕大部分雷電流已由入口級的防雷器泄放掉了，裝設(shè)后級防雷器主要作用是箝壓，所以,《雷規(guī)》沒有要求計算通過后級防雷器的雷電流，只要滿足給出的最低值即可。
3結(jié)語
防雷器的選型是一項重要的工作,對建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的正常運行有著至關(guān)重要的作用,作為電氣設(shè)計人員必須嚴(yán)格按照國家規(guī)范，認(rèn)真對待。同時,各種類型的防雷器都將不斷地被改進,所以在選用防雷器時,我們應(yīng)當(dāng)用發(fā)展的眼光去看待,用積極的態(tài)度去分析研究新技術(shù)、新產(chǎn)品。比如現(xiàn)在開始慢慢應(yīng)用的智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)，就比常規(guī)的防雷設(shè)計多了很多智能監(jiān)測設(shè)備，相比于傳統(tǒng)的防雷設(shè)計，對整套智能防雷系統(tǒng)的設(shè)計會更復(fù)雜要求更多，我們需要不斷學(xué)習(xí)先進的防雷技術(shù)，作出更合理的防雷設(shè)計，更好的保護用戶的設(shè)備。
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