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DD CLC/TS 61643-12:2009 Low-voltage surge protective devices - Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems. Selection and application principles, 2010

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DD CLC/TS 61643-12:2009 Low-voltage surge protective devices - Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems. Selection and application principles, 2010

iec61643-12{ed2.0}b.pdf [Go to Page]
English [Go to Page]
CONTENTS
FOREWORD
0 Introduction [Go to Page]
0.1 General
0.2 Keys to understanding the structure of this standard
1 Scope
2 Normative references
3 Terms, definitions and abbreviated terms [Go to Page]
3.1 Terms and definitions
3.2 List of abbreviations and acronyms used in this standard
4 Systems and equipment to be protected [Go to Page]
4.1 Low-voltage power distribution systems
4.2 Characteristics of the equipment to be protected
5 Surge protective devices [Go to Page]
5.1 Basic functions of SPDs
5.2 Additional requirements
5.3 Classification of SPDs
5.4 Characteristics of SPDs
5.5 Additional information on characteristics of SPDs
6 Application of SPDs in low-voltage power distribution systems [Go to Page]
6.1 Installation and its effect on the protection given by SPDs
6.2 Selection of SPD
6.3 Characteristics of auxiliary devices
7 Risk analysis
Annex A (informative) Typical information given with inquiries and tenders and explanation of testing procedures
Annex B (informative) Examples of relationship between Uc and the nominal voltage used in some systems and example of relationship between Up and Uc for ZnO varistor
Annex C (informative) Environment – Surge voltages in LV systems
Annex D (informative) Partial lightning current calculations
Annex E (informative) TOV in the low-voltage system due to faults between high-voltage systems and earth
Annex F (informative) Coordination rules and principles
Annex G (informative) Examples of application
Annex H (informative) Examples of application of the risk analysis
Annex I (informative) System stresses
Annex J (informative) Criteria for selection of SPDs
Annex K (informative) Application of SPDs
Annex L (informative) Risk analysis
Annex M (informative) Immunity vs. insulation withstand
Annex N (informative) Examples of SPD installation in power distribution boards in some countries
Annex O (informative) Coordination when equipment has both signalling and power terminals
Annex P (informative) Short circuit backup protection and surge withstand
Bibliography
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Examples of one-port SPDs
Figure 2 – Examples of two-port SPDs
Figure 3 – Output voltage response of one-port and two-port SPDs to a combination wave impulse
Figure 4 – Maximum values of UTOV according to IEC 60634-4-44
Figure 5 – Examples of components and combinations of components
Figure 6 – Relationship between Up, U0, Uc and Ucs
Figure 7 – Typical curve of Ures versus I for ZnO varistors
Figure 8 – Typical curve for a spark gap
Figure 9 – Flowchart for SPD application
Figure 10 – Connection Type 1 (CT1)
Figure 11 – Connection Type 2 (CT2)
Figure 12 – Influence of SPD connecting lead lengths
Figure 13 – Need for additional protection
Figure 14 – Flowchart for the selection of an SPD
Figure 15 – UT and UTOV
Figure 16 – Typical use of two SPDs – Electrical drawing
Figure D.1 – Simple calculation of the sum of partial lightning currents into the power distribution system
Figure E.1 – Temporary power-frequency overvoltage caused by an earth fault in the high-voltage system
Figure E.2 – TN systems
Figure E.3 – TT systems
Figure E.4 – IT system, example a
Figure E.5 – IT system, example b
Figure E.6 – IT system, example c1
Figure E.7 – IT system, example c2
Figure E.8 – IT system, example d
Figure E.9 – IT system, example e1
Figure E.10 – IT system, example e2
Figure E.11 – US TN-C-S System
