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地凯防雷:电涌保护器专用脱离器(SSD)的来龙去脉了解一下

5月19日~29日, IEC SC37A/SC37B在日本富山县召开2019年春季会议,包括上海大学周歧斌博士,上海市灾害防御技术中心赵洋主任,厦门大恒科技有限公司李欣董事长和李博琛高级工程师在内的30余位各国IEC专家成员,围绕“IEC61643 Low-voltage surge protection devices”标准,分组WG3、WG4、WG5、AHG9、AHG10进行了不同议题的讨论和修订工作。其中,中国代表团提交的一个修改IEC 61643-12 附录N.6的提案被采纳,在IEC 61643-12标准中增加了中国SSD产品的标准情况以及SSD需要满足的要求等内容。本次会议上,SSD成为了讨论的焦点,IEC为此专门成立了AHG10专项工作组来讨论这个产品。

地凯防雷:电涌保护器专用脱离器(SSD)的来龙去脉了解一下

电涌保护器专用脱离器SSD(SPD Specific Disconnector)

周歧斌博士的报告中给出的定义是:

与sPD串联,当SPD失效时保护SPD针对低失效电流,过电流和短路电流的脱离装置。它的电涌耐受能力应与被保护SPD的通流容量相配合;它的过电流和短路分断能力应与上游的oCPD相配合;它的最小动作电流下的保护特性应与SPD的内部脱离器相配合。

摘自防雷技术创新与应用公众号《智能SPD和后备保护脱离器SSD的标准化进程》


此前,厦门大恒、上电科臻和、广西地凯等制造企业称SSD为SPD专用脱离器、后备保护装置、电涌保护器前端串联的外置脱离器,英文全称:Special Circuit Breaker/Surge Protective DeviceCircuit Breaker,缩写为:SCB。2018年能源局发布的《低压电涌保护器专用保护装置NB/T42150-2018》标准,将“低压电涌保护器专用保护装置(Specific protective devices for low-voltage surge protective devices) 统称为SSD。

总之,SCB与SSD都是指符合相关技术参数的同类产品,对外观没有要求。

中国SSD的发展历程:

2011年6月,上海交通大学电子信息与电气工程学院硕士毕业生赵洋的硕士专业学位论文《电涌保护器(SPD)和后备保护断路器的配合研究》,其指导老师是傅正财教授和周歧斌高工。可见,目前中国在低压电涌防护技术标准和应用上取得的成绩是以周歧斌博士为主的年轻一代学者们不懈努力的结果!


2013年初,李欣、陈加清、刘宝全在《现代建筑电气》上发表论文《熔断器与断路器做电源SPD后备保护分析》,阐述了SPD后备保护器的作用和优点:

1、当电源出现异常暂态过电压使SPD导通发生熔穿短路时,轻则会造成电源跳闸断电,重则会引发严重火灾事故,安装外置脱离器就是当SPD发生短路时能够迅速断开电路,这里特别说明:这个外置脱离器必须具有分断这个短路电流的能力,否则会发生电弧燃烧起火的严重后果!

2、当SPD发生劣化(经受雷电流冲击或暂态过电压冲击),致使启动电压降到低于电源电压时,工频漏电流会迅速增大,当这个电流只有几安培时SPD热脱扣机构能够断开电路,当电流大于10A以上时,SPD发热起火燃烧速度快于热传递速度,就是说热传递还没有达到脱扣温度时SPD就已经起火,这个外置脱离器必须在引起SPD起火前断开电路,防止火灾的发生。

3、当SPD有雷电流通过时,这个外置脱离器不会出现误脱扣,使电气设备防雷始终处于有效状态。


传统的浪涌保护器的后备保护装置采用的多为断路器和熔断器,断路器作为后备保护装置在电涌的冲击下,容易误动作。电涌耐受能力低,为了获得更高的电涌耐受能力,选取的额定电流会比较大,从而造成无法分断地低短路电流,相同额定电流的熔断器(Fuse) 比断路器的耐受能力低,也存在选取额定电流会比较大的问题。

SCB作为新一代的浪涌保护器后备保护装置具有分断能力强,具有更高的电涌耐受能力,在兼顾分断能力和电涌耐力的情况下其短路动作电流远低于传统的后备保护装置。能有效的分断低短路电流,为浪涌保护器提供更加精细的短路保护。


