| 标准编号 | GB/T 18802.12-2024 (GB/T18802.12-2024) | | 中文名称 | 低压电涌保护器（SPD） 第12部分：低压电源系统的电涌保护器 选择和使用导则 | | 英文名称 | Low-voltage surge protective device (SPD) - Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power systems - Selection and application principles | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K30 | | 字数估计 | 158,199 | | 发布日期 | 2024-05-28 | | 实施日期 | 2024-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | Low-voltage surge protective device (SPD)—Part 12:Surge protective devices connected to low-voltage power systems—Selection and application principles | GB/T 18802.12-2024: 低压电涌保护器（SPD） 第12部分：低压电源系统的电涌保护器 选择和使用导则
ICS 29.240.10
CCSK30
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 18802.12-2014
低压电涌保护器(SPD) 第12部分:低压
电源系统的电涌保护器 选择和使用导则
2024-05-28发布
2024-09-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅶ
引言 Ⅸ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语、定义和缩略语 2
3.1 术语和定义 2
3.2 本文件中缩写术语和缩略词列表(见表1和表2) 13
4 保护需求 15
5 被保护的系统和设备 15
5.1 总则 15
5.2 低压电源系统 15
5.3 被保护设备特性 18
6 电涌保护器 18
6.1 SPD基本功能 18
6.2 补充要求 18
6.3 SPD分类 19
6.4 SPD特性 20
6.5 SPD特性的补充资料 21
7 SPD在低压电源系统的应用 26
7.1 概述 26
7.2 根据试验类别确定SPD安装位置 27
7.3 SPD保护模式及安装 27
7.4 影响SPD保护效果时需考虑的因素 29
7.5 SPD特性的选择 34
7.6 辅助装置的特性 42
附录A(资料性) 本文件与IEC 61643-12:2020相比的结构变化情况 44
附录B(资料性) 本文件与IEC 61643-12:2020的主要技术差异及其原因 45
附录C(规范性) 选用SPD的典型资料及试验程序的解释 46
附录D(资料性) UC 和系统标称电压之间的关系示例及金属氧化物压敏电阻(MOV)UP和
UC 之间的关系示例 54
附录E(资料性) 环境-低压系统(LV)中的电涌电压 56
附录F(资料性) 部分雷电流计算 61
附录G(资料性) 由高压系统和地之间故障引起低压系统的TOV 63
附录H (资料性) 配合规则和原则 77
附录I(资料性) 应用示例 87
附录J(资料性) 风险评估方法和应用示例 96
附录K(资料性) 系统电应力 103
附录L(资料性) SPD的应用 105
附录 M (资料性) 抗扰度与额定冲击电压耐受能力 120
附录N(资料性) 当设备同时具有信号端口和电源端口时的配合 125
附录O(资料性) 短路后备保护和电涌耐受 130
附录P(资料性) 测试雷电放电条件下系统级抗扰度的实用方法 136
附录Q(资料性) 包含多个元件的SPD试验指南 138
参考文献 142
图1 一端口SPD的示例 5
图2 二端口SPD的示例 6
图3 一端口和二端口SPD对复合波冲击的响应波形 7
图4 元件及组件示例 20
图5 金属氧化物压敏电阻(MOV)典型Ures-I曲线 24
图6 间隙放电的典型曲线 25
图7 SPD应用的流程图 27
图8 连接类型1的示例 (CT1) 28
图9 连接类型2(CT2)的示例 28
图10 SPD连接导线长度的影响 31
图11 当引线长度超过50cm时,可能使用局部连接排的安装方案 32
图12 当连接引线长度小于50cm时,需要附加SPD的示例 33
