避雷保護(hù)器在智能電器的應(yīng)用

1、避雷保護(hù)器在智能電器的應(yīng)用目錄1、概述2、智能電器避雷保護(hù)器的接線與設(shè)置原則3、電源SPD的選擇4、SPD的安裝數(shù)量和設(shè)置方式5、智能電器避雷保護(hù)器的防范措施摘要：本文在闡述避雷保護(hù)器的應(yīng)用特征的基礎(chǔ)上，提出了智能電器避雷保護(hù)器的接線與設(shè)置原則，并分別從電源SPD的選擇、安裝數(shù)量和設(shè)置方式等方面進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：避雷保護(hù)器;電器;安裝前言 雷電是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它的發(fā)生會嚴(yán)重危及通信設(shè)備、電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行， 造成企業(yè)直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。例如：損壞建筑物、造成重要設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞、造成對工作人員人身安全的危害等。因設(shè)備損壞不能運(yùn)行、通訊網(wǎng)絡(luò)的中斷和重要信息的丟失將影響生產(chǎn)和工作

2、的正常進(jìn)行，給生產(chǎn)和生活帶來極大的影響。隨著智能電器的建設(shè)加速，避雷保護(hù)器作為一種新型的保護(hù)裝置，在智能電器的應(yīng)用顯的非常必要。1、概述雷電災(zāi)害是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。統(tǒng)計(jì)資料表明，在雷擊災(zāi)害中80%以上的雷電災(zāi)害是由于雷電波沿電源信號線路等導(dǎo)體侵入室內(nèi)造成的，因此預(yù)防雷電波侵入已成為預(yù)防雷電災(zāi)害必不少的措施。對此，強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn) 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94)要求建筑物均要采取防雷電波侵入的措施1。電氣設(shè)備視其在建筑物電氣裝置內(nèi)的位置應(yīng)具有相應(yīng)的承受瞬態(tài)電涌的絕緣水平。電涌可來自雷電沿線路進(jìn)入，也可來自建筑物內(nèi)部的投切過電動。當(dāng)電涌水平超過設(shè)備絕緣能承受的水平時，設(shè)備將損壞而引起種

3、種電氣事故。國際電工委員會和一些發(fā)達(dá)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都對電涌防護(hù)作出了規(guī)定。雷電放電可能發(fā)生在云層之間或云層內(nèi)部、或云層對地之間;另外許多大容量電氣設(shè)備的使用帶來的內(nèi)部避雷，對供電系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響以及防雷和防避雷的保護(hù)，已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。云層與地之間的雷擊放電，由一次或若干次單獨(dú)的閃電組成，每次閃電都攜帶若干幅值很高、持續(xù)時間很短的電流。一個典型的雷電放電將包括二次或三次的閃電， 每次閃電之間大約相隔二十分之一秒的時間， 大多數(shù)閃電電流在 1萬 至10萬A 的范圍之間降落， 其持續(xù)時間一般小于100 微秒。任何用電設(shè)備都存在供電電源電動的允許范圍。有時即便是很窄的過電動沖擊也會造成設(shè)備的電

4、源或全部損壞。瞬態(tài)過電動破壞作用就是這樣。特別是對一些敏感的微電子設(shè)備， 有時很小的避雷沖擊就可能造成致命的損壞。2、智能電器避雷保護(hù)器的接線與設(shè)置原則避雷保護(hù)器又可稱為過電動保護(hù)器、電子避雷器或防雷保安器，簡寫為“SPD”。它的基本原理是在瞬態(tài)過壓(雷電波)發(fā)生的瞬間(微秒或納秒級)，將被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的所有被保護(hù)對象(設(shè)備、線路等)接入等電位系統(tǒng)中，從而將回路中的瞬態(tài)過電動幅值限制在設(shè)備能夠承受的范圍內(nèi)，這種回路包括了供電系統(tǒng)的有源線路和信號傳輸線。SPD 元件分電動開關(guān)型和限壓型，電動開關(guān)型SPD如放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管，這種SPD在沒有避雷時為高阻值，但一旦響應(yīng)電動避雷時其阻抗突

