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常见问题

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电涌保护器的分类与试验-重要不重要看这里--天美平台

电涌保护器必须提供定义的保护功能和性能参数,以便适用于相应的保护概念。 因此,它们根据自己的国际系列产品标准进行开发、测试和分类。 然而,即使在后期使用期间,也必须定期检查是否正常运行并因此遵守保护功能,电气装置和电子系统中的其他安全相关组件也是如此。

3.1 符合产品标准 IEC 61643 的要求

电涌保护器/SPD一般按以下分类性能值,取决于防护等级和使用位置,并遵循产品标准 IEC 61643。其中包含电涌保护装置的术语定义、一般要求和测试程序。 该标准区分:

IEC 61643-11:连接到低压电力系统的电涌保护装置——要求和测试方法 [6]

 IEC 61643-21:连接到电信和信号网络的电涌保护装置——性能要求和测试方法 [7]

IEC 61643-31:连接到低压电力系统的浪涌保护装置——光伏装置中使用的浪涌保护装置的要求和测试方法 [8]

未来,本系列将通过以下内容进行扩展:

IEC 61643-41:连接到低压直流系统的电涌保护装置——要求和测试方法。

IEC 61643 – 浪涌保护装置的产品标准

18IEC 61643 – 浪涌保护装置的产品标准

3.2 电涌保护器的关键特性

标称电压 (UN)

基于 SPD 预期用途的电流或信号电路电压的标称值。规定的标称电压SPD 对应于标准三相系统的典型 SPD 安装地点的系统电压,例如 230/400 V ACSPD 还可以保护较低的系统电压。在系统电压较高的情况下,必须根据具体情况决定是否可以使用 SPD 以及是否存在需要遵守的限制。

 

额定负载电流 (IL)

最大 r.m.s.额定电流值,允许连接的欧姆负载流向 SPD 的受保护输出之一。该最大值由 SPD 内承载工作电流的部件规定;这些必须能够承受持续的热电流负载。

 

短路耐受能力 (ISCCR)

电网的最大未受影响短路电流,SPD 与上游过电流保护装置一起额定。短路耐受能力表明 SPD 在安装位置可以使用的预期短路电流。确定该值的相应测试与上游过电流保护装置(或过电流保护装置,OCPD)一起进行。如果光伏系统的特殊浪涌保护装置对应于 ISCPV 值,则这是 SPD 可以使用的系统的最大直流短路电流。

 

最大持续电压 (Uc)

最大 r.m.s.可以连续施加到 SPD 保护模式的电压值。最大连续电压必须至少比标称电压值高 10%。在电压偏差较大的系统中,必须在 Uc Un 之间表现出较大差异的地方使用 SPD

 

电压保护等级(Up

负载具有特定电压陡度的脉冲并负载具有特定幅度和波形的放电浪涌电流时,SPD 连接端子块上可能出现的最大电压。该值表征了 SPD 的浪涌电压保护效果。如果出现 SPD 性能参数范围内的浪涌电压现象,则 SPD 受保护连接处的电压将安全地限制在该值的最大值。脉冲放电电流 (Iimp) 流过具有脉冲形状的 SPD 的电流峰值 (10/350 μs)。浪涌电流的脉冲波形 (10/350 μs) 是直接雷击效应的特征。脉冲放电电流值用于特殊的 SPD 测试,以证明对高能雷电流的承载能力。根据分配给避雷系统的避雷级别,SPD 必须具有与该值相对应的最小值。

 

标称放电电流(In

流经 SPD 的电流峰值,带脉冲波形

8/20 微秒)。浪涌电流的脉冲形状 (8/20 μs) 是间接雷击或开关操作影响的特征。标称放电电流值用于 SPD 的各种测试,包括用于确定电压保护水平的测试。根据分配给避雷系统的避雷级别,SPD 必须具有与该值相对应的最小值。

 

空载电压(UOC

SPD 端点处混合发电机的卸载电压。混合发电机产生组合浪涌;例如,在卸载时,它提供具有定义脉冲形状的电压脉冲,通常为 (1.2/50 μs),在短路中,提供具有定义脉冲形状的电流脉冲,通常为 (8/20 μs)。组合浪涌是感应浪涌电压效应的特征。根据分配给防雷系统的保护等级,SPD 必须具有与该值相对应的最小值。

 

标准浪涌电流脉冲

SPD 的限压功能使用脉冲形状为 (8/20 μs)(图 19)的浪涌电流进行测试,即上升时间为 8 μs,衰减时间为 20 μs。 这种特别动态的脉冲形状还提供有关 SPD 响应行为的信息。 与该浪涌电流相关的电压上升非常陡峭。 因此,必须在很短的时间内应用 SPD 的电压限制功能。旨在防止直接雷击电流的 SPD 还加载有脉冲波形为 (10/350 μs) 的浪涌电流(图 20)。 最大振幅基于制造商指定的脉冲放电电流。 与 (8/20 μs) 脉冲形状相比,该脉冲形状包含数倍于相同幅度的电负载。 因此,它在能量方面对 SPD 施加了相当高的负载。


电涌保护器的分类与试验-脉冲过程 

19:(8/20 μs)脉冲的过程        图 20:(10/350 μs)脉冲的过程

 