图13 选择SPD的流程图 34
图14 UT 和UTOV 36
图15 确保供电连续性的SPD和外部脱离器配合 38
图16 确保保护连续性的SPD和外部脱离器配合 38
图17 短路情况下OCPD和SPD外部脱离器的选择性 39
图18 两级SPD的典型应用电路图 41
图C.1 动作负载试验的试验设置 49
图C.2 15次冲击的试验时序图 49
图C.3 附加5次冲击的试验时序图 50
图F.1 进入配电系统部分雷电流总和的简易计算 61
图G.1 配电站和低压装置中可能的接地连接以及故障情况下产生的过电压的典型示意图 65
图G.2 在TT系统中,由变电站RE 和LV中点接地(中性点接地)RB 组成的联合接地示意图 65
图G.3 TN系统 69
图G.4 TT系统 70
图G.5 IT系统,例a 71
图G.6 IT系统,例b(GB/T 16895.10-2021,图44F) 72
图G.7 IT系统,例c1(GB/T 16895.10-2021的图44E) 73
图H.1 具有相同的标称放电电流的两个金属氧化物压敏电阻 78
图H.2 具有不同标称放电电流的两个金属氧化物压敏电阻 79
图H.3 基于间隙的SPD和基于金属氧化物压敏电阻的SPD的配合示例 81
图H.4 LTE-标准冲击参数的配合方法 82
图H.5 SPD的配合试验的布置 85
图I.1 家庭的安装 88
图I.2 工业上的安装 90
图I.3 工业安装电路 90
图I.4 雷电防护系统示例 91
图I.5 DFIG风力发电机组的配置 92
图I.6 转子回路中发电机和变流器之间的PWM电压 92
图I.7 变流器和发电机位置 93
图I.8 检测机构测试的变流器及其L-PE电压波形 94
图J.1 供电线路各部分的示例 97
图J.2 电动汽车供电设备示例 98
图J.3 化工厂设施示例 99
图L.1 SPD在TN系统中的安装 106
图L.2 SPD在TT系统中的安装(SPD装在RCD的负荷侧) 107
图L.3 SPD在TT系统中的安装(SPD装在RCD的电源侧) 108
图L.4 SPD在没有中性线的IT系统中的安装 109
图L.5 在TN-C-S系统中装置电源入口处SPD的典型安装模式 110
图L.6 安装-端口SPD的通用方法 110
图L.7 考量EMC方面时SPD可接受的和不可接受的安装示例 111
图L.8 SPD与被保护设备的物理和电气等效图 112
图L.9 金属氧化物压敏电阻(MOV)型SPD和被保护设备之间可能的振荡 112
图L.10 两倍电压的示例 113
图L.11 建筑物内部保护分区的细分 113
图L.12 两个金属氧化物压敏电阻的配合 115
图N.1 电源和通信系统中带有调制解调器的PC机示例 125
图N.2 用于试验的电路原理图 126
图N.3 施加电涌电流时在PC/调制解调器参考点之间记录到的电压(电压和电流vs.时间,μs) 127
图N.4 用于仿真的典型TT系统 127
图N.5 对图N.1所示建筑物安装了多用途SPD后施加电涌时测量的电压和电流波形 129
图O.1 SPD脱离器与 MOV配合示意图 134
图O.2 SPD外部脱离器时间-动作特性示例 135
图P.1 在正常使用条件下进行放电电流试验的电路示例 137
图P.2 雷电流引起的感应电流试验电路示例 137
图Q.1 具有电阻性/电容性触发控制的多个串联放电间隙的示例 138
图Q.2 具有电容性触发控制的2个串联放电间隙 139
图Q.3 具有并联 MOV旁路/触发控制的三极GDT 139
图Q.4 具有GDT+MOV触发控制的四电极型放电间隙 140
图Q.5 具有GDT串联 MOV的并联支路的放电间隙 140
图Q.6 具有触发变压器的三电极放电间隙 141
表1 符号列表 13
表2 缩略词列表 14
表3 GB/T 16895.10-2021给出的最大TOV值 17
表4 Iimp的优选值 23
表5 各种低压系统的保护模式 29
表6 各种电源系统中SPD的UC 的最小建议值 35
表A.1 本文件与IEC 61643-12:2020的章条编号对照情况 44
表B.1 本文件与IEC 61643-12:2020的主要技术差异及其原因 45
表D.1 UC 和系统标称电压之间的关系 54
表D.2 金属氧化物压敏电阻UP/UC 之间的关系 55
表G.1 根据GB/T 16895.10-2021要求的允许暂时工频过电压 64
表G.2 高压接地故障时低压系统中的工频应力过电压和工频故障过电压 67
表G.3 符合GB/T 16895(所有部分)标准的低压电源系统的TOV试验值 74
