低壓配電系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)與選擇

1、低壓配電系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器的 設(shè)計(jì)與選擇低壓配電系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)與選【摘要】：在本文中，通過分析浪涌電壓的產(chǎn)生，闡述了浪涌保 護(hù)器（SPD工作過程、防護(hù)等級(jí)的劃分以及浪涌保護(hù)器（SPD的設(shè) 計(jì)、選擇和安裝；由于浪涌保護(hù)器（SPD長(zhǎng)期在過電壓情況下工作， 其自身也會(huì)受到較大侵害，因此為了延長(zhǎng)浪涌保護(hù)保護(hù)器（ SPD的 使用壽命，在本文中，我們也給出了浪涌保護(hù)器（ SPD自身的防護(hù) 設(shè)計(jì)?！娟P(guān)鍵詞】：浪涌電壓SPD 防護(hù)設(shè)計(jì)1 .引言當(dāng)前隨著科技發(fā)展，電子產(chǎn)品種類越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越 廣廣泛。但是這些電子產(chǎn)品耐沖擊電壓水平一般都低于低壓配電裝置 口；因此他們很容易受到電壓波動(dòng)-即浪涌電壓

2、-的損害，所謂浪涌又 稱瞬態(tài)過電壓，是在電路中出現(xiàn)的一種瞬時(shí)的電壓波動(dòng)， 在電路中通 ?？梢猿掷m(xù)約百萬分之一秒，比如在雷電天氣中，雷電脈沖可能會(huì)在 電路中產(chǎn)生電壓波動(dòng)。220V電路系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生持續(xù)瞬間可達(dá)到 5000 或10000V的電壓波動(dòng)，也就是浪涌或者瞬態(tài)過電壓。我國(guó)的雷電區(qū) 較多，而雷電又作為在線路中產(chǎn)生浪涌電壓的一個(gè)重要因素，因此加強(qiáng)在低壓配電系統(tǒng)中的防雷電保護(hù)就顯得十分必要：2：。浪涌保護(hù)器既過電壓保護(hù)器，工作原理是當(dāng)電力線、信號(hào)傳輸線出現(xiàn)瞬時(shí)過電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器就會(huì)將過電壓泄流來將電壓限制在設(shè)備所能承愛的電壓范圍內(nèi)，從而保護(hù)設(shè)備不受電壓沖擊。浪涌保護(hù)器在 正常情況時(shí)，處于高電阻狀

3、態(tài)，不發(fā)生漏流；當(dāng)電路中出現(xiàn)過電壓時(shí)， 浪涌保護(hù)器就會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)被觸發(fā)， 將過電壓的能量漏流，保護(hù)設(shè) 備；過電壓消失后，浪涌保護(hù)器恢復(fù)高阻狀態(tài)，完全不會(huì)影響電源的 正常供電。2 .浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)2.1 SPD設(shè)計(jì)的不足目前，SPD的設(shè)計(jì)還存在很多不足的地方，在實(shí)際的施工中造 成了很多問題，甚至造成工程延期，具體如下：2.1.1 對(duì)設(shè)計(jì)的描述太過簡(jiǎn)單，意思表達(dá)不清晰，安裝要求也 不夠具體，施工時(shí)容易造成很多的不確定性，可能會(huì)使要被保護(hù) 的電子設(shè)備受到破壞或經(jīng)濟(jì)損失。2.1.2 浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)不夠靈活，有時(shí)甚至直接套用固定 的防雷施工圖，沒有根據(jù)配電系統(tǒng)的接地制式進(jìn)行針對(duì)性的設(shè) 計(jì)，可能會(huì)導(dǎo)

4、致SP而具體接線安裝時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。2.1.3 在配電系統(tǒng)圖中，SPD的設(shè)計(jì)參數(shù)不夠完整，如電壓 保護(hù)水平UP是否防爆、最大運(yùn)行電壓 UC等重要參數(shù)未設(shè)計(jì)或 部分設(shè)計(jì)，又或者部分參數(shù)不準(zhǔn)確，造成浪涌保護(hù)器實(shí)際運(yùn)行中 出現(xiàn)故障或?qū)﹄娮釉O(shè)備的損壞。2.1.4 設(shè)計(jì)說明書不詳細(xì)。一般地，要有針對(duì) SP陽計(jì)進(jìn)行 詳細(xì)說明的設(shè)計(jì)說明書，如建設(shè)項(xiàng)目概況、設(shè)計(jì)的依據(jù)、是否包含有電子信息系統(tǒng)、SP陽計(jì)的防護(hù)等級(jí)等。2.2 SPD設(shè)計(jì)的要點(diǎn)2.2.1 SPDS計(jì)說明：工程概況、建筑物防雷分類、設(shè)計(jì)的依據(jù)、 電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)、 接地系統(tǒng)、電纜入戶的方式、接地電 阻的要求等。2.2.2 列表說明SPD的安裝的

5、位置、電箱的編號(hào)、防護(hù)的等級(jí)、 數(shù)量、基本參數(shù)（標(biāo)稱放電電流In或沖擊電流I imp、最大運(yùn)行電壓UC、 電壓保護(hù)水平UP）等，其中SP位裝如表1所示。表1 SPD安裝列表項(xiàng) 目 名 稱安 裝 位 置電箱 編號(hào)防 護(hù) 等 級(jí)數(shù) 量I imp 或 I nUPUC總 酉己 電 箱ZAL第一1I imp=40KAUPwUC=440VXXX 樓級(jí)kV電 梯 酉己DT1、DT2第一2I n=20KAUPUC=440V電級(jí)kV箱42.3 配電系統(tǒng)中SPD勺接線形式低壓配電系統(tǒng)的拉地制式有IT、TT TN-S TN-C-S四種形式，因 此SPD要根據(jù)低壓配電系統(tǒng)的不同的接地制式而選擇不同的接線大 樣圖，例如