5、變?yōu)榈椭?限壓型SPD如壓敏電阻、抑制二極管，當(dāng)沒有避雷時為高阻抗，但隨避雷電流和電動的增加其阻抗會不斷減少。各類SPD利用各元件的特性，組裝成具有電動開關(guān)、限壓或這兩種特性兼有的混合型SPD。其設(shè)置原則如下：(1)總配電箱和終端配電箱處的過電動保護(hù)器，應(yīng)裝設(shè)在進(jìn)戶斷路器的電源側(cè)。同時，為防止住宅內(nèi)部投切過電動對電子設(shè)備的影響，該插座回路上的過電動保護(hù)器應(yīng)裝設(shè)在插座回路開關(guān)的負(fù)載側(cè)。(2)0、5m原則：過電動保護(hù)器的接地引線應(yīng)盡量短(小于0、5m)，以最大幅度地減小加在電子設(shè)備上的過電動幅度。(3)除在住宅信息線路的總進(jìn)戶處裝設(shè)信息線與PE線間的避雷保護(hù)器外，在進(jìn)入電子設(shè)備的信息線與PE線間也

6、應(yīng)裝設(shè)耐壓25v、涌流為1KA(8/20S)的避雷保護(hù)器，以進(jìn)一步抑制進(jìn)入電子設(shè)備內(nèi)的雷電殘壓，并使之達(dá)到電子設(shè)備所能承受的水平。(4)30m原則：由于線路的感應(yīng)電動的影響，當(dāng)一級避雷保護(hù)器與被保護(hù)設(shè)備的間距大于30m時，應(yīng)在被保護(hù)設(shè)備前設(shè)二級避雷保護(hù)器。(5)10m原則：兩級避雷保護(hù)器的間距應(yīng)大于10m，否則，二級保護(hù)器可能在一級保護(hù)器動作時誤動作或先于一級保護(hù)器動作。3、電源SPD的選擇對一般低壓輸配電系統(tǒng)雷電波侵入的防護(hù)，根據(jù)被保護(hù)對象的重要性，電源SPD安裝1-2級。對信息系統(tǒng)的低壓輸配電系統(tǒng)雷電波侵入的防護(hù)，應(yīng)考慮信息系統(tǒng)所處的環(huán)境因素、信息系統(tǒng)設(shè)備的重要性和發(fā)生雷擊事故后的嚴(yán)重程度

7、等因素進(jìn)行雷擊風(fēng)險綜合評估，將信息系統(tǒng)雷電瞬態(tài)過電動波的防護(hù)分為 A、B、C、D 四級：A 級宜在低壓系統(tǒng)中安裝3-4級SPD，B級宜在低壓系統(tǒng)中安裝2-3級SPD，C 級宜在低壓系統(tǒng)中安裝 2級SPD，D級宜在低壓系統(tǒng)中安裝1級或以上的SPD。第一級安裝在總進(jìn)線的配電箱前，第二級安裝在分配電箱前，第三級安裝在重要設(shè)備配電系統(tǒng)前，第四級安裝在電子設(shè)備工作電源前。由于首次雷擊是波形 10/350S 的電流波，第一級SPD應(yīng)選用測試波形10/350S的電動開關(guān)型SPD(雷電波放電器)，第二級以后的SPD可以選用測試波形為8/20S的限壓型 SPD或混合型SPD。GB5005794將防雷區(qū)劃分為 L