表G.4 符合GB/T 16895(所有部分)标准的系统的参考试验电压值 75
表H.1 电压电流归一化计算方法 83
表H.2 CWG在1V下的电压电流归一化系数 83
表H.3 相对CWG的电压电流归一化换算系数 83
表H.4 配合的试验程序 86
表I.1 两个终端的PWM电压和du/dt峰值示例 93
表I.2 交流发电机励磁电路和相关的SPD的特性示例 94
表I.3 风力发电系统与低压配电系统比较 95
表J.1 CRL的计算 96
表J.2 简化法 99
表J.3 表GB/T 21714.2方法 100
表L.1 Lrmp值的计算 117
表L.2 常见低压电源系统的导体数量 118
表 M.1 典型额定冲击耐受电压(源自GB/T 16935.1-2023) 120
表 M.2 抗扰度试验等级的选择(取决于安装情况) 123
表 M.3 交流输入的抗扰度水平 123
表N.1 模拟结果 128
表O.1 单次冲击耐受试验与完整预处理/动作负载试验之间的比率示例 131
表O.2 外部脱离器技术的性能 132
表O.3 SFD额定电流-电涌耐受能力示例 133
表O.4 SSD动作电流示例 133
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是 GB/T 18802的第12部分。GB/T 18802已经发布了以下部分:
---低压电涌保护器(SPD) 第11部分:低压电源系统的电涌保护器 性能要求和试验方法;
---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;
---低压电涌保护器 第21部分:电信和信号网络的电涌保护器(SPD) 性能要求和试验方法;
---低压电涌保护器 第22部分:电信和信号网络的电涌保护器 选择和使用导则;
---低压电涌保护器 第31部分:用于光伏系统的电涌保护器 性能要求和试验方法;
---低压电涌保护器 第32部分:用于光伏系统的电涌保护器 选择和使用导则;
---低压电涌保护器元件 第311部分:气体放电管(GDT)的性能要求和测试回路;
---低压电涌保护器元件 第312部分:气体放电管(GDT)的选择和使用导则;
---低压电涌保护器元件 第321部分:雪崩击穿二极管(ABD)规范;
---低压电涌保护器元件 第331部分:金属氧化物压敏电阻(MOV)规范;
---低压电涌保护器元件 第341部分:电涌抑制晶闸管(TSS)规范;
---低压电涌保护器元件 第351部分:电信和信号网络的电涌隔离变压器(SIT)的性能要求和
试验方法;
---低压电涌保护器元件 第352部分:电信和信号网络的电涌隔离变压器(SIT)的选择和使用
导则。
本文件代替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》。
本文件与GB/T 18802.12-2014相比,主要技术变化如下:
---更改了范围(见第1章,2014年版的第1章);
---增加了术语和定义“耐冲击电压额定值”“过电压类别”“有效电压保护水平”“短路型SPD”“状
态指示器”“开路电压”“复合波发生器的短路电流”“(告警)输出端子”“多模式SPD”“总放电
电流”“参考试验电压”“短路型SPD的额定转换电涌电流”“确定电气间隙电压”“压敏电压”
(见3.1.43、3.1.44、3.1.46、3.1.47、3.1.48、3.1.49、3.1.50、3.1.51、3.1.52、3.1.53、3.1.54、3.1.55、
3.1.56、3.1.57);
---更改了术语和定义“电压保护水平”“复合波”“SPD的脱离器”“型式试验”“额定短路电流”“过
电流保护”(见3.1.4、3.1.11、3.1.15、3.1.16、3.1.20、3.1.45,2014年版的3.1.4、3.1.11、3.1.16、
3.1.17、3.1.24、3.1.38);
---删除了术语和定义“热崩溃”“常规试验”“验收试验”“插入损耗”(见2014年版的3.1.14、
3.1.18、3.1.19、3.1.22);
---增加了缩写术语和缩略词“复合波发生器的短路电流ICW”“额定短路电流ISCCR”“多模式SPD
的总放电电流ITotal”“短路型SPD的额定转换电涌电流Itrans”“试验时TOV施加的时间tT”
“设备损坏概率PSPD”“有效电压保护水平Up/f”“比能量W/R”“压敏电压Vv”“双馈感应发电
机DFIG”“被试设备DUT”“等电位连接带EB”“绝缘栅双极型晶体管IGB T”“雷电电磁冲击
LEMP”“脉宽调制PWM”“电涌保护元件SPC”“SPD专用保护装置SSD”(见3.2);