Figure F.1 – Two ZnO varistors with the same nominal discharge current
Figure F.2 – Two ZnO varistors with different nominal discharge currents
Figure F.3 – Example of coordination of a gap-based SPD and a ZnO varistor based SPD
Figure F.4 – LTE – Coordination method with standard pulse parameters
Figure G.1 – Domestic installation
Figure G.2 – Industrial installation
Figure G.3 – Circuitry of industrial installation
Figure G.4 – Example for a lightning protection system
Figure I.1 – Example of diversion of lightning current into the external services (TT system)
Figure J.1 – Typical curve for UT of an SPD
Figure J.2 – Internal disconnector in the case of a two-port SPD
Figure J.3 – Use of parallel SPDs
Figure K.1 – Installation of surge protective devices in TN-systems
Figure K.2a – Connection Type 1
Figure K.2b – Connection Type 2
Figure K.2 – Installation of surge protective devices in TT-systems (SPD downstream of the RCD)
Figure K.3 – Installation of surge protective devices in TT-systems (SPD upstream of the RCD)
Figure K.4 – Installation of surge protective devices in IT-systems without distributed neutral
Figure K.5 – Typical installation of SPD at the entrance of the installation in case of a TN C-S system
Figure K.6 – General way of installing one-port SPDs
Figure K.7 – Examples of acceptable and unacceptable SPD installations regarding EMC aspects
Figure K.8 – Physical and electrical representations of a system where equipment being protected is separated from the SPD giving protection
Figure K.9 – Possible oscillation between a ZnO SPD and the equipment to be protected
Figure K.10 – Example of voltage doubling
Figure K.11 – Subdivision of a building into protection zones
Figure K.12a – Residual voltage on varistors
Figure K.12b – Sharing of current between two varistors
Figure K.12 – Coordination of two ZnO varistors
Figure N.1 – A wiring diagram of an SPD connected on the load side of the main incoming isolator via a separate isolator (which could be included in the SPD enclosure)
Figure N.2 – SPD connected to the nearest available outgoing MCB to the incoming supply (TNS installation typically seen in the UK)
Figure N.3 – A single line-wiring diagram of an SPD connected in shunt on the first outgoing way of the distribution panel via a fuse (or MCB)
Figure N.4 – SPD connected to the nearest available circuit breaker on the incoming supply (US three phase 4W + G, TN-C-S installation)
Figure N.5 – SPD connected to the nearest available circuit breaker on the incoming supply (US single (split) phase 3W + G, 120/240 V system - typical for residential and small office applications)
Figure O.1 – Example of a PC with modem in a US power and communication system
Figure O.2 – Schematic of circuit of Figure O.1 used for experimental test
Figure O.3 – voltage recorded across reference points for the PC/modem during a surge in the example
Figure O.4 – Typical TT system used for simulations
Figure O.5 – Voltage and current waveshapes when a multiservice SPD is applied to circuit of Figure O.1
Tables [Go to Page]
Table 1 – Maximum TOV values as given in IEC 60634-4-44
Table 2 – Preferred values of Iimp
Table 3 – Possible modes of protection for various LV systems
Table 4 – Minimum recommended Uc of the SPD for various power systems
Table 5 – Typical TOV test values
Table B.1 – Relationship between Uc and nominal system voltage
Table B.2 – Relationship between Up/Uc for ZnO varistors
Table F.1
Table F.2
Table F.3
Table O.1 – Simulation results
Table P.1 – Examples of ratio between single shot withstand and full preconditioning/operating duty test
Français [Go to Page]
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS
0 Introduction [Go to Page]
0.1 Généralités
0.2 Clés pour comprendre la structure de la présente norme
1 Domaine d'application
2 Références normatives
3 Termes, définitions et termes abrégés [Go to Page]
3.1 Termes et définitions
3.2 Liste des abréviations et des acronymes utilisés dans la présente norme
