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T／ASC 6001-2022、T／CMSA 0032-2022 低压配电系统多脉冲电涌保护器 性能要求和试验方法.pdf

图2多脉冲冲击电流下的残压

d）首脉冲的冲击电流峰值与未次脉冲的冲击电流峰值相等，中间包含的多个继后脉冲的电流峰值 为首脉冲电流峰值的1/2，如图1(b)所示。 e）用于I级防护的MSPD，一次冲击放电过程包含7个冲击电流，其中包含一个10/350us冲击电 流和一个长时间连续电流，总传递电荷量在100C~200C，如图1(c)所示。或者一次冲击放电过程 包含10个8/20us冲击电流，如表4。 用于II级防护的MSPD，一次冲击放电过程包含10个8/20us冲击电流。 用于II级防护的MSPD，一次冲击放电过程包含10个或者20个8/20us冲击电流， ）多脉冲试验后，对试品的表面温度进行多点监测，记录试品表面最高温度。 g）多脉冲试验后，应有充足的时间使试品自然冷却至室温。 h）使用多台示波器记录本试验中每一个脉冲的电流波形和电压波形，如图2所示。 ）MSPD的电压保护水平Up（M、为试验过程中的每个脉冲电流下残压的最天值。 i）电压限压型MSPD，在试品表面温度恢复至室温后应测量并记录试品的压敏电压U1mA和漏电流 IL。多脉冲冲击电流试验后的压敏电压U1mA'，相较于单脉冲冲击电流试验后的压敏电压UimA的变 化率人Um10%

k）本试验后应对开关型MSPD再施加一次正极性和一次负极性的1.2/50us冲击电压。测量到的残 压应小于等于Up（M）。 1）试验过程中MSPD有脱扣、爆裂、波形畸变等现象，应中止试验。与制造商协商可以再取一组 新的试品重新进行本试验，若再次出现上述现象，则视试品不符合本试验项且

本试验通过对MSPD施加规定次数的多脉冲冲击电流来模拟其工作条件。试验要求如下： a)试验时，试品应连接到试验电压为U/Udc的试验电源上。 b)工频电源，电源的阻抗应满足：有续流流过时，从端子处测量到的工频电压峰值的下降不能超过 额定电压峰值的10%。 c)连接到交流试验电源上的MSPDGTCC-017-2018 高速铁路用钢轨-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则，制造商应按照附录B.1的规定声明额定断开续流值Ii。试验设 置应符合图3。 d)连接到直流试验电源上的MSPD，试验设置应符合图4

说明：U按B.2规定的交流试验电源； U&一直流试验电源： D一由制造商规定的MSPD外部脱离器： DUT——待测试品MSPD; SCG电涌电流。

试验结果符合表3中A，B，C，D，E和F的合格判据时，判定为本试验合格。 热移宁法验

图5动作负载试验不同相角同步时序图

制造商应提供符合本试验要求的试品，样品要求如下： a）仅包含电压开关型元件的MSPD不进行本试验。 b）制造商应提供试验所需试品，3个试品为1组。 c）具有并联连接的不同非线性元件的MSPD，应通过断开/中断其余所有电流路径的方法来对MSPD 的每个电流路径进行试验。如果相同类型的组件和参数并联连接，则应将它们作为一个电流路 径进行试验。 d）任何与电压限制元件串联连接的电压开关元件应采用一根铜线或模拟替代物短路，铜线的直径 应保证其在试验时不熔化

a）试品在环境温度为80C±0温的加热箱中保持24h，耐温试验后试品的内置脱离器不应脱扣。 b）试品经过耐温试验后，将其连接至交流/直流试验电源。试验电流调至恒定值，试验电流的误差 为±10% c）第一个试品，试验电流从2mA真有效值开始，或者如果试品在Uc下的漏电流已经超过2mA真 有效值,则从Uc开始。然后，试验电流以2mA或先前调节的试验电流5%的步幅(两者取较大值)增加。 d）每一试验电流下，试品应达到热平衡状态（即10min内温度变化小于2K）。 e）另外两个试品，试验电流的起始点为前一个试品脱扣时的试验电流值。 f)试验中，连续监测MSPD最热点的表面温度(仅对可触及的MSPD)和流过MSPD的电流。 9）试验中所有非线性元件断开，则试验终止。 h）试验时，如果MSPD端子间的电压跌到低于UREF则停止调节电流，电压调节回UREF并保持15min 比时不需要再进行连续的电流监测。 i）试验电源应具有短路电流能力，在任何脱离器动作前它不会限制电流，最大电流值不应超过制 造商声明的额定短路电流。 j）试验后试品表面温升不应超过120K,在试验中所有非线性元件断开5min后，表面温升不应超过 80K。