---删除了缩写术语和缩略词“冲击电流峰值Ipeak”“CWG的短路电流Isc”“限制电压Um”“高压A
(中压,< 50kV)HVA”“氧化锌ZnO”(见2014年版的3.2);
---增加了保护需求(见第4章);
---删除了依据 GB/T 16895.10-2010,UTOV的最大值图(见2014年版的图4);
---更改了SPD参数的选择、暂时过电压特性、Iimp的优选值表、ISCCR:额定短路电流,Ifi:额定断开
续流(见6.4.2、6.5.1.2、表4、6.5.5,2014年版的5.4.2、5.5.1.2、表2、5.5.5);
---删除UP、U0、UC、UCS之间关系图(见2014年版的图6);
---更改了SPD应用的流程图、选择SPD的流程图(见图7、图13,2014年版的图9、图14);
---删除了故障状态(见2014年版6.2.4.2);
---增加了装置内部感应电压、电压保护水平的影响、SPD与安装位置预期短路电流的配合、脱离
器的信息(见7.4.3、7.4.5、7.5.2.4、7.6.1)。
本文件修改采用IEC 61643-12:2020《低压电涌保护器 第12部分:低压电源系统的电涌保护器
选择和使用导则》。
本文件与IEC 61643-12:2020相比,存在结构调整,在附录 A中列出了本文件与IEC 61643-12:
2020章条编号变化对照一览表。
本文件与IEC 61643-12:2020相比,存在技术性差异,附录B中给出了相应技术性差异及其原因的
一览表。
本文件做了以下编辑性改动:
---删除了与我国使用情况无关的E.7、E.8.2、E.8.3、附录L、附录Q;
---I.2中增加了建筑物的接地的注解;
---图I.3、图L.11进行了修正;
---图L.1至图L.4的标引序号F中,在后备保护器示例中增加了SSD。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电器工业协会提出。
本文件由全国避雷器标准化技术委员会(SAC/TC81)归口。
本文件起草单位:上海大学、西安高压电器研究院股份有限公司、上海电器科学研究院、四川中光防
雷科技股份有限公司、深圳普泰电气有限公司、上海市气象灾害防御技术中心、施耐德万高(天津)电气
设备有限公司、厦门赛尔特电子有限公司、北京ABB低压电器有限公司、深圳市海鹏信电子股份有限公
司、上海西岱尔电子有限公司、上海电力大学、维谛技术有限公司、上海电科臻和智能科技有限公司、
苏州雷凯浦保护设备有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院、金风科技股份
有限公司、天津市中力防雷技术有限公司、北京雷电防护装置测试中心、西安神电电器有限公司、南阳金
牛电气有限公司、海南电力产业发展有限责任公司。
本文件主要起草人:周歧斌、朱泽伟、黄勇、钟湘闽、雷成勇、石兵雨、黄兢业、孙泉、李媛、林毅、张祥贵、
徐贺、薛永刚、边晓燕、孟奇、李正元、田琪、孙勇、李锐、张旭、张利华、贾东旭、王国群、黄军。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---本文件于2006年首次发布,2014年第一次修订;
---本次为第二次修订。
引 言
0.1 概述
GB/T 18802旨在确立低压电涌保护器及低压电涌保护器元件的性能要求、试验方法和选用,拟由
十三个部分构成:
---低压电涌保护器(SPD) 第11部分:低压电源系统的电涌保护器 性能要求和试验方法;
---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;
---低压电涌保护器 第21部分:电信和信号网络的电涌保护器(SPD) 性能要求和试验方法;
---低压电涌保护器 第22部分:电信和信号网络的电涌保护器 选择和使用导则;
---低压电涌保护器 第31部分:用于光伏系统的电涌保护器 性能要求和试验方法;
---低压电涌保护器 第32部分:用于光伏系统的电涌保护器选择和使用导则;
---低压电涌保护器元件 第311部分:气体放电管(GDT)的性能要求和测试回路;
---低压电涌保护器元件 第312部分:气体放电管(GDT)的选择和使用导则;
---低压电涌保护器元件 第321部分:雪崩击穿二极管(ABD)规范;
---低压电涌保护器元件 第331部分:金属氧化物压敏电阻(MOV)规范;
---低压电涌保护器元件 第341部分:电涌抑制晶闸管(TSS)规范;
---低压电涌保护器元件 第351部分:电信和信号网络的电涌隔离变压器(SIT)的性能要求和
试验方法;
