免费工具 · IEEE C62.22 / IEC 60099-5 · 绝缘配合 · 跨学科

绝缘配合

依据 IEEE C62.22 和 IEC 60099-4/5 的 MOV 避雷器选择。计算保护水平 (APL)、保护比 (BIL/APL)、行波电压、分离距离 adequacy，并推荐配电/中间/变电站类别避雷器。跨学科 — 适用于任何高压/中压系统。太阳能 context: PCS 变压器、变电站开关设备、集电系统避雷器选择。

系统与设备
设备耐压等级
BSL = 被保护设备的开关绝缘水平。
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation (transformers, cable terminations), PM_S ≥ 15% for switching impulse withstand.
避雷器参数
MCOV = 避雷器可持续耐受的最大连续工作电压。
避雷器与受保护设备（变压器、开关设备）之间的物理距离。
避雷器保护水平（制造商数据表）
LPL = 制造商数据表中的雷击保护水平（10 kA 或 20 kA 放电）。
SPL = 制造商数据表中的开关保护水平（500 A 放电）。
暂态过电压 (TOV)
预期的暂态过电压 (kV rms) — 从 TOV 研究导入或手动输入。
TOV 事件的持续时间（秒）。用于 IEEE C62.22 TOV 曲线确定允许过电压。
避雷器额定电压 (Ur) — 来自制造商数据表。
能量负荷
冲击能量负荷 (kJ/kV MCOV) — 来自 TOV 研究。典型值 5 kJ/kV。
覆盖自动检测到的避雷器类别。
配合结果
雷击保护裕度 PM_L
—
≥ 20%（自恢复绝缘）
开关保护裕度 PM_S
—
≥ 15%（开关冲击）
设备端子有效 LPL—
设备端子有效 SPL—
设备处校正 PM_L—
设备处校正 PM_S—
单向传播时间 (τ)—
TOV 能力
—
能量负荷
—
推荐避雷器类别—
避雷器选择表
标准 MCOV 额定值。绿色行通过所有检查。
MCOV (kV) 额定电压 (kV) LPL (kVp) SPL (kVp) PM_L (%) PM_S (%) TOV 能量 推荐
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%。TOV per IEEE C62.22 §6。能量 per IEC 60099-4。
导出配合报告
输入邮箱接收 IEEE C62.22 配合报告。
Worked Example — 11 kV cable-fed substation
PASS Adequate insulation coordination — all criteria PASS. PM_L=265.4% ≥ 20%, PM_S=476.9% ≥ 15%, TOV within capability, energy within class rating.
雷击保护裕度 PM_L
265.38%
≥ 20%（自恢复绝缘）
开关保护裕度 PM_S
476.92%
≥ 15%（开关冲击）
TOV 能力PASS — 1.8× rated voltage
能量负荷PASS — 42 kJ
推荐避雷器类别Distribution class (IEEE C62.22 Class A)
Methodology & Formula Reference

1. Lightning Protective Margin (PM_L)
PM_L = (BIL / LPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation.

PM_L = (BIL / LPL - 1) × 100
pm_l_pass = PM_L >= 20

2. Switching Protective Margin (PM_S)
PM_S = (BSL / SPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_S ≥ 15% for switching impulse.

PM_S = (BSL / SPL - 1) × 100
pm_s_pass = PM_S >= 15

3. Separation Distance Voltage Correction
ΔV due to travel time: ΔV = 2 × τ × (rate of rise)
Effective level at equipment = datasheet level + ΔV

τ = d / v   (one-way travel time in µs)
ΔV_L = 2 × τ × (LPL / 1 µs)   (lightning, 1 µs front)
ΔV_S = 2 × τ × (SPL / 50 µs)  (switching, 50 µs front)
effectiveLPL = LPL + ΔV_L
effectiveSPL = SPL + ΔV_S

4. Corrected Protective Margins at Equipment
Margins using effective protective levels at equipment terminals.

correctedPM_L = (BIL / effectiveLPL - 1) × 100
correctedPM_S = (BSL / effectiveSPL - 1) × 100

5. TOV Capability Check
IEEE C62.22 §6 TOV-withstand curve: duration → allowable factor × rated voltage.
E.g. 1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×, 60 s → 1.2×, 3600 s → 1.0×.

allowableTOV = factor(tovDurationS) × arresterRatedVoltageKV
tovCapabilityPass = tovExpectedKV <= allowableTOV

6. Energy Duty Check
Expected energy = energyDutyKJkV × MCOV (kJ)
Class thresholds: Distribution ≤ 1500 kJ, Intermediate ≤ 2500 kJ, Station ≤ 4000 kJ.

energyRequired_kJ = energyDutyKJkV × mcovKV
energyDutyPass = energyRequired_kJ <= classEnergyThreshold

7. Arrester Class Selection (IEEE C62.22)
Distribution (Class A): system ≤ 52 kV AND LPL ≤ 100 kVp
Intermediate (Class B): 52 kV < system ≤ 345 kV OR LPL > 100 kVp
Station (Class C): system > 345 kV OR LPL > 150 kVp

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相关工具
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FAQ

PM_L 与保护比有什么区别？
PM_L = (BIL/LPL − 1) × 100%。保护比使用 APL = max(MCOV, 放电电压)。IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%。
为什么分离距离会影响保护水平？
行波产生 ΔV ≈ 2 × (d/v) × (上升速率)。即使 50 m 电缆也会对雷击产生显著校正。
TOV 能力检查如何工作？
IEEE C62.22 §6 TOV 曲线：持续时间 → 允许过电压系数 × 额定电压。例如：1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×。
何时选择变电站/中间/配电类？
配电 ≤ 52 kV, LPL ≤ 100 kVp, 能量 < 1500 kJ。中间 52–345 kV 或 LPL > 100 kVp。变电站 > 345 kV 或 LPL > 150 kVp。
太阳能特定 context？
33 kV 太阳能 PCS 变压器：24 kV 或 30 kV MCOV, LPL ≈ 78 kVp。BESS/混合 at 132/220 kV: 变电站类 at PCC。
能量负荷如何从 TOV 研究确定？
能量 (kJ/kV MCOV) 来自 TOV 研究 — 典型值 33 kV 为 4–6 kJ/kV, EHV 为 8–12 kJ/kV。与类别限值核对。