GBT 18802.31-2021 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.pdf
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在1mA直流下测得的压敏电阻的电压
辅助软件下列缩写和符号适用于本文件(见表1)。
气压在80kPa~106kPa。对应的海拔为2000
5.6SPD的脱离器(包括过电流保护)
脱离器的位置包括: 内部的; 外部的; 二者都有(一部分内部和一部分外部)。 脱离器的保护功能有: 热保护; 泄漏电流保护; 过电流保护
5.7按IEC60529的IP代码的外壳防护等级
5.10SPD的失效模式
开路失效模式(OCFM); 短路失效模式(SCFM)。 5.11光伏接地系统 接地; 不接地; 接地和不接地(都有)。
制造商至少应提供下列信息
.1.1.2应位于SPD的本体上,或持久地标贴在
应位于SPD的本体上,或持久地标贴在SPD本体上的标识如下: 1)制造商名或商标和型号; 2) 光伏系统的最大持续工作电压UcpPV,十必PE, &PE和+A 一,如适用(每种保护模式 一个Uepv值,若每种保护模式的Ucv都相同,则只需一个值)
应位于SPD的本体上,或持久地标贴在SPD本体上的标识如下: 1)制造商名或商标和型号; 2) 光伏系统的最大持续工作电压UcPV,十必PE, PE和十A 一,如适用(每种保护模式有 个Ucpv值,若每种保护模式的Uepv都相同,则只需一个值);
3)字母“PV”应被包含在制造商声明的每种保护模式的SPD类型和放电参数中,并相互靠近地 印刷这些参数: ·I类试验:“I类试验”和“Iimp”和以kA为单位的数值,和/或 T1"和"Imp”和以kA为单位的数值;(例如:PVT1Iimp:10kA) ·Ⅱ类试验:“Ⅱ类试验”和“I,”和以kA为单位的数值,和/或 “T2"和"I.”和以kA为单位的数值;(例如:PVT2I.:10kA) ·Ⅲ类试验:“IⅢ类试验”和“Uoc”和以kV为单位的数值,和/或 “T3”和"Uoc”和以kV为单位的数值;(例如:PVT3Uoc:6kV) 4 电压保护水平值U。十必PE,一必PE和十A一,如适用(每种保护模式有一个电压值,若每种 保护模式的电压值都相同,则只需一个值); 5) 外壳防护等级(当IP>20时); 6) 接线端或导线的标志(如SPD上无其他标识); 7)输人输出分开的一端口SPD的额定负载电流IL。 如果受空间限制不能标注以上所有标志,至少1)和6)(如果端口不可交换)应标在SPD上,其他标 志可标在安装指导书上。 一个SPD可被分类成多于一个试验类别(例如I类试验T1和II类试验T2)。在这种情况下所有 式验类别的试验都应进行。如果此时制造商只声明一个电压保护水平,标识中应出现最高的电压保护 水平。
3)字母"PV”应被包含在制造商声明的每种保护模式的SPD类型和放电参数中,并相互靠近地 印刷这些参数: ·I类试验:“I类试验”和“Iimp”和以kA为单位的数值,和/或 T1"和"Imp”和以kA为单位的数值;(例如:PVT1Iimp:10kA) ·Ⅱ类试验:“IⅡ类试验”和“I.”和以kA为单位的数值,和/或 “T2"和"I.”和以kA为单位的数值;(例如:PVT2I.:10kA) ·Ⅲ类试验:“IⅢ类试验”和“Uoc”和以kV为单位的数值,和/或 “T3”和"Uoc”和以kV为单位的数值;(例如:PVT3Uoc:6kV) 4 电压保护水平值U。十必PE,一必PE和十A一,如适用(每种保护模式有一个电压值,若每种 保护模式的电压值都相同,则只需一个值); 5 外壳防护等级(当IP>20时); 6) 接线端或导线的标志(如SPD上无其他标识); 7) 输人输出分开的一端口SPD的额定负载电流IL。 如果受空间限制不能标注以上所有标志,至少1)和6)(如果端口不可交换)应标在SPD上,其他标 可标在安装指导书上。 一个SPD可被分类成多于一个试验类别(例如I类试验T1和Ⅱ类试验T2)。在这种情况下所有 验类别的试验都应进行。如果此时制造商只声明一个电压保护水平,标识中应出现最高的电压保护