4 Systèmes et matériels à protéger [Go to Page]
4.1 Réseaux de distribution basse tension
4.2 Caractéristiques des matériels à protéger
5 Parafoudres [Go to Page]
5.1 Fonctions de base des parafoudres
5.2 Exigences supplémentaires
5.3 Classification des parafoudres
5.4 Caractéristiques des parafoudres
5.5 Informations supplémentaires sur les caractéristiques des parafoudres
6 Mise en œuvre des parafoudres dans les réseaux de distribution basse tension [Go to Page]
6.1 Installation et son effet sur la protection assurée par les parafoudres
6.2 Choix du parafoudre
6.3 Caractéristiques des dispositifs auxiliaires
7 Analyse du risque
Annexe A (informative) Informations types sur les enquêtes, appels d'offre et explication des procédures d'essai
Annexe B (informative) Exemples de relation entre Uc et la tension nominale utilisée dans certains réseaux, et exemples de relation entre Up et Uc pour une varistance ZnO
Annexe C (informative) Environnement – Tensions de chocs dans les réseaux BT
Annexe D (informative) Calculs de courants de foudre partiels
Annexe E (informative) Surtension temporaire dans le réseau basse tension due à des défauts entre réseaux haute tension et terre
Annexe F (informative) Règles et principes de coordination
Annexe G (informative) Exemples d'utilisation
Annexe H (informative) Exemples d'application de l'analyse des risques
Annexe I (informative) Contraintes de réseaux
Annexe J (informative) Critères de sélection des parafoudres
Annexe K (informative) Utilisation des parafoudres
Annexe L (informative) Analyse des risques
Annexe M (informative) Immunité par rapport à la tenue à l’isolement
Annexe N (informative) Exemples d’installation de parafoudres dans les tableaux de distribution de certains pays
Annexe O (informative) Coordination dans le cas d'un matériel présentant à la fois des bornes de télécommunication et de puissance
Annexe P (informative) Protection de secours contre les courts-circuits et tenue aux chocs
Bibliographie
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Exemples de parafoudres à un accès
Figure 2 – Exemples de parafoudres à deux accès
Figure 3 – Réponse en tension de sortie de parafoudres à un accès et à deux accès à une onde de choc combinée
Figure 4 – Valeurs maximales des UTOV conformément à la CEI 60634-4-44
Figure 5 – Exemples de composants et de combinaisons de composants
Figure 6 – Relation entre Up, U0, Uc et Ucs
Figure 7 – Courbe typique de Ures en fonction de I pour les varistances ZnO
Figure 8 – Courbe typique d'un éclateur
Figure 9 – Organigramme d'utilisation des parafoudres
Figure 10 – Connexion de type 1 (CT1)
Figure 11 – Connexion de type 2 (CT2)
Figure 12 – Influence des longueurs des câbles de connexion des parafoudres
Figure 13 – Nécessité d'une protection complémentaire
Figure 14 – Organigramme pour le choix d'un parafoudre
Figure 15 – UT et UTOV
Figure 16 – Utilisation type de deux parafoudres – Schéma électrique
Figure D.1 – Calcul simple de la somme des courants de foudre partiels dans un réseau de distribution d'énergie
Figure E.1 – Surtension temporaire à fréquence industrielle due à un défaut à la terre du réseau haute tension
Figure E.2 – Schémas TN
Figure E.3 – Schémas TT
Figure E.4 – Schéma IT, exemple a
Figure E.5 – Schéma IT, exemple b
Figure E.6 – Schéma IT, exemple c1
Figure E.7 – Schéma IT, exemple c2
Figure E.8 – Schéma IT, exemple d
Figure E.9 – Schéma IT, exemple e1
Figure E.10 – Schéma IT, exemple e2
Figure E.11 – Schéma TN-C-S des USA
Figure F.1 – Deux varistances ZnO ayant le même courant nominal de décharge
Figure F.2 – Deux varistances ZnO avec des courants nominaux de décharge différents
Figure F.3 – Exemple de coordination d'un parafoudre à éclateur et d'un parafoudre à varistance ZnO
Figure F.4 – LTE – Méthode de coordination avec les paramètres d'une impulsion normale
Figure G.1 – Installation domestique
Figure G.2 – Installation industrielle