---低压电涌保护器元件 第352部分:电信和信号网络的电涌隔离变压器(SIT)的选择和使用
导则。
电涌保护器(SPD)是在规定条件下,用来保护电源系统和设备免受如雷电电涌和操作电涌等各种
过电压和冲击电流损坏的一种保护电器。
依据环境条件及设备和SPD可接受的失效率来选择SPD。
本文件向用户提供有关SPD选择和使用的资料。
本文件参照GB/T 21714.1~21714.4和GB/T 16895(所有部分),提供用来评估在低压系统使用
SPD必要性的资料。这些标准提供SPD选择和配合的资料,同时考虑它们使用的所有环境条件。例
如:被保护的设备和系统性能、绝缘水平、过电压、安装方法、SPD的安装位置、SPD的配合、失效模式和
设备损坏后果。
GB/T 21714.2提供了一种评估电涌和雷击风险的通用方法。GB/T 16895.10-2021提供了一种
评估电气装置风险的简化方法。
GB/T 16935(所有部分)提供了产品绝缘配合的指导要求。GB/T 16895(所有部分)提供安全
(火,过电流和电击)和安装要求。
GB/T 16895(所有部分)对SPD安装者提供直接资料。IEC TR62066提供了更多有关电涌保护
的科学背景资料。
0.2 理解本文件内容的说明
下面给出本文件的内容结构,并且提供了每一章和附录所含资料的摘要,主要章节提供了选择和使
用SPD要素的基本资料。对第4章~第7章所提供的资料有更详细了解需求的读者,可查阅相应的
附录。
第1章规定了本文件的范围。
第2章列出了本文件可以找到附加信息的规范性引用文件。
第3章提供了理解本文件所用的定义。
第4章是对风险分析的简介(考虑何时使用SPD是有益的)。
第5章介绍了与SPD选择有关的系统和设备的参数,另外还介绍了由雷电产生的电应力,以及由
电网本身产生的暂时过电压和操作过电压引起的电应力。
第6章列举了选择SPD所使用的电气参数及其相关说明,这些参数涉及的数据在GB/T 18802.11-
2020中给出。
第7章是本文件的核心,讲述了来自电网的电应力(在第5章论述)和SPD特性(在第6章论述)之
间的关系。它描述了SPD的安装模式如何影响其保护性能,给出了选择SPD的不同步骤,包括在一个
装置中使用多个SPD之间的配合问题。
附录A给出了本文件与IEC 61643-12:2020相比的结构变化情况。
附录B给出了本文件与IEC 61643-12:2020的主要技术差异及其原因。
附录C给出了查询的资料并解释了GB/T 18802.11-2020中采用的试验程序。
附录D提供了金属氧化物(MOV)型SPD两个重要参数UC 和UP之间的关系示例,同时还列举了
UC 和电网标称电压之间关系的示例。
附录E补充了第5章给出的低压系统中电涌电压的资料。
附录F描述了用于确定不同接地系统之间的直击雷电流分配。
附录G描述了由高压系统故障引起的暂时过电压。
附录H补充了第7章中关于一个系统中使用多个SPD时的配合原则的资料。
附录I补充了使用本文件的具体示例。
附录J补充了第4章中风险分析应用的具体示例。
附录K补充了第5章中有关系统电应力的资料。
附录L补充了第7章中关于在各种低压系统中SPD应用的资料。
附录 M讨论了电气设备抗扰度水平与绝缘耐受之间的差异。
附录N讨论了当设备具有信号端口和电源端口时的配合问题。
附录O补充了在电涌条件下熔断器耐受能力的资料。
附录P提供了测试系统级抗扰度的实用方法。
附录Q提供了包含多个元件的SPD的试验指南。
低压电涌保护器(SPD) 第12部分:低压
电源系统的电涌保护器 选择和使用导则
1 范围
本文件规定了SPD的选择、运行、安装位置和配合原则。
本文件适用于连接到交流额定电压不超过1000V(有效值)、50/60Hz的电路和设备的SPD。这
些SPD至少包含一个用于限制电涌电压和泄放电涌电流的非线性元件。
注:本文件仅涉及SPD,而不涉及集成在设备内部的电涌保护元件(SPC)。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)(GB/T 4208-2017,IEC 60529:2013,IDT)
GB/T 7251(所有部分) 低压成套开关设备和控制设备
注:GB/T 7251.1-2023 低压成套开关设备和控制设备 第1部分:总则(IEC 61439-1:2020,IDT)
GB/T 7251.2-2023 低 压 成 套 开 关 设 备 和 控 制 设 备 第 2 部 分:成 套 电 力 开 关 和 控 制 设 备
(IEC 61439-2:2020,IDT)
GB/T 7251.3-2017 低压成套开关设备和控制设备 第3部分:由一般人员操作的配......
|