1.1.3需随SPD提供的
需随SPD提供的信息如下: 1)安装位置(见5.4); 2 安装方法; 3) 额定短路电流IsCPV; 4 SPD外部脱离器的额定值和特性,如要求有外部脱离器时; 5) 脱离器动作指示(如果有)或短路装置指示(如果有); 6) 正常使用的位置,如果重要时; 7 安装说明; 8) 光伏系统的类型(接地,不接地); 9) 预期的连接方式(十/一到地,十到一); 10) 机械尺寸和导线长度等; 11) 温度和湿度范围(见4.3和4.4); 12) 残流I(交流和直流); 13) SPD失效模式,如开路失效模式或短路失效模式: 14) 如果SPD宣称短路失效模式,需要有明确的标识指明不能装在非电分离的功率转换设备: 15)Imax(如果制造商宜称); 16)持续电流IcpV; 17)如果制造商宣称是短路失效模式SPD,应采取具体措施,确保在维护和更换时不会因可能 生的直流电弧危害操作人员,
6.1.1.4在产品参数表上应出现的信息
在产品参数表上应出现的信息如下
1)多极SPD的总放电电流Itotal和相应的试验等级: 2)可更换部件的信息(指示器、熔断器等,如适用);
6.1.1.5型式试验时制造商应提供的信息
型式试验时制造商应提供的信息如下: 1)是否有开关型元件(见附录A); 预处理试验中预期的续流(≤5A或>5A,见附录A); 如果状态指示电路没有使用在额定水平内认证过的器件,制造商应提供合适的试验标准对其 进行试验; 4)分开隔离电路的隔离性和介电强度。 通过目测检验其是否符合要求。
标志应不易磨灭且易识别,不应标在螺钉和可拆卸的部件上 注:插人式SPD的模块认为是不可拆卸的部件。 通过7.3试验检验其是否符合要求。
当SPD有连接全等电位送 大持续作电压(UcPV)下将所有SPT 与电源连接并测量IPE 通过7.4.1试验检验其是否符合要求
6.2.3电压保护水平U
6.2.4动作负载试验
在施加最大持续工作电压UcPV时,SPD应能承受规定的放电电流且其特性不应发生不 变化。 另外,电压开关型SPD或复合型SPD能够切断任何不大于额定短路电流(IscPv)的续流 12
通过7.4.2的试验检验其是否符合要求
过7.4.2的试验检验其是否符合要求!
6.2.5脱离器和状态指示器
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具有开路失效模式的SPD应带有SPD脱离器(可以是内部或者外部的,或两者都有),它们的动作 应通过对应的状态指示器提供指示。 表4给出了在型式试验中使用脱离器的信息,表5的F、G、H和J给出了在型式试验过程中和试验 后脱离器所要求性能的合格判据,通过7.4.3的试验检验其是否符合要求
6.2.5.2SPD短路装置
莫式的SPD应有短路装置,它们的动作应通过对
SPD应防止由于劣化和过载而导致的过热。通过7.4.3.2的试验来检验其是否符合要求。仅包 玉开关型元件和/或ABD元件的SPD不进行本试验
6.2.5.4SPD失效模式
SPD在失效时不应造成危险的后果或SPD应能耐受在其失效过程中可能出现的IscPv 通过7.4.4的试验检验其是否符合要求。 该试验不适用于只包含电压开关型元件的SPD保护模式。 由于在更换器件时产生的直流电弧可能危及人身和财产安全,具有短路失效模式的插人式SPD 不需要工具就能更换)需要制造商声明合适的断开方式。通过检查安装说明检验其是否符合6.1.1.3 的项17)的要求,
6.2.5.5状态指示器
制造商应给出关于指示器功能以及状态指示变化后所需采取的措施的信息。 状态指示器可由两部分组成(其中一个不能被替换,例如当更换一个可插拔模块时),这两部分由 个耦合机构连接,耦合机构可以是机械的、光学的、声学的或电磁的等。状态指示器中不被更换的部件 例如底座)应具备被操作50次以上的能力。 耦合机构操作状态指示器不更换部分的动作可用其他方法来模拟,例如,一个分开的电磁铁或弹 簧,而不用操作SPD的可更换部分零件的方法, 当对所采用的指示形式有合适的标准时,状态指示器的非更换部分应符合这个标准,除了指示器仅 需要50次操作试验外。