Figure G.3 – Circuits de l'installation industrielle
Figure G.4 – Exemple de système de protection contre la foudre
Figure I.1 – Exemple d'écoulement du courant de foudre dans les raccordements externes de service (schéma TT)
Figure J.1 – Courbe caractéristique pour UT d'un parafoudre
Figure J.2 – Déconnecteur interne dans le cas d'un parafoudre à deux accès
Figure J.3 – Utilisation de parafoudres montés en parallèle
Figure K.1 – Installation de parafoudres dans des réseaux TN
Figure K.2a – Connexion de type 1
Figure K.2b – Connexion de type 2
Figure K.2 – Installation de parafoudres dans des schémas TT (parafoudre placé en aval du DDR)
Figure K.3 – Installation de parafoudres dans des schémas TT (parafoudre placé en amont du DDR)
Figure K.4 – Installation de parafoudres dans des schémas IT sans neutre distribué
Figure K.5 – Installation caractéristique de parafoudres à l'entrée d'une installation dans le cas d'un schéma TN C-S
Figure K.6 – Façon générale d'installation de parafoudres à un accès
Figure K.7 – Exemples d'installations acceptables et non acceptables de parafoudres vis-à-vis de la CEM
Figure K.8 – Représentations physique et électrique d'un réseau où le matériel protégé est séparé de la protection apportée par le parafoudre
Figure K.9 – Oscillation possible entre un parafoudre à oxyde de zinc et le matériel à protéger
Figure K.10 – Exemple de doublement de tension
Figure K.11 – Subdivision d'un bâtiment en zones de protection
Figure K.12a – Tension résiduelle sur les varistances
Figure K.12b – Répartition du courant entre deux varistances
Figure K.12 – Coordination de deux varistances ZnO
Figure N.1 – Schéma de câblage d’un parafoudre relié du côté charge de l’isolateur d’arrivée principal par l’intermédiaire d’un isolateur séparé (qui pourrait être inclus dans l’enveloppe du parafoudre)
Figure N.2 – Parafoudre relié au disjoncteur principal à l’arrivée disponible le plus proche de l’alimentation d’entrée (installation TNS généralement rencontrée au Royaume-Uni)
Figure N.3 – Schéma de câblage monophasé d’un parafoudre relié en dérivation sur la première sortie du tableau de distribution par l’intermédiaire d’un fusible (ou disjoncteur principal)
Figure N.4 – Parafoudre relié au disjoncteur disponible le plus proche sur l’alimentation d’entrée (installation TN-C-S, 4W + G triphasée rencontrée aux Etats-Unis)
Figure N.5 – Parafoudre relié au disjoncteur disponible le plus proche sur l’alimentation d’entrée (réseau 120/240V, 3W + G monophasé (phases séparées) rencontré aux Etats-Unis – typique pour les applications résidentielles et des petites entreprises)
Figure O.1 – Exemple d’ordinateur avec modem dans un réseau de puissance et de communication rencontré aux Etats-Unis
Figure O.2 – Schéma du circuit de la Figure O.1 utilisé pour les essais expérimentaux
Figure O.3 – Tension enregistrée aux points de référence pour l’ordinateur/ le modem au cours d’une onde de choc dans l’exemple
Figure O.4 – Schéma TT typique utilisé pour les simulations
Figure O.5 – Formes d’ondes de tension et de courant lorsqu’un parafoudre multifonction est appliqué au circuit de la Figure O.1
Tableaux [Go to Page]
Tableau 1 – Valeurs maximales des surtensions temporaires figurant dans la CEI 60634-4-44
Tableau 2 – Valeurs préférentielles de Iimp
Tableau 3 – Modes possibles de protection pour différents réseaux BT
Tableau 4 – Valeur de Uc minimale recommandée du parafoudre pour les différents réseaux d’alimentation
Tableau 5 – Valeurs d’essai de surtension temporaire types
Tableau B.1 – Relation entre Uc et la tension nominale du réseau
Tableau B.2 – Relation entre Up et Uc pour des varistances ZnO
Tableau F.1
Tableau F.2
Tableau F.3
Tableau O.1 – Résultats de simulation
Tableau P.1 – Exemples de rapport entre la tenue à une onde de choc et l’ensemble de l’essai de préconditionnement/fonctionnement [Go to Page]

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