2015年10月24日,广西地凯防雷公司举办 “SPD后备保护器(SCB)新技术交流会”,来自全国各地各大设计院的总工和设计师一百多人参加。

2016年8月,地凯公司发文《浅谈SCB后备保护器与断路器、熔断器的区别》。文章指出:

SCB后备保护器是用于浪涌保护器SPD前端进行过电流保护的一种装置,在地凯防雷公司推出真正起到完全过电流保护作用的SCB后备保护器之前,断路器和熔断器一直作为SPD后备保护的选择,但在实际使用中,断路器、熔断器并不能很好的与SPD协调配合,主要体现在:雷电冲击时误分断、易损坏;在SPD发生失效或短路时,如果不能提供熔断器和断路器的额定分断电流的数倍瞬态电流, SPD就有可能发生起火事故。地凯防雷公司SCB后备保护器,能与SPD完美的配合:1、大雷电冲击电流不分断,确保SPD防雷保护有效;2、工频故障电流分断值低于3A,确保电网及用电安全。地凯认为,后备保护器的使用极大提高了防雷的安全性,使用便捷、安全,推进了雷电防护技术的进步,相信在不久的将来,后备保护器会完全取代其它的过电流保护装置,占领市场。

2016年11月11日在厦门召开的“建筑物防雷技术论坛”上,周歧斌博士介绍了智能SPD和SPD专用脱离器(SSD)方面的情况,上海市防雷产品测试中心针对断路器和SPD的配合特性做过深入的研究,相关性能要求和试验方法建议已提交给IEC。会上,厦门大恒科技有限公司推出了技术创新产品SPD外置后备保护器SCB。产品具有强雷电特性、防止故障电流致SPD起火燃烧、低残压。


链接:建筑电气专家关注智能防雷和SPD后备保护技术应用

2017年9月12日,由中国气象服务协会防雷减灾委员会和中国建筑学会建筑雷电防护学术委员会联合召开SCB后备保护团体标准技术研讨会。

2017年10月22日,雷电防护技术(厦门)国际交流会上,铁科院研究员邱传睿、中兴通讯可靠性高级工程师雷新、余挺全等专家分别作了《铁路通信信号电源防雷箱的后备保护》、《SPD专用后备保护器在通讯产品上的应用》、《SCB后备保护开关应用情况报告》专题报告。


链接: 厦门大恒承办“雷电防护技术(厦门)国际交流会”


2017年11月,孙涌、姚旭麟发表研究报告《现有后备保护器SCB的问题——冲击盲点》。市场上SCB设计中以两路形式为主,一路为微断固有的电磁线圈,一路为放电间隙等通流元件,设计理念为工频电流流经线圈;雷电流冲击流经放电间隙。文章分析了设计原理上的盲点带来的问题,建议SCB的设计应该更加偏重于不在保护线路中增加非线性元件!

2017年11月30日,厦门大恒科技有限公司承办“2017年建筑雷电防护技术交流会(广州站)”本次会议主题是:SPD后备保护器的产品应用与产品检测。施耐德万高电气设备有限公司孙培蛟、上海电科臻和智能科技有限公司伍先德、广西地凯科技有限公司王东生、上海雷源电器有限公司王富元等专家针对SPD后备保护器的产品优势、选型、应用和测试等做了专题报告。一直以来,SPD的应用对电气系统雷电防护起到了积极有效的作用;但是,SPD若没有配合专用的保护器使用,则存在安全隐患。SPD专用后备保护器(SCB)的问世,解决了SPD的精细保护问题;在SPD失效时,SCB可以把SPD从电源系统断开,同时SPD专用后备保护器(SCB)还具有耐受雷电冲击放电电流的能力、具有分断由于SPD失效而产生的过电流或短路电流的能力、具有分断可引起SPD起火的小电流的能力。


链接:2017年度建筑雷电防护技术交流会圆满收官


2018年4月3日,国家能源局发布NB/T 42150-2018《低压电涌保护器专用保护装置》,标准从2018年7月1日起实施。该标准对低压电涌保护器专用保护装置 Specific protectivedevices for low-voltage surge protective devices (SSD)做了如下定义:

一种用于低压电源系统的电涌保护器的外部脱离装置,能够承受被保护电涌保护器安装处的预期电涌电流,并能够分断由于电涌保护器故障而产生的工频过电流的装置,且具有工频小电流动作特点。