7.6短路电流特性试验

本试验应对两种不同的试验配置进行试验，试验配置a)声明了额定短路电流、试验配置b)低短路电 流。对每个配置应分别采用一组试品，试验应按照下列程序进行： a）声明的额定短路电流的试验配置，试验如下：试品连接至电压为压UREF的工频电源。在电压压 UREF过零后的45°±5°电角度和90°±5°电角度处接通短路进行二次试验。如果可更换的或可重新设定的 内部或外部的脱离器动作，每次应更换或重新设定相应的脱离器。如果脱离器不能更换或重新设定，则 试验停止。 b）低短路电流的试验配置，试验如下：试品连接至电压为压UREF的工频电源，电源的预期短路电 流应为产品的最大过电流保护电流值(如果制造商声明)的5倍，其功率因数按表B.1规定，通电时间应 为5s土0.5s。如果制造商没有要求有外部的过电流保护，采用300A的预期短路电流。在电压UREF过零 后的45°±5°电角度处接通短路电流进行一次试验。 c）试验应在每个试品上进行，同一试品具有多个相同的保护模式，可以仅对一种保护模式进行试 验，每次使用新的试品。

7.6.3附加试验试验程序

试验程序如下： a）如果制造商声明了MSPD的过流保护功能采用外部的脱离器，试验时MSPD的外部脱离器应和 试品一起进行本试验。 b）试验中外部脱离器和MSPD应按照安装设计要求连接，任何电子指示电路可断开,且连接电缆的 最大长度为每根0.5m c）额定电压Uc不超过440V的MSPD,连接至输出电压1200V+5%的试验电源上，额定Uc高于440V 的MSPD,连接至输出电压等于3倍Uc的试验电源上。施加的时间为5s+5%，电源的预期短路电流应按 照制造商提供的电流值调整，该电流值应在1A到20A+5%之间。 d）对试品施加UREF电压，施加时间为5min或在电流被内部或外部脱离器切断之后至少0.5s。 e）对试品进行b)的预处理试验后，对试品施加UREF电压。试品分别在短路电流100A、500A和1000A 下进行后续试验。对于本试验，预处理试验结束和加UREF电压的间隔时间应尽可能短，不应超过100ms。 f)如果第一个试品在100A设置下，施加预处理电压的5s内脱扣，或者在预处理电压之后施加UREF 过程中流过试品的电流不超过1mA，或电流增加不超过试验前在UREF下确定的初始值的20%，都不需 要进行下一步试验。否则，重复d)将第另外2个试品在短路电流500A、1000A的UREF电压下进行后续 试验。

试验按制造商和用户的协议进行。当用户在购货协议中规定了验收试验时，应抽取最接近并小 供货数量立方根的整数进行下列试验。任何试品数量或试验型式的变更应由制造商和用户协

验收试验按制造商和用户的协议进行。当用户在购货协议中规定了验收试验时，应抽取最接近并小 于MSPD供货数量立方根的整数进行下列试验。任何试品数量或试验型式的变更应由制造商和用户协 司。 如果没有其他规定，下列试验作为验收试验 a）按6.1的规定，验证标志； b）按7.3的规定，验证多脉冲冲击电流试验

如果没有其他规定，下列试验作为验收试验： a）按6.1的规定，验证标志； b）按7.3的规定，验证多脉冲冲击电流试验

试验报告应包含且不限于以下信息： a）制造商、委托机构以及联系人信息； b） 试品名称、商标、类型； C 检测机构名称和地址； d) 所用方法的识别； e 试验所用仪器设备信息和计量信息； 试品的数量、试验的环境参数； g 检测结果，必要时应包含试验波形图，意见和解释， h 检测报告的发布日期、主检、审核及批准。

）闪电中包含有短时首次雷击、首次以后的短时后续雷击、长时间雷击。 ）短时雷击电流波头的平均陡度是在时间间隔(t2一t)内电流的平均变化率，即用该时间间隔的起点电 流与末尾电流之差[i(t2)一i(ti)]除以(t2一ti)。 ）短时雷击电流的波头时间T1定义为电流达到10%和90%幅值电流之间的时间间隔乘以1.25。短时雷 击电流的规定原点01是连接雷击电流波头10%和90%参考点的延长直线与时间横坐标相交的点，它位于 电流到达10%幅值电流时之前0.1T1处。短时雷击电流的半值时间T2定义为规定原点O1与电流降至幅值 半之间的时间间隔， ）持续时间小于2ms的短时间雷击见图A.1，持续时间大于2ms的长时间雷击见图A.2。

