電涌保護器選用淺談

楊燕蓉

（新干縣發(fā)改委）

電涌保護器選用淺談

楊燕蓉

（新干縣發(fā)改委）

電涌保護器設(shè)計選用時應(yīng)考慮的主要問題，并且論述浪涌保護器（以下稱SPD）安裝位置、兩端連接線路、級聯(lián)配合、導(dǎo)體截面積、SPD配用過電流保護器，TT系統(tǒng)的保護模式等問題。

浪涌保護器（SPD）；級聯(lián)配合；導(dǎo)體截面積

為了保護智能化電子設(shè)備和保證用電安全，將電涌保護器大范圍投入使用具有一定的必要性和緊迫性。在發(fā)生雷擊時，電涌保護器能夠確保供電線路的電壓處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，有效預(yù)防雷電電流對電子設(shè)備的沖擊和損壞，因此，電涌保護器成為保護自動化設(shè)備免受雷擊的不二之選。但是目前，在電涌保護器的選擇上還存在一定的誤區(qū)，尋求科學(xué)的方法來選擇電涌保護器勢在必行。

選用電涌保護器應(yīng)考慮的主要問題：①按照不同分區(qū)選擇不同分類試驗等級的SPD。②根據(jù)建筑分類、接地系統(tǒng)的類型來確定SPD的通流量大小。③根據(jù)被保護設(shè)備的耐壓水平來確定SPD的電壓保護水平。④根據(jù)不同的接地系統(tǒng)類型來確定SPD的最大持續(xù)工作電壓；SPD的通流容量指的是其最大能吸收而不損壞的能量。

SPD一般設(shè)二級或三級，第一級主要是用于泄放雷電電流并將雷電沖擊電壓降低。建筑物的外部防雷裝置的設(shè)置和線路的屏蔽，使得原始雷電流可以從接地裝置和所有進出建筑物的接地（或埋地）金屬管線分泄，以二類防雷建筑物為例，計算雷電流為150kA，第一級SPD每相分雷電流只有8.3kA，雷電流的分流還與電源采用架空進線還是電纜埋地進線、變配電所是否設(shè)置在建筑物內(nèi)有關(guān)。

由于第一級SPD泄放絕大部分雷電流，后級SPD通過第一級的殘余、沿線侵入的雷電流電涌和雷電感應(yīng)能量以及操作過電壓能量，為了進一步降低沖擊電壓，后級SPD采用限壓型SPD，以最大放電電流表征，一般不小于8/20μs5kA。

電壓保護水平Up是電涌保護最主要的參數(shù)，也是實施過電壓限制的目標。電氣設(shè)備遭受雷害時，主要表現(xiàn)為電氣絕緣破壞。

由于設(shè)備的重要性和抗擾度要求程度的不同，電壓保護水平Up應(yīng)低于其保護范圍內(nèi)被保護設(shè)備的沖擊耐受水平Uw并留有裕度。對于很重要的設(shè)備，其沖擊耐受水平宜按其值的80%考慮。

最大持續(xù)運行電壓Uc指的是持續(xù)施加在電涌保護器上不損壞SPD的最大交流方均根電壓或直流電壓。最大持續(xù)電壓值Uc，是關(guān)系到電涌保護器運行穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)。它應(yīng)大于電氣裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的工頻持續(xù)或暫時過電壓，以免SPD不必要地被這種工頻電壓擊穿損壞而形成對地短路故障。最大持續(xù)運行電壓的選擇對SPD在長期運行中的可靠性影響很大。

最大持續(xù)運行電壓Uc的選取于電源系統(tǒng)的情況，配電變壓器機殼與低壓側(cè)中點共地與否，高壓中點接地與否，電網(wǎng)質(zhì)量等有關(guān)。SPD模塊介入位置（相對中、相對地）不同，則暫態(tài)過電壓不同，對最大持續(xù)運行電壓的要求也不同。

在具體選用和安裝SPD時，還需考慮以下幾個問題：

（1）SPD的安裝位置。①在LPZ0區(qū)和LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)交界面處穿越防雷分區(qū)界面的電源線路上應(yīng)安裝第一級SPD，一般為電壓開關(guān)型SPD。建議安裝位置：總電源進線處，如變壓器低壓側(cè)或總配電柜內(nèi)引致室外照明線路或動力線路的配電箱內(nèi)。②當上述安裝的SPD電壓保護水平加上其兩端引線的感應(yīng)電壓保護不了后續(xù)配電盤供電的設(shè)備時，應(yīng)在該級配電盤安裝第二級SPD。建議安裝位置：安裝于下端帶有大量弱電、信息系統(tǒng)設(shè)備或需限制暫態(tài)過電壓的設(shè)備的配電箱內(nèi)。③對于需要將瞬態(tài)過電壓限制在特定水平的設(shè)備，宜考慮在該設(shè)備前安裝具有防操作過電壓和防感應(yīng)雷雙重功能的第三級SPD，其位置一般設(shè)在LPZ2區(qū)和其后續(xù)防雷交界面處。建議安裝位置：計算機設(shè)備、信息設(shè)備、電子設(shè)備及控制設(shè)備前或最近的插座箱內(nèi)。

（2）SPD的兩端連接線，IEC標準規(guī)定SPD的連接線總長度不宜超過0.5m。這是因為雷電沖擊電流呈高頻特性，連接線上的Ldi/dt高頻電壓降與連接線的長度成正比，連接線上的Ldi/dt則可在電氣裝置設(shè)計中借減少連接線長度，也即減少電感來減少。

（3）SPD級聯(lián)配合。在線路上多級安裝SPD時應(yīng)考慮級間的能量配合。如果兩級SPD配合不當，后級SPD先導(dǎo)通放電，則后級SPD將因通過大的雷電能量而燒壞，為此需提高施加在前級SPD上的沖擊電壓幅值使前級SPD能較早導(dǎo)通放電，從而使后級SPD能安全地泄放殘余的少量雷電能量而不被燒壞，并保證其性能不劣化。一般情況下電壓開關(guān)SPD與限壓SPD之間的線路長度不小于10m；限壓型SPD之間的線路長度不小于5m時，可以滿足級聯(lián)配合，否則，線路中間串接退耦裝置。如果二級SPD之間的線路較長，中間有較長分支線，在分點之上的過電壓可能會超過SPD電壓，這時需要再裝設(shè)一級SPD。

（4）連接線的導(dǎo)體截面積要求。安裝在電氣裝置電源進線端或靠近進線端處的電涌保護器連接線的最小截面積應(yīng)是不小于4mm2的銅線或與其等效。

標稱放電電流越大，要求連接線和接地線的截面積也相應(yīng)加大，這樣可減少引線電感量，從而減小動態(tài)阻抗，同時減小線路殘壓。

（5）SPD配用過電流保護器。SPD可能因多次承受雷電流和暫時過電壓的沖擊而失效，也可能因使用日久，其泄露電流大大增大而失效。失效后的SPD可能呈開路狀態(tài)而失去保護作用，也可能呈短路狀態(tài)而引起種種危害。因此在SPD的電源側(cè)應(yīng)安裝過電流保護裝置。并宜帶有劣化顯示功能。SPD本身和其連接線以及與其串接的過電流保護器應(yīng)能承受短路電流的熱效應(yīng)。

TM862

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1004-7344（2016）29-0233-01

2016-9-23