3.3 根据 IEC 62305 进行维护和测试

为了实现高系统可用性,系统操作员必须定期检查和维护其电气系统(表 1)。 这是由立法者、监管机构或专业协会根据各自的系统类型规定的。 作为避雷标准 IEC 62305-3 [3] 的一部分,也在附录 E.7 中要求对避雷系统(内部和外部避雷)进行定期测试和维护。 需要专业知识才能对防雷系统进行专业测试。 因此,该测试必须由防雷专家进行。 检查 SPD 也是其中的一部分。 该标准还要求正确记录维护。 以下三点特别需要注意:

防雷等级

目视检查(年)

综合测试(年)

危急情况下的综合测试

I & II

1

2

1

III & IV

2

4

1

1:根据 IEC 62305 的测试间隔 

• “紧急情况下的综合测试”涉及包含敏感系统或人员较多的系统的结构系统。

• 防爆结构系统应每 6 个月进行一次目视检查。 装置的电气测试应每年进行一次。

• 例如,对于在安全技术方面有严格要求的系统,立法者可以规定进行全面检查。 如果在相应系统的特定半径内发生雷击,这可能是必要的。

3.3.1 电气测试

在这一点上,出现了一个问题,即综合测试究竟应该涵盖哪些内容。 单独的目视检查通常无法可靠地提供 SPD 功能效率的概念。 但是,电气测试可以清楚地显示 SPD 的性能。 在进行 SPD 的电气测试时,选择测试电压以使 SPD 导电。 然后将测量结果与参考值进行比较并进行评估。

3.3.2 检查大师 2(测试装置)

CHECKMASTER 2(图 21)是菲尼克斯电气的一款便携式、坚固且安全的高压测试设备,用于可插拔电涌保护设备。 它对可插拔 SPD 执行自动电气测试。

好处:

模块化设计的智能测试装置配有操作屏、条码扫描器、可编程序控制器以及可远程控制的限流高压电源单元。由于使用了测试适配器,CHECKMASTER 2 可以很容易地适应不同的浪涌保护设备。这些测试适配器无需工具即可轻松更换,无需关闭测试设备。

CHECKMASTER 2 不仅可以检测有缺陷的电涌保护装置。它还能够检测先前损坏的电涌保护设备,其中电气参数处于定义的容差范围内。为了也能够检查未来将开发的电涌保护设备,可以通过 USB 记忆棒进行软件更新。这些可用于组件数据库、固件和操作语言。

带有测试结果、安装位置和字母数字值的测试记录以故障安全方式存储,并可通过 USB 接口保存在 U 盘上。可以使用标准办公软件(MS WordMS Excel 等)进一步处理。


电涌保护器的分类与试验

21CHECKMASTER 2 高压测试装置

3.4 脉冲和大电流测试技术

电涌保护装置越精确地适应您应用领域的要求和特性,它们就越有效。因此,浪涌保护设备的开发需要对操作条件进行实验室模拟——或者更具体地说,电气条件以及浪涌电压事件。

 

真实模拟浪涌电压事件

对于各类高性能SPD的基于测试的技术认证,必须模拟高性能低压电源系统。该模拟与浪涌电流发生器耦合以产生瞬态浪涌电压事件。只有使用这种类型的测试装置才能确定保护装置的性能,以及它们与不同电源系统的相互作用。 IEC 61643-11 [6] 标准在此上下文中描述了称为工作测试的测试程序。在此测试期间,浪涌保护装置会受到浪涌电流脉冲的影响,同时它会连接到特定参数化的电源系统。这种测试系统的基本结构一般由浪涌电流发生器、浪涌保护装置和工频电源系统组成,如图 23 所示。


电涌保护器的分类与试验-工频电流


23:模拟不同低压供电系统的三相 50Hz 大电流测试系统


电涌保护器的分类与试验-50Hz


22:测试变压器高低压侧的电阻和电感 图 24:大电流测试系统的测试站

雷击浪涌电流模拟

浪涌电流发生器(图26)是大电流实验室的关键部件:它们有助于确定放电容量,测试外部防雷的部件,还展示了综合浪涌电压保护概念的功能。 它们模拟幅度高达 100 kA 的雷电浪涌电流和幅度为 200 kA 及以上的开关浪涌电流。在此上下文中使用的脉冲形状指定为 (10/350 μs) 脉冲,并在 IEC 62305-1 [ 1]


电涌保护器的分类与试验-雷击浪涌电流 


25:根据 IEC 61643-11确定浪涌保护装置过载和故障行为的全自动测试系统

26:雷电浪涌电流发生器

 

全自动测试

根据 IEC 61643-11 [6] 评估过载和故障行为的需求测试(图 25)对浪涌保护设备的要求。模拟浪涌保护设备由于漏电流增加而老化的关键测试是热稳定性测试。此测试可能需要几个小时。 IEC 61643-21 [7] 中为信号传输电路中使用的 SPD 定义了类似的时间密集型和资源密集型测试序列。


电涌保护器的分类与试验-雷击浪涌电流 


根据 DIN EN ISO / IEC 17025 进行认证

重要的不仅是检测实验室的技术设备:还包括员工的技术专长、管理体系在质量保证方面的有效性,以及检测标准的独立性和公正性。 DIN EN ISO/IEC 17025 中描述了测试和校准实验室专业知识方面的基本要求。例如,标准的实施和遵守情况可以由德国认证机构 DAkkS 进行检查和确认。


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