低压电涌保护器（SPD）选择和使用导则新老标准之比较

/德州市气象局 窦俊杰 李斌 /

低压电涌保护器（SPD）选择和使用导则新老标准之比较

/德州市气象局 窦俊杰 李斌 /

0 引言

2014年6月24日我国质量监督检验检疫总局和标准化管理委员会颁布了《低压电涌保护器（SPD）第12部分：低压配电系统的电涌保护器选择和使用导则》的标准，该标准已于2015年1月22日实施。标准号为：GB/T 18802.12—2014，等同采用IEC 61643-12：2008 Low-voltage surge protective devices Part 12： Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems Selection and application principles，并替代GB/T 18802.12—2006。

GB/T 18802.12—2014《低压电涌保护器（SPD）第12部分：低压配电系统的电涌保护器选择和使用导则》标准尽管只是一个推荐执行的标准，但在雷电防护实践中却是一个不可或缺的重要指导文件，本文试图通过新老标准之比较，解读新版标准的一些重要信息，以推动雷电防护事业的健康发展。

低压电涌保护器（SPD）选择和使用导则的标准是由我国电器工业协会提出，归口于避雷器标准化技术委员会。主要起草单位由原来的两家变为三家，即现在的西安高压电器研究院和上海电器科学研究院，增加了上海市防雷中心。参与起草单位由原来的四家增加到现在的九家。主要起草人由原来的三位增加到现在的十七位。从这些比较数值不难看出此次标准的制定更具有权威性和代表性。

GB/T 18802.12—2014除编辑性修改外主要技术变化有以下几点：

调整了规范性引用文件；

增加了六个名词术语；

增加了标准所用符号一览表；

对标准正文条款及部分图例进行了修订；

增加了附录M～附录P。（详见GB/T 18802.12—2014前言）。

从新老标准之比较来看，最为主要的技术变化有以下几个条款部分。

1 关于被保护的系统和设备

这一条款包含了两个方面的内容，一个是被保护的系统，即低压配电系统的特性，另一个是被保护的设备，即设备的特性。这是电气装置使用电涌保护器（SPD）需要评估的两个重要因素。

低压配电系统由于接地方式和标称电压不同，可能产生的三种过电压和过电流型式，即雷电过电压、操作过电压和暂时过电压。

在对雷电过电压的描述中，新标准增加了有关雷电流的幅值和波形的表述：“对于建筑物的雷电防护系统，有关雷电流的幅值和波形的说明参见GB/T 21714.1—2008。”（GB/T 18802.12—2014，4.1.1）。还新增了关于雷击点估算值的表述：“GB/T 21714.1—2008附录E给出了不同雷击点（直击建筑物或其附近，直击导线或其附近）和不同情况下电流幅值和波形的估算值，该值是雷电保护水平的函数。”（GB/T 18802.12—2014，4.1.1）。

除了上述两个新增内容之外，还有几个细微之处的文字调整，对雷电过电压和过电流的描述更为精细。

在操作过电压的描述中，新标准引入了操作电涌的表述。“操作电涌（包括由于故障和熔断器动作产生的暂态电涌）的持续时间，会比雷电电涌持续的时间长得多。”（GB/T 18802.12—2014，4.1.2），并说明“通常情况下，SPD额定参数的选择基于雷电冲击的强度”（GB/T 18802.12—2014，4.1.2）。

在暂时过电压的描述中，调整了引用标准号，将IEC 60364-4-44调整为GB/T 16895.10—2010。（GB/T 18802.12—2014，4.1.3.2）。

依据GB/T 16895.10—10《低压电气装置 第4-44部分：安全防护电压骚扰和电磁骚扰防护》所绘制的UTOV最大值示意图（见图1）也作了调整，具体如下。

图1

图1两张图看上去只是作了细微的调整，却增添了一份动态感，尤其是对未定义区域留下了想象的空间。

被保护的设备特性，新标准进行了必要补充，弥补了老标准在这一部分的空白。引述如下：

“瞬态条件下被保护设备的特性由以下两种试验确定：依据GB/T 16935.1—2008对设备进行冲击耐受试验，该试验仅为绝缘配合试验，试验期间设备不施加工作电压；依据GB/T 17626.5—2008对设备进行冲击抗扰度试验，该试验评估设备抗冲击干扰能力，对于不同级别，采用复合波发生器（1.2/50.8/20）进行试验，试验能够发现施加工作电压时设备产生的故障、缺陷和失效。

通过被使用设备在瞬态环境条件下的冲击耐受试验冲击耐受试验和冲击抗扰度试验的比较，确定了SPD的潜在需求，更进一步的资料详见附录M。

注：所选择的SPD的保护水平Up应比设备冲击耐受水平低，或者在某些情况下，设备持续运行是关键的，Up低于设备的冲击抗扰性。Up的选择应依据6.2.2和6.3.5。另外，由于受试设备和发生器的可能的相互作用，设备的抗扰度不仅是Up，也是施加电泳波形的函数。”

新标准的这一补充，详尽描述了被保护的设备特性试验方法及其对SPD电压保护水平（Up）选择的意义。设备特性表现为两个方面，一个是绝缘配合性，一个是冲击抗扰性。SPD电压保护水平（Up）低于被保护设备的耐受水平才能起到保护作用。因此，对被保护设备特性的了解和掌握是十分必要的。