针对绝缘击穿和防直接接触,SPD应有足够的介电强度。 通过7.4.5的试验检验其是否符合要求。
6.2.8持续工作电流(Icpv)
2.9总放电电流Imm(对多极SPD)
SPD应提供适当的安装方式以确保机械稳定性 应提供机械编码或互锁来防止插入式SPD模块和底座的不正确的组合。 通过目测检查检验其是否符合要求,
6.3.2螺钉、载流部件和连接
瑞子和连接方法应符合表2的要求 应根据相关标准测试其他端子和连接方法以确保其性能
表2端子和连接方法的配合使用
6.3.4电气间隙和爬电距离
SPD应具有足够的电气间隙和爬电距离 通过7.5.1的试验检验其是否符合要求。
SPD应在第4章指定的使用环境下和表3的要求和试验中正常地运行。 14
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6.4.2湿热条件下的寿命测试
通过7.6.1的试验检验其是否符合要求。
6.4.3.1电磁抗扰度
6.4.3.2电磁发射
6.5特殊SPD设计的附加要求
.5.1输入输出端子分离的一端口SPD额定
制造商应声明额定负载电流。 通过7.7.1.1的试验检验其是否符合要求
2户外型SPD的环境过
6.5.3具有分开隔离电路的SPD
6.6制造商可能宣称的附加参数一最大放电电流I
型式试验按表4进行。每个试验系列用三个试品。在任何试验系列中,试验按表4规定的次序进 行,试验系列的次序可改变。对于每种结构/端子类型,应在三个端子试品上进行端子的测试(一只具有 至少三个相同端子的SPD可满足端子试验的要求)。型式试验的通用合格判定准则见表5。 如果对某试验系列中所有相关试验条款和合格判定的要求都满足,则这个试品通过了表4中的该 试验系列。 如果所有的试品通过试验系列,那么SPD的设计对这个试验系列是合格的。在试验系列中如有二 个或更多试品没有通过试验,则SPD不符合本部分。 如果有一个试品没有通过一项试验,应用三个新试品重新进行该试验项目及同一试验系列中前面 几项可能影响该试验结果的试验项目,但是这一次不允许有任何试品试验失败。 如果制造商同意,三个一组试品可以用于多于一个试验系列。 如果SPD是某一产品中的一个独立部分,而该产品符合其他的标准,则该标准的要求适用于产品 中不属于SPD的那些部分。该SPD应符合本部分的一般要求(6.1)、电气性能要求(6.2)、环境和材料 要求(6.4),其他标准的机械方面的要求也适用于SPD
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驾器。 如果根据表4要求使用棉纸时,棉纸需固定在除安装面之外,距离试品各个方向100mm士 20mm。 注2:薄纸:薄、软和有一定强度的纸,一般用于包裹易碎的物品其质量在12g/m"至25g/m之间。 在型式试验的整个过程中,指示器显示的状态应清晰地给出它所连接部件状态的信号。如果有多 于一种的状态指示方法,例如本地的和远程的,每一种指示都要检测,并且要符合制造商的规格。 应注意到,进行冲击试验和测量时,需要良好的试验技术以确保测量和记录正确的试验值。 在根据本部分内试验条件进行测试时,SPD不应产生任何危害。
表4SPD型式试验要求
7.2.3试验电源特性
7.2.3.1通用电源特性
试验电路的电感量应大于或等于100H。如图1所示,两种不同类型的电源可用于动作负载利 模式试验。
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表7失效模式试验的特殊电源特性
>C3:线性直流电源,其预期短 对应于图1a)中的I
7.4.1.1试验程序
试验时应连续在十必PE和一必PE端子间施加下列的电源。 直流电源,电压为Ucpv; 交流电源,应能提供峰值相当于最大持续工作电压Ucpv的50Hz或60Hz正弦电压。 记录流过PE端的(直流或交流)的残流
7.4.1.2合格判据
