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供电编制的过流维持才是SPD的后备维持

  诚博国际平台据笔者所见所闻,在图1中,串接在SPD(surge protective device电涌保护器)回路内的外置过电流保护脱离器F2(简称“过流脱离器”),无论是其生产企业、设计单位,还是媒体论著无一不是把它称为SPD的“后备保护”,这是不对的。

  顾名思义,后备保护是相对于主保护而言的。有关主保护与后备保护概念源于电力系统继电保护技术。GB / T 14285 - 2006《继电保护和安全自动装置技术规程》第4. 1. 1条对其表述是“电力系统中 …… 电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护,…… 主保护是满足系统稳定和设备安全要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 …… 后备保护是主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护 ……”

  在图2中:高压熔断器XRNT作为变压器的主保护,并作为低压侧主断路器CW3过电流脱扣器的后备保护,即当低压主母线短路而作为其主保护的断路器CW3拒动时,由高压熔断器XRNT熔断,起后备保护作用;低压侧主断路器CW3作为变压器低压侧主母线的主保护,并作为低压出线系列熔断器的后备保护,即当低压出线短路而作为其主保护的NT2熔断器拒绝熔断时,由断路器CW3动作,起后备保护作用;NT2系列熔断器保护配电线路的短路和过负荷,同时作为NT1系列熔断器的后备保护,即当电动机M短路而作为其主保护的NT1熔断器拒绝熔断时,由NT2熔断器熔断,起后备保护作用。

  GB / T 18802. 12 - 2014 / IEC 61643 - 12:2008 《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》(以下简称《导则》)阐明了SPD的过流故障及其起因、危害和保护措施。下面作一简单介绍:

  a. 《导则》第5. 2节指出:“…… 当电涌大于SPD所设计的最大吸收能量和放电电流时,SPD可能失效。…… SPD的失效模式分为开路模式和短路模式。…… 在短路模式下,失效的SPD严重影响系统,系统中短路电流通过失效的SPD,短路电流导通时使能量过度释放可能引起火灾,…… 如果被保护系统没有合适的装置将失效的SPD从系统中脱离,使用具有短路失效模式的SPD需配备一个合适的脱离器(disconnecting device笔者注:为加深理解,对相关名词同时援引《导则》的IEC原文,下同。)”

  b. 《导则》第6. 2. 1. 2条还指出:“…… 在TOV(笔者注:temporary overvoltage暂态过电压)的幅值很高的情况下,可能很难找到一个可以对设备提供电涌保护的SPD,如果发生的概率足够低,可以考虑使用一个不能耐受TOV过压的SPD,在这种情况下,必须使用合适的脱离设备(disconnecting device)。”

  由上述a、b可知,当电涌大于SPD所设计的最大吸收能量和放电电流时,或当SPD在暂态过电压TOV作用下,都会引发SPD的短路失效及其过流故障。无论是何种原因,SPD的过流故障都终将导致SPD起火燃烧。为了防火安全,SPD必须配备合适的脱离器给予保护,当发生过流故障时将SPD从电源系统断开。

  《导则》第3. 1. 16条对“SPD的脱离器”的定义是:“把SPD从电源系统断开所需要的装置(内部的和 / 或外部的)。注:这种断开装置不要求具有隔离能力,它防止系统持续故障并可用来给出SPD故障的指示。可具有多于一种的脱离器功能,例如过电流保护功能和热保护功能。这些功能可以组合在一个装置中或由几个装置来完成。”

  由上述定义可对“SPD的脱离器”做如下理解:就其功能而言,可多于一种,例如“过电流保护功能”和“热保护功能”;就其器件组态,可以多功能组合为一个元器件,也可按其功能分立为多个元器件。至于元器件名称,如果仅就“保护功能”而言,分立的元器件叫作“过电流保护器”和“热保护器”;如果仅指“保护对象”SPD,则可泛称为“脱离器”;如果既要指“保护对象”,又要表达其“保护功能”,就要采用“功能”+“脱离器”的称谓,如“过流脱离器”(overcurrent disconnector)、“热熔式脱离器”(thermal disconnector)。

  众所周知,由于附加在SPD内部的脱离器受到MOV芯片热传导和结构的限制,需要有一定的聚热时间才能动作于脱离,而不能瞬时分断。而且SPD没有灭弧装置,其分断故障电流能力很小。因此,SPD内置的脱离器只能作为“热脱离器”。

  为保证SPD的热稳定性(SPD在动作负载试验时引起温度上升后,在规定的持续运行电压和规定的环境条件下SPD温度随时间而下降),当SPD流过故障电流时,SPD内部的“热脱离器”应该动作。对此,笔者查阅了YD / T 1235. 1 - 2002《通信局(站)低压配电系统用电涌保护器技术要求》,其第6. 4. 7条对SPD热稳定性试验的规定是:“按表10规定的每一试验电流等级进行的热稳定性试验时,SPD应满足如下要求:

  a)SPD持续通过每一档试验电流等级时,都应能达到热平衡或使其分离装置动作 ……”

  由此可见:SPD在不大于5 A的工频电流作用下应当是热稳定的,或可以确定SPD应当具有内置“热脱离器”动作的能力;而在大于5A的工频电流下,必须设置外部的“过流脱离器”来保护SPD,以避免发生起火。也就是说,“热脱离器”与“过流脱离器”分别对应于工频电流的不同量值,其保护作用是不一的。不大于5 A是“热脱离器”的热保护;大于5 A(目前市面上提供的产品为大于3 A)是“过流脱离器”的过电流保护,可以用来防止SPD故障起火。

  顺便提一下,“过流脱离器”的过流保护防火功能正是本文第2章中《导则》反复提到的SPD必须配备所谓的“合适脱离器”的“合适”所在。

  综上所述,“热脱离器”与“过流脱离器”各负其责。“热脱离器”完全没有过电流保护功能,是SPD的热保护;外置的“过流脱离器”谈不上作为内置“热脱离器”的热后备保护,按照本文第1章的主保护概念,它是名副其实的SPD过电流主保护(如图1的F2),而不是SPD的后备保护!

  有人以。

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