地凯防雷:电涌保护器专用脱离器(SSD)的来龙去脉了解一下


2018年8月31日,上海电器科学研究院组织召开技术鉴定会,一致认为上海电科臻和智能科技有限公司研发的“后备保护一体化SPD”能有效地解决当前SPD使用过程中存在的安全隐患,产品具有新颖性、实用性和先进性,能产生较好的经济效益和社会效益。

链接:上海电科臻和召开“后备保护一体化SPD”技术鉴定会


2017年~2019年,上海电科臻和智能科技有限公司多次参加由中国建筑学会建筑雷电防护学术委员会主办的“建筑雷电防护技术全国巡回交流会”,宣讲 SPD后备保护技术的发展和行业标准的制定情况。

链接:产品介绍 |上电科臻和后备一体化SPD(SFB)

2019年5月,中国质量认证中心(CQC)依据CQC11-471452-2019 低压电涌保护器专用保护装置认证规则、NB/T42150-2018《低压电涌保护器专用保护装置》,推出低压电涌保护器专用保护装置安全和性能认证业务。(2017年上海电器科学研究院旗下的上海添唯认证技术有限公司也曾宣称推出电涌保护器(SPD)及后备专用保护装置(SSD)的检测认证服务)


链接:CQC推出低压电涌保护器专用保护装置安全和性能认证业务


目前,国内有好几个企业制造SSD,但质量参差不齐,有的SSD在脱扣、分断能力上还是有些问题,残压有的高达600V。甚至发现有的企业弄虚作假,在MCB内部两个端口连接一个气放管,就称作是SSD。


厦门大恒李博琛工程师指出,SSD短路分断能力现在基本都能做到100kA以上。小规格的也能做到60kA以上。残压按配合小规格SPD同等熔断器来说残压基本接近,按大规格SPD配合熔断器来说SSD残压会更小,比微型断路器配合SPD残压均小的多。


厦门大恒公司总经理李欣表示,公司正进一步完成研发直流 SSD,在光伏、通讯、风电能够配套SPD使用,并且也将进一步提升制造设备档次,使产品能在工艺水平上和跨国公司比美。

我国通信领域知名防雷专家刘吉克教授认为,SCB或者称SSD的最大特点有三:雷电通流能力极强,克服了空气开关20kA以下就跳闸的弊端;3A左右可以断开,避免了防雷器失口的大问题。残压低是其优势之一。


据刘吉克教授介绍,原来通信基站防雷标准规定防雷器前面加装的是空气开关,由于空气开关耐受雷电流一般10-20kA就会跳闸,防雷器100kA的也只能起到10-20kA的保护效果,因此起不了作用,而且由于空气开关只能在大于正常工作电流时才能跳闸,而基站这时如果发生接地故障时,短路电流一般小于空气开关的允许值,如32A,空气开关不能跳闸,此时通过防雷器的漏电流增大,防雷器容易发生燃烧,发生火灾!加上后备保护器之后,首先,防雷器通流能力是多少,后备保护器就选择多少,如果防雷器雷电流是80kA,就可以承受80kA,不会在10-20kA跳闸,形成防雷箱虚设,起不到作用;其次,当故障或短路的工频电流大于天3-6A时,后备保护器就会跳闸,有效的避免了防雷器燃烧发生火灾事故!后备保护器解决了空气开关在较小的雷电流就跳闸的问题,又解决了防雷器燃烧的问题,确保各个领域系统的安全!


近年来,中国在SSD的研究和标准制定方面取得了令人瞩目的成绩:2016年,由中国电信广东科学研究院刘裕城高工等主导编写的《通信局(站)用电源浪涌保护器专用脱离器》立项(项目编号:2016-1825T-YD),近期即将发布;2017年,由陈强、刘吉克、杨辉、牛年增、戴传友主导编写的ITU标准《surge and over-current protection parameters of extemal disconnector for surge protective divices used in telecomunication equipment通信设备用SPD外置断路器的浪涌和过流保护技术要求》立项;2018年,国家能源局发布NB/T 42150-2018《低压电涌保护器专用保护装置》。现在中国防雷专家学者又在IEC标准上取得进展,这是中国防雷技术正在领先世界的又一证明!


衷心祝愿越来越多的中青年专家为中国防雷技术走向世界做出更大贡献!

此文转载于中国防雷公众号

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