测量得到的最大残流不应超过根据6.1.1.312)制造商宣称的值。
7.4.2动作负载试验
动作负载裁试验的流程图见图2
7.4.2.7动作负载试验和I类试验附加负载试验的合格判据
应满足表5中的合格判据A、B、C、D、E、F、G和
7.4.3SPD的脱离器和SPD过载时的安全性能
7.4.3.1耐热试验
SPD在环境温度为80℃土5K的加热箱中保持 应满足表5中的合格判据C和G
7.4.3.2热稳定性试验
7.4.3.2.1试验要求
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本试验程序有以下两种不同的设计: 仅包括电压限制型元件的SPD,采用7.4.3.2.2a)的试验程序; 包含串联的电压限制型元件和电压开关型元件的SPD,采用7.4.3.2.2b)的试验程序。 注:在进行本试验程序时,环境温度宜保持在25℃士5℃,当试验环境温度高于该范围时,会对SPD的热稳定提出 更高的要求
7.4.3.2.2试品准备和试验程序
对具有并联连接的非线性保护元件的SPD,应对每个包含分开的独立的脱离器部件的电流路径进 行试验,试验时断开/中断其余的电流路径。如果相同型式和参数的元件并联连接,并且每个独立的脱 离器部件使用相同的零件和结构并分属每个组件,进行任何三个相同电流路径的试验可满足三个试品 的要求。 任何与电压限制型元件串联连接的电压开关型元件应采用一根铜线或模拟替代物短路,铜线的直 径应使其在试验时不熔化, 制造商应提供按上述要求准备的试品。 a)只有电压限制型元件的SPD试验程序 试品应连接到可调线性直流电源。 电源电压应足够高使SPD有电流流过。对于该试验,电流调整到一个恒定值,试验电流的允许偏 差为士10%。对于第一个试品,试验从直流2mA开始,或者如果试品在Ucpv下的泄漏电流已经超过直 流2mA,则从UcPV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。 对于另外两个试品,起始点应从2mA变为第一个试品脱扣时的电流值的前5步的电流值。 每一步保持直到达到热平衡(即最热点在10min内温度变化小于2K)。 连续监测SPD外壳最热点的表面温度(仅对可触及的SPD)和流过SPD的电流。 最热点可通过初始试验确定,或进行多点监测以确定最热点。 如果所有被测试的非线性元件断开,则试验终止,试验电压不应再增加,以避免任何脱离器故障。 当质疑所有非线性元件是否脱扣,应进行目测检查。 注1:若只发生元件的破裂不认为是脱扣 试验时,如果SPD端子间的电压跌到低于0.9UcpV,则将试品从可调电源上拆下,连接到一个具有 制造商宣称的最大高达5kA的额定短路电流的大电流直流电源,电压为UcpV。从检测到电压跌落到 切换到大电流直流电源的转换时间不超过100ms,试品应连接到大电流直流电源并保持15min。 注2:调节电源的特性有必要满足以下要求,当电压限制型元件出现故障导致电流突然增加时,输出电压需要跌落 到UcPV以下
学士标准规范范本7.4.4.1.4替代选择方式2
7.4.4.2宣称开路失效模式SPD的试验
7.4.4.2.1试验设置和试验程序
7.4.4.2.2合格判据
电源电流应被一个内部或外部的脱离器分断: 当使用预期短路电流为Iscpv的电源PV或预期短路电流为2.7倍IscPv的电源DCs时,分断时 间应少于60s。当采用电流为2.7倍Iscpv的电源DC进行试验时,用于探测的熔断器不应 动作。 当使用预期短路电流为Iscpv的电源DCs时,分断时间应少于5min。 当使用预期短路电流为10A的电源PV或DCs时,分断时间应少于20min。 应满足表5中的合格判据C、H、I、J、L和M
7.4.4.3宣称短路失效模式SPD的试验
如果有制造商指定铁路标准规范范本,SPD本身及其脱离器应按照制造商的要求安装,并且用最大截面积的导 SPD应与一个满足7.2.3要求的电源连接。试验应在下列的每一个预期短路电流下进行
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