原创 王殿光 转载于电气工程师合作组
作者：王殿光
TC64标委会在IEC 组织里负责低压电气装置安全规范的起草和编制，主要出版物有：IEC60364、IEC61140、IEC60479等。
在国内由TC205标委会负责参与TC64活动、等同转化的出版物，如：IEC60364等同转化为GB16895系列规范等。
他山之石，可以攻玉。这里仅为国内同行提供一个了解TC64的窗口。译者笔拙愧不能完整表达原文的本意，有关内容是过程性文件仅供参考、限制引用。
第5部-534章 瞬态过电压保护设备
上次聊过最新IEC60364-5-53: 2019的简单介绍，用少许篇幅介绍了串联的过电流保护电器之间的选择性配合。这次我们聊聊其中的第534章：“瞬态过电压保护设备”。相关这部分的内容，在2004年TC205技术委员会曾经单独转化了IEC364-5-53: 2002 ed3中的第534章 为GB16895.22-2004。这也是今天我们还能看到有关“过电压保护电器”的选择和应用最早版本。IEC/TC64从发布第一份标准到今天已经超过半多个世纪，所以版本的年代成为我们参考和使用TC64系列标准必需要搞清楚的事，否则使用了过期的标准就像吃了过期的药一样很不舒服。回过头来说，当IEC60364-5-53：2019版顺利转化为GB16895.4-202X后，GB16895-22-2004这个标准代码也就结束了的历史使命，请看官将来注意到这一点。
以下笔者主要比较2002版与2019版之间差别，希望对熟悉2002版的看官了解2019版会有帮助。笔者一再强调——拙文的本意是告知新修订的标准有何变化和提高看官阅读原版新标准的兴趣。由于中英语言差异和认知水平都是见仁见智、因人而异，笔者不敢承担误导之责任。
先从标题上看，2019版在2002版基础上增加了“瞬态”以表示区别于其他类型的过电压。避免了超过范围的应用第534章。其次2019版重新编排了章节而增加了对比的难度。
主要的修改如下：
01
2019版取消了2002版第534.2.1 节有关防雷区（LPZ）和根据防雷区（LPZ）的分区原则对 I级试验II级试验和III级试验的电涌保护器（SPD）的布置要求。这是根据过去十多年经验，低压电气装置的设计师很少按照LPZ的分区原则设计电涌保护器的安装位置，因为那仅仅是“原则”，太不具体，说了等于没说。相比之下中国标准这点做的比较好，制定规则的前提就是可实施性。2019版新给出了电涌保护器的类别与安装位置关系如下图1所示，I、II类实验的SPD在主配电盘、II、III类实验SPD在分配电盘或靠近敏感设备；
02
2019版新提供了电涌保护器的标识，并要求在安装了SPD的盘、箱中在明显的位置使用永久性的标识：
这是提醒用户维护人员，SPD是有寿命期限的，需要定期查看及时更换失效和击穿的SPD，为的是消除故障隐患。负责任的厂家、质量好的SPD具有小巧的翻牌机构作为状态指示器当失效前或后会有窗口用颜色指示。绿色是正常，黄色是将要失效提醒更换，红色是失效。更高级的状态指示器可以发出干触点信号给集控设备报警。当然SPD一定要有过流保护这一点新旧版都是明确的。
这里啰嗦一下，有工程师曾问我：SPD的保护电器是否在雷击产生电涌时动作？这样就切断了SPD放电电流失去了SPD的作用。这点大可不用担心，雷击电涌的作用时间以微秒计算，过电流保护电器的动作时间以毫秒计算。他们之间差1000倍，典型压敏电阻和抑制二极管SPD导通放电电流的开始动作时间一般是≥20纳秒，所以当雷击电涌通过SPD时过电流保护器还来不及动作，放电电流的峰值就过去了。SPD失效有两种情况，一种是SPD烧断了，这还好顶多是下次雷击时不起作用了；还一种是烧串了，这时SPD的过电流保护器就要动作。推荐采用熔断器因为其熔断动作准确且快速容易与上级保护配合，没有磁脱扣绕组（与断路器相比）对SPD的保护效果更好。原因是在瞬态过电压下SPD导通瞬间放电电流的di/dt值非常高，导致磁脱扣绕组的电抗值Ldi/dt也非常高，将在磁脱扣绕组上产生较大的电压降影响SPD的保护效果。
03
2019版的第534.4.2条 明确了需要瞬时过电压保护的导体和SPD接线形式如下：
— 带电导体与PE线之间（共模保护）；
— 带电导体之间（差模保护）。
2019版的第534.4.3 条明确了两种SPD接线形式并提供了接线示意图如下；
— CT1接线形式主要提供共模保护，见图2带中性线的三相系统的CT1和图3三相系统的CT1；
— CT2接线形式提供共模保护和差模保护的组合,见图4带中性线的三相系统的CT2。
