原創 王殿光 轉載於電氣工程師合作組
作者：王殿光
TC64標委會在IEC 組織裡負責低壓電氣裝置安全規範的起草和編制，主要出版物有：IEC60364、IEC61140、IEC60479等。
在國內由TC205標委會負責參與TC64活動、等同轉化的出版物，如：IEC60364等同轉化為GB16895系列規範等。
他山之石，可以攻玉。這裡僅為國內同行提供一個瞭解TC64的窗口。譯者筆拙愧不能完整表達原文的本意，有關內容是過程性文件僅供參考、限制引用。
第5部-534章 瞬態過電壓保護設備
上次聊過最新IEC60364-5-53: 2019的簡單介紹，用少許篇幅介紹了串聯的過電流保護電器之間的選擇性配合。這次我們聊聊其中的第534章：“瞬態過電壓保護設備”。相關這部分的內容，在2004年TC205技術委員會曾經單獨轉化了IEC364-5-53: 2002 ed3中的第534章 為GB16895.22-2004。這也是今天我們還能看到有關“過電壓保護電器”的選擇和應用最早版本。IEC/TC64從發佈第一份標準到今天已經超過半多個世紀，所以版本的年代成為我們參考和使用TC64系列標準必需要搞清楚的事，否則使用了過期的標準就像吃了過期的藥一樣很不舒服。回過頭來說，當IEC60364-5-53：2019版順利轉化為GB16895.4-202X後，GB16895-22-2004這個標準代碼也就結束了的歷史使命，請看官將來注意到這一點。
以下筆者主要比較2002版與2019版之間差別，希望對熟悉2002版的看官瞭解2019版會有幫助。筆者一再強調——拙文的本意是告知新修訂的標準有何變化和提高看官閱讀原版新標準的興趣。由於中英語言差異和認知水平都是見仁見智、因人而異，筆者不敢承擔誤導之責任。
先從標題上看，2019版在2002版基礎上增加了“瞬態”以表示區別於其他類型的過電壓。避免了超過範圍的應用第534章。其次2019版重新編排了章節而增加了對比的難度。
主要的修改如下：
01
2019版取消了2002版第534.2.1 節有關防雷區（LPZ）和根據防雷區（LPZ）的分區原則對 I級試驗II級試驗和III級試驗的電湧保護器（SPD）的佈置要求。這是根據過去十多年經驗，低壓電氣裝置的設計師很少按照LPZ的分區原則設計電湧保護器的安裝位置，因為那僅僅是“原則”，太不具體，說了等於沒說。相比之下中國標準這點做的比較好，制定規則的前提就是可實施性。2019版新給出了電湧保護器的類別與安裝位置關係如下圖1所示，I、II類實驗的SPD在主配電盤、II、III類實驗SPD在分配電盤或靠近敏感設備；
02
2019版新提供了電湧保護器的標識，並要求在安裝了SPD的盤、箱中在明顯的位置使用永久性的標識：
這是提醒用戶維護人員，SPD是有壽命期限的，需要定期查看及時更換失效和擊穿的SPD，為的是消除故障隱患。負責任的廠家、質量好的SPD具有小巧的翻牌機構作為狀態指示器當失效前或後會有窗口用顏色指示。綠色是正常，黃色是將要失效提醒更換，紅色是失效。更高級的狀態指示器可以發出幹觸點信號給集控設備報警。當然SPD一定要有過流保護這一點新舊版都是明確的。
這裡囉嗦一下，有工程師曾問我：SPD的保護電器是否在雷擊產生電湧時動作？這樣就切斷了SPD放電電流失去了SPD的作用。這點大可不用擔心，雷擊電湧的作用時間以微秒計算，過電流保護電器的動作時間以毫秒計算。他們之間差1000倍，典型壓敏電阻和抑制二極管SPD導通放電電流的開始動作時間一般是≥20納秒，所以當雷擊電湧通過SPD時過電流保護器還來不及動作，放電電流的峰值就過去了。SPD失效有兩種情況，一種是SPD燒斷了，這還好頂多是下次雷擊時不起作用了；還一種是燒串了，這時SPD的過電流保護器就要動作。推薦採用熔斷器因為其熔斷動作準確且快速容易與上級保護配合，沒有磁脫扣繞組（與斷路器相比）對SPD的保護效果更好。原因是在瞬態過電壓下SPD導通瞬間放電電流的di/dt值非常高，導致磁脫扣繞組的電抗值Ldi/dt也非常高，將在磁脫扣繞組上產生較大的電壓降影響SPD的保護效果。
03
2019版的第534.4.2條 明確了需要瞬時過電壓保護的導體和SPD接線形式如下：
— 帶電導體與PE線之間（共模保護）；
— 帶電導體之間（差模保護）。
2019版的第534.4.3 條明確了兩種SPD接線形式並提供了接線示意圖如下；
— CT1接線形式主要提供共模保護，見圖2帶中性線的三相系統的CT1和圖3三相系統的CT1；
— CT2接線形式提供共模保護和差模保護的組合,見圖4帶中性線的三相系統的CT2。