6、，當(dāng)采用TN交流配電系統(tǒng)供電時(shí)，從建筑物內(nèi)總配電箱 引出的配電線路就需要采用 TN-S的接地制式。3 . SPD的選擇當(dāng)從電網(wǎng)引來的低壓電源線路為架空的屏蔽層接地的電纜或埋地 電纜時(shí)，可以不裝浪涌保護(hù)器。而當(dāng)?shù)蛪弘娫淳€路全部或者部分為架 空線路時(shí)，并且該地區(qū)雷暴日超過 25d/a,這時(shí)要裝設(shè)浪涌保護(hù)器防 范沿電源線路因?qū)肜纂娒}沖而產(chǎn)生過電壓，從而使過電壓水平處于2.5kV以下。浪涌保護(hù)器一般裝設(shè)在電源的進(jìn)線處，其安裝的位置可 以為電氣裝置內(nèi)部，也可在國(guó)家輸電部門同意的情況下， 裝設(shè)在離建 筑物最近的電源線路上，即裝設(shè)在架空線變電纜線處。如果電子設(shè)備 對(duì)防過電壓有較高的要求，或者出現(xiàn)過電壓時(shí)會(huì)

7、導(dǎo)致比較嚴(yán)重的后 果，例如能夠造成爆炸甚至火災(zāi)，或重要的電子設(shè)備的耐受過電壓的 能力特別低時(shí)，還需增加浪涌保護(hù)器的安裝。在低壓配電系統(tǒng)中選擇 SPD寸主要考慮的因素如下：(1)確定SPD的電壓保護(hù)水平UPO電壓保護(hù)水平UP是指在標(biāo)稱 放電電流作用時(shí)測(cè)量到的浪涌保護(hù)器的兩端的最大電壓，一般分為2.5、2、1.8、1.5、1.2、1.0六級(jí)，單位為KM為了使電氣設(shè)備不 受過電壓的危害，我們首先考慮要使被保護(hù)的電氣設(shè)備的沖擊耐受電 壓大于浪涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平(2) SPD用全保護(hù)模式 。也就是要在L-PE、L-N及L-L線間 均裝設(shè)浪涌保護(hù)器，以便起到對(duì)線路起到全面的保護(hù)，這樣可以保障 雷電脈沖

8、無論在哪個(gè)線間產(chǎn)生過電壓，都會(huì)使電子設(shè)備得到有效的保 護(hù)。同時(shí)，開啟全保護(hù)模式的浪涌保護(hù)器可同時(shí)泄放能量，避免浪涌保護(hù)器啟動(dòng)上造成的差異對(duì)其自身的破壞， 從而延長(zhǎng)了浪涌保護(hù)器的 使用壽命。(3)選擇浪涌保護(hù)器的最大可持續(xù)運(yùn)行的電壓 UL最大可持續(xù)運(yùn) 行的電壓是指可以持續(xù)加在 SPD上并且不會(huì)造成浪涌保護(hù)器特性的 變化和激活SPD的最大電壓。(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境特性來選用合適的浪涌保護(hù)器最大放電電 流。最大放電電流是指浪涌保護(hù)器只可以通過 2次8/20 ps的電流波 的峰值電流而浪涌保護(hù)器不受到損壞，實(shí)際上浪涌保護(hù)器都有最大放 電電流。4 . SPD自身的保護(hù)浪涌保護(hù)器雖然對(duì)保護(hù)電子設(shè)備免受過電

9、壓的損害起到了非常大 的作用，但是由于電路中產(chǎn)生的過電壓有時(shí)也可能超過浪涌保護(hù)器的 范圍，因此當(dāng)SPDK時(shí)間在過電壓,態(tài)下工作時(shí)，SPD&會(huì)在不同程 度上受到損毀，這些都嚴(yán)重影響了浪涌保護(hù)器的使用壽命，例如當(dāng)瞬態(tài)過電壓過高時(shí)，可能會(huì)將浪涌保護(hù)器擊穿而造成嚴(yán)重的短路， 如圖 1所示，DL圖1用斷路器切除浪涌保護(hù)器如果SPD上未串接斷路器，則線路斷路器D1就會(huì)自動(dòng)跳閘，由于 故障電流Icc仍存在，只有SPDM更換以后，線路短路器D1才會(huì)重新 合閘，這樣系統(tǒng)就失去了供電的連續(xù)性。 解決這一問題的方法就是在 SPD的上端串聯(lián)一個(gè)線路斷路器，要根據(jù)浪涌保護(hù)器最大放電電流來 選擇線路斷路器的額定電流，以便斷路器正常工作，并且脫扣曲線采 用C型，其分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥诎惭b處的最大短路電流。如表 2所示,表2保護(hù)斷路器D2的選擇IMAX (KA)曲線類型電流（A）8-40C2065C505 .結(jié)論浪涌電壓是廣泛存在的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在國(guó)家電網(wǎng)中每8分鐘便有一個(gè)浪涌過電壓產(chǎn)生，而且20%-30%勺電腦故障由浪涌電壓造成，因此 浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)非常必要。浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)是預(yù)防性設(shè)計(jì)，只有這樣才能保護(hù)我們的設(shè)備盡可能少地受到過電壓的損害浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)應(yīng)該要綜合地考慮各種影響因素，只有這樣才能讓浪涌保護(hù)器起到最大 的保護(hù)作用，更有效地保護(hù)電子設(shè)備不受過電