A.28/20us冲击电流

图A.1短时雷击电流参数的定义（T2<2ms）

图A.2长时间雷击电流参数（2ms

一峰值 ±10% 一波前时间±10% 一半峰值时间±10% A.310/350us冲击电流 A.3.110/350us冲击电流由其峰值limp，电荷量Q和比能量W/R参数来确定。冲击试验电流的lmp应在50u 内达到，电荷量Q转移应在5ms内发生，比能量W/R应在5ms内释放。其中limp(kA)、Q（As）和W/R (J/R）的关系如下：

一峰值 ±10% 波前时间 ±10% 半峰值时间±10%

A.310/350us冲击电流

3.110/350us冲击电流由其峰值Iimp，电荷量Q和比能量W/R参数来确定。冲击试验电流的limp应在 达到，电荷量Q转移应在5ms内发生，比能量W/R应在5ms内释放。其中limp(kA)、Q（As）和V J/R）的关系如下：

A.3.2电流峰值limp和电荷量Q的允差：

A.41.2/50us冲击电压

Q=limp×a W/R=I'imp×b

峰值 ±5% 波前时间 ±30% 半峰值时间±20%

B.1 确定续流大小的试验

附录B （规范性） 确定续流大小的试验和工频试验电源特性

本试验用于确定续流的峰值是大于500A还是小于等于500A。制造商商应声明MSPD类型和续流 峰值。如果知道，则不需要进行本试验。试验程序如下： a）试验应使用一个未进行过试验的MSPD进行。 b）试品应连接到电压为Uc的工频电源。电源的阻抗应满足：在续流流过时,从MSPD的接线端子处 测量的工频电压峰值的下降不能超过Uc峰值的10%。 c）预期短路电流Ip应大于等于1.5kA，功率因数cos应符合表B.1的规定， d）应使用多脉冲冲击电流触发续流，电流峰值应相当于IM。 e）冲击电流的起始位置应在工频电压峰值前60°，它的极性应与冲击电流产生时工频电压半波的极 性相同。 f）如果在工频相角60°没有续流，为了确定续流是否产生，则应每滞后10°施加多脉冲冲击电流 以确定是否产生续流。

B.2工频试验电源特性

表B.1预期短路电流和功率因数

污染等级与使用所处的环境条件有关，有效的使用外壳，封闭式或气密封闭式等措施可减少对 污染。这些减少污染的措施对设备受到凝露或正常运行中其本身产生的污染时可能无效。对用在 的电器或本身带有外壳的电器，其污染等级可选用壳内的环境污染等级。

C.2污染等级应符合下列规定

污染等级规定如下： a）污染等级1:无污染或仅有干燥的非导电性污染 b）污染等级2:一般情况仅有非导电性污染，但是必须考虑到偶然由于凝露造成短暂的导电性 c）污染等级3:有导电性污染，或由于凝露使干燥的非导电性污染变为导电性的。 d）污染等级4:造成持久性的导电性污染，例如由于导电尘埃或雨雪所造成的污染。

C.3电气间隙和爬电距离

C.3.1MSPD应具有足够的电气间隙和爬

C.3.1MSPD应具有足够的电气间隙和爬电距离

表C.1MSPD的电气间隙

表C.2MSPD的爬电距离

注：如果实际电压不同于表格中的值,允许使用内插法得到中间电压。当使用内插法时,采用线性内插法。数 表格中的值一样的位数。

a关于材料组的信息参考表C.3。 b该电压是用于功能绝缘的工作电压。对于主电源供电的电路的基本绝缘和附加绝缘,是在设备的额定电压或额定绝缘电 压的基础上,通过GB/T16935.1绝缘电压的的表F.3a或F.3b进行电压合理化。对于系统、设备和不直接从主电源供电的 内部电路的基本绝缘和附加绝缘,是在额定电压和在设备等级内操作条件最繁重的组合下，系统、设备和内部电路上发生 的最大电压有效值。 C针对主保护电路，该列参考Uc。 d材料II料不可使用于630V以上的污染等级3中。