在2019版裡關於SPD在裝置裡的採用連接形式CT1或CT2的選擇要求見表5裡，與之類比的是2002版表53B （按系統特徵確定的電湧保護器（SPD）連接），相比而知內容簡化且方便使用。
與SPD接線形式有關的除了與裝置接地方式還要參照新表3和新表4，這都與選擇SPD的參數標稱放電電流In、衝擊放電電流Iimp有關。貼圖如下：
04
2019版的第534.4.4.2條，為了選擇SPD的電壓保護水平Up這次新提供了電器設備額定衝擊電壓Uw如下表1，要求Up按表1的額定衝擊電壓SPD。帶電導體與PE線之間的SPD 電壓保護水平Up在任何情況下都不應超過表1所要求的設備額定衝擊電壓。同時有條重要的註解：如果保護III類或IV類衝擊電壓設備，請參考IEC60364-4-44: 2018 的表443.2所要求的額定衝擊電壓，原因很簡單新表1沒有列出III類和IV類衝擊電壓。還有新表1增加了50V和100V的線導體到中性導體的電壓等級。
而2002版的第534章裡要求的電壓保護水平（Up）應符合IEC60364- 4- 44的表44B II類耐衝擊電壓的規定。而表44B 已經在IEC60364-4-44:2018版裡已改為表443.2 。
這裡把要求的設備額定衝擊電壓表443.2貼出來，可以看到在表44B的基礎上修改的痕跡還保留著。細心的看官會發現withstand被刪除了，去掉紅色刪除的文字就將是我們等同轉化的GB16895-10修訂版內容，綠色字是2019版新增內容。表443.2對於跨專業非常重要,因為這是電氣裝置、電氣設備和用電設備三者之間關於絕緣配合協商的結果，也是技術上合理可行性與絕緣成本之間的平衡。羊毛出在羊身上，不必要的加大設備額定衝擊電壓將會提高的電氣絕緣成本，最終還是消費者買單。這樣看來標準起到了一肩挑兩家的作用，一頭是製造商另一頭是消費者，公平和公正是標準的追求目的。
同樣SPD的連續工作電壓Uc 選擇從2002版的表53C修改為2019版的表2。從兩張表對比看，表2是優化了表53C更簡潔和方便使用。比如：表2刪除了TN-C和TN-S 兩列、增加了線導體對線導體一行既差模保護要求，這就是採用接線形式TC2的理由；這時SPD能夠承受更高的持續工作電壓。
05
2019版534.4.4.6條新增了電湧保護器的參數；短路額定電流ISCCR。對應2002版是634.2.3.5 條耐受的預期短路電流選擇。
06
2019版新增了534.4.4.7條:根據額定斷開續流值In選擇電湧保護器。這是非常重要的新增條款，雷擊時電湧通過SPD後要及時關斷，如果繼續導通最終就導致帶電導體對PE導體短接了！一般情況下製造商提供的Ifi不應低於電湧保護器組件接線點的最大預期短路電流。
07
2019版關於採用剩餘電流保護器（RCD）作為SPD發生故障時的附加保護，前面提到SPD的故障可能是帶電導體對PE導體的短接類似接地故障。與2002版相比RCD與SPD的配合要求本質上沒有變化，可見534.4.6條和534.4.7條。TT接線系統要求採用RCD作為SPD故障防護的附加保護，在CT1接線形式下SPD只能安裝在RCD的負載側，見表5 ，CT2接線形式下RCD安裝在電源側和負載側都可以。至於原因推薦看官自己參考王厚餘老先生的力作“建築物電氣裝置600問”裡的14.23節和14.26節。
08
2019版取消了2002版第534.2.1 節有關防雷區 2019版關於電湧保護器的接線見534.4.8條；相比2002版新加了過電流保護器與SPD之間的接線長度b，見圖8如下：
在這裡2019版無意之間透露了估算SPD連接導線電壓降的方法；一根1米長的直線電纜當流過10kA（8/20）的放電電流時會增加大約1kV的電壓降。可見減少連接導線長度就相當於減少SPD的Up值。
還有就是2002版的圖53D被2019版的圖9取代，我只貼出了圖9指導SPD的V型導線連接方法和長度計算不包括4和5段導線。
09
在2019版資料性附錄C裡提供了13張SPD保護電路示意圖，相比2002版是5張。為了節約篇幅就不貼了，總之電路示意圖也更詳細更具實用性。
小結
IEC60364-5-53：2019版的修訂的新內容很多，就第534章關於電湧保護器的選擇和使用而言，非常值得我們期待。如果就低壓電氣裝置來說，要想成為這個行業的弄潮兒就一定要關注該2019版的新內容。因為這將引導、指導電氣裝置行業的從業者；掌握隔離、開關設備和保護及控制設備的選擇和使用，特別是他們之間的配合關係，來達到IEC60364系列標準的整體要求；保障人身安全、持續可靠運行、合理的建造成本和提高電能效率。本文只是簡單羅列一下主要修訂內容，要想深入瞭解還要看官結合工作實踐仔細學習和掌握。
版權歸原作者所有，如有侵權請通知，會及時刪除。