在2019版里关于SPD在装置里的采用连接形式CT1或CT2的选择要求见表5里，与之类比的是2002版表53B （按系统特征确定的电涌保护器（SPD）连接），相比而知内容简化且方便使用。
与SPD接线形式有关的除了与装置接地方式还要参照新表3和新表4，这都与选择SPD的参数标称放电电流In、冲击放电电流Iimp有关。贴图如下：
04
2019版的第534.4.4.2条，为了选择SPD的电压保护水平Up这次新提供了电器设备额定冲击电压Uw如下表1，要求Up按表1的额定冲击电压SPD。带电导体与PE线之间的SPD 电压保护水平Up在任何情况下都不应超过表1所要求的设备额定冲击电压。同时有条重要的注解：如果保护III类或IV类冲击电压设备，请参考IEC60364-4-44: 2018 的表443.2所要求的额定冲击电压，原因很简单新表1没有列出III类和IV类冲击电压。还有新表1增加了50V和100V的线导体到中性导体的电压等级。
而2002版的第534章里要求的电压保护水平（Up）应符合IEC60364- 4- 44的表44B II类耐冲击电压的规定。而表44B 已经在IEC60364-4-44:2018版里已改为表443.2 。
这里把要求的设备额定冲击电压表443.2贴出来，可以看到在表44B的基础上修改的痕迹还保留着。细心的看官会发现withstand被删除了，去掉红色删除的文字就将是我们等同转化的GB16895-10修订版内容，绿色字是2019版新增内容。表443.2对于跨专业非常重要,因为这是电气装置、电气设备和用电设备三者之间关于绝缘配合协商的结果，也是技术上合理可行性与绝缘成本之间的平衡。羊毛出在羊身上，不必要的加大设备额定冲击电压将会提高的电气绝缘成本，最终还是消费者买单。这样看来标准起到了一肩挑两家的作用，一头是制造商另一头是消费者，公平和公正是标准的追求目的。
同样SPD的连续工作电压Uc 选择从2002版的表53C修改为2019版的表2。从两张表对比看，表2是优化了表53C更简洁和方便使用。比如：表2删除了TN-C和TN-S 两列、增加了线导体对线导体一行既差模保护要求，这就是采用接线形式TC2的理由；这时SPD能够承受更高的持续工作电压。
05
2019版534.4.4.6条新增了电涌保护器的参数；短路额定电流ISCCR。对应2002版是634.2.3.5 条耐受的预期短路电流选择。
06
2019版新增了534.4.4.7条:根据额定断开续流值In选择电涌保护器。这是非常重要的新增条款，雷击时电涌通过SPD后要及时关断，如果继续导通最终就导致带电导体对PE导体短接了！一般情况下制造商提供的Ifi不应低于电涌保护器组件接线点的最大预期短路电流。
07
2019版关于采用剩余电流保护器（RCD）作为SPD发生故障时的附加保护，前面提到SPD的故障可能是带电导体对PE导体的短接类似接地故障。与2002版相比RCD与SPD的配合要求本质上没有变化，可见534.4.6条和534.4.7条。TT接线系统要求采用RCD作为SPD故障防护的附加保护，在CT1接线形式下SPD只能安装在RCD的负载侧，见表5 ，CT2接线形式下RCD安装在电源侧和负载侧都可以。至于原因推荐看官自己参考王厚余老先生的力作“建筑物电气装置600问”里的14.23节和14.26节。
08
2019版取消了2002版第534.2.1 节有关防雷区 2019版关于电涌保护器的接线见534.4.8条；相比2002版新加了过电流保护器与SPD之间的接线长度b，见图8如下：
在这里2019版无意之间透露了估算SPD连接导线电压降的方法；一根1米长的直线电缆当流过10kA（8/20）的放电电流时会增加大约1kV的电压降。可见减少连接导线长度就相当于减少SPD的Up值。
还有就是2002版的图53D被2019版的图9取代，我只贴出了图9指导SPD的V型导线连接方法和长度计算不包括4和5段导线。
09
在2019版资料性附录C里提供了13张SPD保护电路示意图，相比2002版是5张。为了节约篇幅就不贴了，总之电路示意图也更详细更具实用性。
小结
IEC60364-5-53：2019版的修订的新内容很多，就第534章关于电涌保护器的选择和使用而言，非常值得我们期待。如果就低压电气装置来说，要想成为这个行业的弄潮儿就一定要关注该2019版的新内容。因为这将引导、指导电气装置行业的从业者；掌握隔离、开关设备和保护及控制设备的选择和使用，特别是他们之间的配合关系，来达到IEC60364系列标准的整体要求；保障人身安全、持续可靠运行、合理的建造成本和提高电能效率。本文只是简单罗列一下主要修订内容，要想深入了解还要看官结合工作实践仔细学习和掌握。
版权归原作者所有，如有侵权请通知，会及时删除。