8、PZOA、LPZOB、LPZ1，LPZn+1區(qū)， 在選擇SPD時要根據(jù)防雷區(qū)、建筑物防雷類別，結(jié)合避雷保護(hù)對象來選擇SPD的類型(開關(guān)型或限壓型)。4、SPD的安裝數(shù)量和設(shè)置方式在TN-C-S和TN-C系統(tǒng)中電源進(jìn)線回路中有相線和PEN線,而PEN線需與總等電位聯(lián)結(jié)的接地母排相連通而接地,所以這兩種系統(tǒng)的PEN線上不需裝設(shè)SPD。TN-S和TT系統(tǒng)中的N線在進(jìn)線處不接地，這兩種系統(tǒng)的N線上應(yīng)和相線一樣裝設(shè)SPD。需要說明的是我國一些城市的10kV網(wǎng)絡(luò)已開始采用經(jīng)小電阻接地的接地系統(tǒng)，這種網(wǎng)絡(luò)的接地故障電流不是一、二十安的電容電流而是幾百上千安的大故障電流4。由于我國10kV配電變電所沒有像國外

9、變電所那樣將變電所內(nèi)的設(shè)備外殼的保護(hù)接地和220/380V系統(tǒng)N線的系統(tǒng)接地分開設(shè)置，上述大接地故障電流在變電所接地電阻上的電動降將使低壓系統(tǒng)對地帶一、二千伏的故障電動，此故障電動持續(xù)時間為10kV接地短路繼電器和斷路器動作時間之和，約0、5s至1s。此暫態(tài)對地過電動在TN系統(tǒng)內(nèi)可引起人身電擊危險，在TT系統(tǒng)內(nèi)則可能在絕緣老化的設(shè)備和線路內(nèi)觸發(fā)電氣短路事故，它在電涌防護(hù)裝置中則可將壓敏電阻SPD燒壞而造成持久性對地短路，因壓敏電阻 SPD的熱容量只能承受以S計(jì)的瞬態(tài)電涌，不能承受以ms計(jì)的暫態(tài)過電動和暫態(tài)過電流，因此接地系統(tǒng)10kV網(wǎng)絡(luò)供電的低壓TT系統(tǒng)，其電涌防護(hù)的設(shè)置方式不能用通常的圖2(

10、a)的方式，而應(yīng)用圖2(b)的方式。圖2(b)中相線經(jīng)壓敏電阻與N線相接，N線又經(jīng)火花間隙與地相接。將火花間隙放電電動調(diào)至 3kV至3、5kV就可避免被10kV網(wǎng)絡(luò)接地故障引起的對地工頻暫態(tài)過電動將壓敏電阻SPD燒毀的事故。5、智能電器避雷保護(hù)器的防范措施壓敏電阻SPD可能在遭受雷擊時損壞,也可能因裝用日久，泄漏電流增大而壽命終了。當(dāng)泄漏電流增大至一定值時，其上的發(fā)光二極管不再發(fā)光，或以其他方式顯示其失效，這時應(yīng)及時以備品替代。如果更換不及時，SPD徹底損壞短路就成為相線接地故障。和一般接地故障一樣，它可引起線路過流。有的SPD產(chǎn)品附帶有過流分?jǐn)嘣?。如果產(chǎn)品不帶此元件，則應(yīng)在線路上裝設(shè)防過流的電器(熔斷器、斷路器)?？裳b在SPD的連接線上，也可利用電源線路上的防過流電器。后一方式比較節(jié)省，但它將因SPD的失效而造成電源線路的停電，在重要負(fù)荷的電源線路不宜采用這一方式。如果SPD所保護(hù)的是類防電擊設(shè)備(有金屬外殼并接有PE線的設(shè)備)，則SPD失效時可能引起人身電擊事故。SPD失效時接地故障電流Id在 PEN線和PE1線上產(chǎn)生故障電動降。此壓降沿PE2線傳導(dǎo)至設(shè)備外殼上。如果Uf大于安全電動限值(干燥場所為50V，潮濕場所為25V)，就有可能引起電擊事故。為此應(yīng)在SPD的電源側(cè)裝設(shè)漏電保護(hù)器