低壓配電系統(tǒng)中浪涌保護器的設計與選擇

1、 低壓配電系統(tǒng)中浪涌保護器的設計與選擇 【摘要】：在本文中，通過分析浪涌電壓的產(chǎn)生，闡述了浪涌保護器（SPD）工作過程、防護等級的劃分以及浪涌保護器（SPD）的設計、選擇和安裝；由于浪涌保護器（SPD）長期在過電壓情況下工作，其自身也會受到較大侵害，因此為了延長浪涌保護保護器（SPD）的使用壽命，在本文中，我們也給出了浪涌保護器（SPD）自身的防護設計。 【關(guān)鍵詞】：浪涌電壓 SPD 防護設計 1引言 當前隨著科技發(fā)展，電子產(chǎn)品種類越來越多，應用領(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1，因此他們很容易受到電壓波動-即浪涌電壓-的損害，所謂浪涌又稱瞬態(tài)過電壓，是

2、在電路中出現(xiàn)的一種瞬時的電壓波動，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，雷電脈沖可能會在電路中產(chǎn)生電壓波動。220V電路系統(tǒng)中會產(chǎn)生持續(xù)瞬間可達到5000或10000V的電壓波動，也就是浪涌或者瞬態(tài)過電壓。我國的雷電區(qū)較多，而雷電又作為在線路中產(chǎn)生浪涌電壓的一個重要因素，因此加強在低壓配電系統(tǒng)中的防雷電保護就顯得十分必要2。浪涌保護器既過電壓保護器，工作原理是當電力線、信號傳輸線出現(xiàn)瞬時過電壓時，浪涌保護器就會將過電壓泄流來將電壓限制在設備所能承愛的電壓范圍內(nèi)，從而保護設備不受電壓沖擊。浪涌保護器在正常情況時，處于高電阻狀態(tài)，不發(fā)生漏流；當電路中出現(xiàn)過電壓時，浪涌保護器就會在極

3、短時間內(nèi)被觸發(fā)，將過電壓的能量漏流，保護設備；過電壓消失后，浪涌保護器恢復高阻狀態(tài)，完全不會影響電源的正常供電。 2浪涌保護器的設計2.1 SPD設計的不足 目前，SPD的設計還存在很多不足的地方,在實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 對設計的描述太過簡單,意思表達不清晰,安裝要求也不夠具體,施工時容易造成很多的不確定性,可能會使要被保護的電子設備受到破壞或經(jīng)濟損失。2.1.2 浪涌保護器的設計不夠靈活，有時甚至直接套用固定的防雷施工圖，沒有根據(jù)配電系統(tǒng)的接地制式進行針對性的設計，可能會導致SPD在具體接線安裝時出現(xiàn)錯誤。2.1.3 在配電系統(tǒng)圖中，SPD的設計

4、參數(shù)不夠完整，如電壓保護水平UP、是否防爆、最大運行電壓UC等重要參數(shù)未設計或部分設計，又或者部分參數(shù)不準確，造成浪涌保護器實際運行中出現(xiàn)故障或?qū)﹄娮釉O備的損壞。2.1.4 設計說明書不詳細。一般地，要有針對SPD設計進行詳細說明的設計說明書，如建設項目概況、設計的依據(jù)、是否包含有電子信息系統(tǒng)、SPD設計的防護等級等。2.2 SPD設計的要點2.2.1 SPD設計說明：工程概況、建筑物防雷分類、設計的依據(jù)、電子信息系統(tǒng)的雷電防護等級、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的安裝的位置、電箱的編號、防護的等級、數(shù)量、基本參數(shù)（標稱放電電流In或沖擊電流Iimp、最大

5、運行電壓UC、電壓保護水平UP）等，其中SPD安裝如表1所示。表1 SPD安裝列表項目名稱安裝位置電箱編號防護等級數(shù)量Iimp或InUPUCXXX樓總配電箱ZAL第一級1Iimp=40KAUPkVUC=440V電梯配電箱DT1、DT2第二級2In=20KAUPkVUC=440V2.3 配電系統(tǒng)中SPD的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，當采用TN交流配電系統(tǒng)供電時，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。3SPD的選擇當從電網(wǎng)引來的低壓電源線路為架空的屏蔽層

6、接地的電纜或埋地電纜時，可以不裝浪涌保護器。而當?shù)蛪弘娫淳€路全部或者部分為架空線路時，并且該地區(qū)雷暴日超過25d/a，這時要裝設浪涌保護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。浪涌保護器一般裝設在電源的進線處，其安裝的位置可以為電氣裝置內(nèi)部，也可在國家輸電部門同意的情況下，裝設在離建筑物最近的電源線路上，即裝設在架空線變電纜線處。如果電子設備對防過電壓有較高的要求，或者出現(xiàn)過電壓時會導致比較嚴重的后果，例如能夠造成爆炸甚至火災，或重要的電子設備的耐受過電壓的能力特別低時，還需增加浪涌保護器的安裝。在低壓配電系統(tǒng)中選擇SPD時主要考慮的因素如下：（1）確定

7、SPD的電壓保護水平UP。電壓保護水平UP是指在標稱放電電流作用時測量到的浪涌保護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，單位為KV。為了使電氣設備不受過電壓的危害，我們首先考慮要使被保護的電氣設備的沖擊耐受電壓大于浪涌保護器的電壓保護水平UP。（2）SPD使用全保護模式3。也就是要在L-PE、L-N及L-L線間均裝設浪涌保護器，以便起到對線路起到全面的保護，這樣可以保障雷電脈沖無論在哪個線間產(chǎn)生過電壓，都會使電子設備得到有效的保護。同時，開啟全保護模式的浪涌保護器可同時泄放能量，避免浪涌保護器啟動上造成的差異對其自身的破壞，從而延長了浪涌保護器的使用壽命。

8、（3）選擇浪涌保護器的最大可持續(xù)運行的電壓UC。最大可持續(xù)運行的電壓是指可以持續(xù)加在SPD上并且不會造成浪涌保護器特性的變化和激活SPD的最大電壓。（4）根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境特性來選用合適的浪涌保護器最大放電電流。最大放電電流是指浪涌保護器只可以通過2次8/20s的電流波的峰值電流而浪涌保護器不受到損壞，實際上浪涌保護器都有最大放電電流。4SPD自身的保護浪涌保護器雖然對保護電子設備免受過電壓的損害起到了非常大的作用，但是由于電路中產(chǎn)生的過電壓有時也可能超過浪涌保護器的范圍，因此當SPD長時間在過電壓狀態(tài)下工作時，SPD也會在不同程度上受到損毀，這些都嚴重影響了浪涌保護器的使用壽命，例如當瞬態(tài)過電壓

9、過高時，可能會將浪涌保護器擊穿而造成嚴重的短路，如圖1所示，圖1用斷路器切除浪涌保護器如果SPD上未串接斷路器，則線路斷路器D1就會自動跳閘，由于故障電流ICC仍存在，只有SPD被更換以后，線路短路器D1才會重新合閘，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)一個線路斷路器，要根據(jù)浪涌保護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，其分斷能力必須大于安裝處的最大短路電流。如表2所示，表2保護斷路器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，在國家電網(wǎng)中每8分鐘便有一個浪涌過電壓產(chǎn)生，而且20%-30%的電腦故障由浪涌電壓造成，因此浪涌保護設計非常必要。浪涌保護設計是預防性設計，只有這樣才能保護我們的設備盡可能少地受到過電壓的損害。浪涌保護器的設計應該要綜合地考慮各種影響因素，只有這樣才能讓浪涌保護器起到最大的保護作用，更有效地保護電子設備不受過電