2 关于电涌保护器（SPD）

在对电涌保护器（SPD）分类章节中，将温度范围作了展开描述，包含了正常范围或超过正常范围两种情况。老标准中注解部分列入正文，增加了关于不可触及的定义。

老标准5.3.2的标题为“设计的工艺类型”，新标准改为“典型设计和布局”。

在使用条件章节中的注解部分增加了存储温度范围的条款，即“通常产品的存储温度范围大于工作温度的范围” （GB/T 18802.12—2014，5.4.1.注3）。

老标准5.4.2的标题为“SPD参数的选择”，新标准改为“选择SPD所需的参数清单”。增加了Ifi额定断开续流（电压限制型SPD除外）和IPE残流（可选择的）两项技术参数。将b）UT的内容改写为：暂时过电压特性。将i）IL的内容改写为：额定负载电流。删除了持续工作电流和劣化（待定）的内容。

暂时过电压特性，新标准SPD特性的补充资料（见标准5.5）作了详尽描述，引述如下：

“用几组工频（或直流）过电压-时间（几秒一下）关系的数值足以表征SPD的暂时过电压的特性。

SPD应耐受TOV试验而其特性没有发生不可接受的变化，或者以可接受的方式实效。

按照GB16895.22—2004规定，安装的SPD应能耐受由低压系统故障引起的TOV（见表5中持续时间为5s的TOV值）。按照CT2连接方式安装在中性线和PE间的SPD也应能耐受由高压系统故障引起的TOV（见表5中持续时间为200ms的TOV值）。

IEC 61643.1所考虑的TOV持续时间限于200ms和5s，这两个持续时间所对应的试验电压值为UT。

制造厂应按照IEC 61643.1的规定提供产品的在暂时过电压下的特性。

注：在要求SPD保持与被保护设备保持协调的前提下，可能很难选择既有高暂时过电压耐受能力又有低电压保护水平的SPD。

用户可通过比较SPD在暂时过电压下耐受特性和电力系统产生的暂时过电压（UTOV）来选择最合适的SPD。表5给出了SPD试验用的标准值。”

这里系统地回答了暂时过电压特性的含义，高、低电压系统故障时TOV值的作用时间，以及制造厂和用户合理的比较暂时过电压特性，来制造和选择最佳的SPD。

老标准5.5.2的标题为“与电涌电流、电压保护水平和其他特性的相关资料”，新标准改为“与电涌电流相关的资料”。增加了注解2的条款，要求SPD的铭牌上应有试验类型的文字。

在新标准5.5.2.2条款中调整了Iimp的优选值，如表1所示。

表1 Iimp的优选值

表1将列入了比能量的优选值，同时在注解中，明确指出10/350波形所需要满足表2。

的冲击电流峰值、电荷量和比能量要求。在雷电防护的实践中，关于10/350波形的理解确实存在一些误区，新标准的这一调整，有助于统一业内的共识。

老标准中5.5.2.3讨论的是SPD的电压保护水平，新标准中将其列为5.5.3条款，标题改为：与电压保护水平相关的资料。与上章节的电流相对应，逻辑上更为严密。

限制电压的测量（5.5.3.1），将老标准中“——或者放电电压”改为：“——或者用1.2/50波形测得的波前放电电压”。

与SPD失效模式相关的资料（5.5.4），在短路和开路两种失效模式的表述中增加了高、低阻抗的概念。

与短路耐受能力相关的资料（5.5.5）的表述中，除了在文字作了些调整之外，增加了对非电压限制型的SPD额定断开续流值的检查要求。

新标准将负载电流IL和电压降并入在5.5.6条款，标题为：与负载电流IL和电压降（二端口SPD或输入/输出分开的一端口SPD）相关的资料。

3 SPD在低压配电系统的应用

在可能的保护模式及安装（6.1.1）条款中，除了文字描述上作了调整之外，增加了连接类型，如图2所示。

图2

连接类型1（CT1）——在每条相线和总接地端子之间或保护导线之间，在中性线和总接地端子之间或保护导线之间，以连接线较短为优先原则。

连接类型2（CT2）——在每条相线和中性线之间，在中性线和总接地端子或保护导线之间，以连接线较短为优先原则。

按以上连接类型，新标准对各种LV系统可能的保护模式也作了凋整，如表2所示。

关于SPD的选择，新标准在依据选择SPD的流程图，分别描述了SPD技术参数的选择原则。将Uc和UT分开描述（6.2.1.1，6.2.1.2），并增加了表3（对于各种电力系统推荐的Uc最小值）和表4（典型的TOV试验值）。

关于SPD的In，Imax，Iimp的选择，在6.2.1.3中新标准作了更为详尽的表述。指出：In与保护水平有关，Imax和Iimp则由安装点需要耐受的能量来决定。

SPD的预期寿命，是用户相当关心的一个问题，在雷电防护实践中，都会提出这样那样关于使用寿命的承诺，却往往事与愿违。关于这一点新标准在老标准的基础上作了更进一步的说明，指出SPD的预期寿命和实际寿命的差异性，是需要认真关注的部分。按新标准的表述（详见新标准3.2.3.1），大致理解要点如下：

SPD的预期寿命取决于电涌发生的概率，而实际寿命则取决于电涌实际发生的频度。

SPD的预期寿命只是一个统计数据，不能表征SPD的实际寿命。

SPD的选择充分考察各种物理量之间的必要配合。

SPD失效时不发生着火等危险。

表2

表3 对于各种电力系统推荐的Uc最小值

表4 典型的TOV试验值

4 结束语

GB/T 18802.12—2014自发布以来，在业内高度关注。标准无论是在结构体系上还是在各条款的梳理描述上，都有可圈可点之处。尤其是对电涌保护器的功能、分类、特性和相关补充资料所展开的描述，层次感和逻辑性更加强烈，对于雷电防护的实践中的一些困惑问题作了全面阐述。这里还需要提出的是在附件中补充资料也有许多亮点，在此不一一例举。

总之，GB/T 18802.12—2014新标准推广和应用，并在实践中不断完善，是雷电防护所面临的一个长期课题。