表C.3材料组和分类之间的关系

C.3.2用于户内和类似环境中的MSPD应按污染等级2来设计。 C.3.3在更加严酷的环境中使用的专用保护装置可要求特别的预防措施，例如一个合适的罩子或附加外 壳，确保专用保护装置满足污染等级2。 C.3.4对于户外型和不可触及的MSPD按污染等级4，如果MSPD覆盖了足够的外壳确保满足污染等级 3的条件，则可降低到污染等级3的要求。 注：没有通风口的防护罩可认为对限制污染等级提供了充分的保护，可对内部爬电距离采用污染等级2 的要求。

D.1适宜多脉冲下的MSPD应用场所

由于MSPD能承受连续的多脉冲组合波形放电电流的冲击，对于可能发生多脉冲雷击的区域， MSPD更适合应用于高暴露场所机电设备的电涌防护。如位于LPZOA区的高速公路ETC门架、位于 LPZOB区的ETC门架的收费系统及沿线低压配电系统、爆炸危险环境、太阳能光伏发电系统、风力发 电系统、深空探测大口径天线系统、经架空低压配电线路引入的防雷建筑物、超高层建筑物顶部机电设 备等的电涌防护

D.2应用于太阻能光伏发电系统的MSP

D.2.1太阳能光伏发电系统的构成

太阳能光伏发电系统通常由光伏方阵、蓄电池组、充放电控制器、直流汇集箱、汇集逆变装量 电柜、自动太阳能跟踪系统组件、自动太阳能组件除尘系统庄子等组成。光伏方阵、自动太阳能 统组件等设置在室外，光伏方阵基至暴露在直接雷击的区域。

D.2.2太阳能光伏发电系统的防雷要求

D.2.2.1为保护系统设备免遭雷击，太阳能光伏发电系统应设置直击雷防护装置和防雷电电磁脉冲防护 措施。 D.2.2.2系统的直击雷防护宜利用固定光伏组件的金属边框作接闪器，也可设置专用接闪器。 D.2.2.3系统的雷击电磁脉冲防护可综合采取接地与等电位连接、线缆屏蔽，可采用MSPD防护

D.2.3MSPD在光伏发电系统中的应用

2.3.1MSPD宜设置在光伏发电系统的直流汇集箱（或实现类似功能的装置）、逆变装置直流输 2.3.2不同安装位置MSPD脉冲数量的选择见表D.1

表D.1不同位置MSPD脉冲数量的选择

表D.2直流MSPD冲击电流参数

D.2.3.5 MSPD 的 Up,M、选择

直流汇集箱、汇集逆变装置箱MSPD的Up(M,选择应符合表D.3的要求，MSPD的有效电压保护 水平应小于设备耐冲击电压额定值UW的0.8倍。

间压保护水平UpM、的

D.3应用于高速公路ETC门架系统的MSPD

D.3.1ETC门架系统

D.3.1.1ETC门架系统构成

ETC门架系统是由车道控制器、路侧单元RSU，高清摄像机、车牌图像识别设备、网络安全 辆检测器、北斗授时设备、工业交换机、供电设备等构成，

D.3.1.2ETC门架系统要求

包括ETC在内的高速公路ETC门架系统，处于LPZO区、全暴露的高空场所，对ETC门架系 设备应设置具有多脉冲电涌防护的MSPD装置

D.3.1.3ETC门架电源MSPD设置

GB／T 51379-2019 岩棉工厂设计标准 在综合机柜低压电源进线端、综合机柜备用电源出线端、门架电源进线端安装MSPD。ETC门架 系统MSPD设置见表D.4

ETC门架系统MSPD设

D.3.2低压配电系统

D.3.2.1低压配电系统构成

D.3.2.2低压配电系统雷电防护要求

沿线的和隧道的低压配电系统，以及为车道控制器、路侧单元RSU、高清摄像机、车牌图像 备、车辆检测器、收费系统、网络安全设备等提供电源，是雷电入侵的主要通道，是防雷保护的 象。

D.3.2.3低压配电系统MSPD

在收费站、服务区的配电室和隧道变电所、服务区变电所、高速公路沿线配电室DB35／T 1285-2018 爆炸和火灾危险场所雷电应急处置规范，低压配电系 压进线端、双电源切换进线端设置MSPD。配电室、变电所、高速公路沿线配电柜的MSPD设 D.5

表D.5配电室、变电所、高速公路沿线配电柜的MSPD设置