安裝工作中影響SPD效果的因素

倪迎松

摘要： SPD的安裝工作不到位，使得SPD的效果得不到設(shè)計(jì)要求，每年有不少設(shè)備因?yàn)镾PD限壓水平不夠或沒來不及動(dòng)作而損壞，因此SPD的選型和安裝問題必須引起我們足夠的注意。電涌保護(hù)器（SPD）是用于限制瞬態(tài)過電壓和分泄電涌電流的器件。它至少含有一個(gè)非線性元件，這是GB50057規(guī)范的定義。電涌保護(hù)器工作原理是通過引流方式，把因雷電流或操作過電壓而產(chǎn)生的電涌電流、沖擊電壓，泄入大地，使過電壓限制在一定水平上，從而保護(hù)其后面的電氣設(shè)備。然而，一個(gè)電源系統(tǒng)安裝了一個(gè)或多個(gè)性能良好的SPD并不意味著整個(gè)電源系統(tǒng)就擁有了良好的保護(hù)性能。

關(guān)鍵司：開關(guān)型電源 SPD;限壓型電源SPD;后備保護(hù)

引言

從多年的防雷實(shí)踐來看，浪涌保護(hù)器（SPD）的連接導(dǎo)線的長度、線徑的大小、SPD的配合、后備保護(hù)元件的選擇等因素都可能影SPD的保護(hù)效果。涉及到諸如SPD兩端連接導(dǎo)線總長度是否需要滿足GB50343規(guī)定：“浪涌保護(hù)器連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其總長度不宜大于0.5m”極限長度等問題，在這進(jìn)行探討。

一、SPD連接線的長度

我們拿住宅小區(qū)的單元計(jì)量箱來研究，它的等值電路圖如圖1所示：UZ = L1 dI/dt + Us+ L2 dI/dt+ Up+ L3 dI/dt 式中，Us為斷路器或熔斷器上的電壓降，因Us值很小可忽略; L1、L2和 L3分別代表節(jié)點(diǎn) A 與SPD 接地端B之間3個(gè)分段連接線的電感; 令L1 + L2 + L3= L，L代表了AB段連接線的總電感值。UP—電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平，假設(shè)UP為2.5kV，L1=0.5m、L2=0.5m、L3=1m。據(jù)GB/T 21431-2008《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》第5.8.1.2.1款規(guī)定：“?U為SPD兩端引線上產(chǎn)生的電壓，一般取1kV/m（8/20μs 50kA時(shí)）?！鄙鲜娇梢院喕癁閁Z=2.5+0.5+0.5+1=4.5（kv）。根據(jù)GB50343-2010表6.4.4，小區(qū)單元計(jì)量箱為配電系統(tǒng)，屬Ⅲ類防雷設(shè)備，耐壓水平為 4 kV，則負(fù)載并未有效得到上游 SPD 的防過電壓保護(hù)，存在防雷隱患。解決的辦法就是縮短L的總長度。這在防雷規(guī)范上也是有要求的，如：GB50343規(guī)定：“浪涌保護(hù)器連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其總長度不宜大于0.5m”。實(shí)際工作中由于SPD安裝位置和接線的原因，SPD連接線總長L有時(shí)很難達(dá)到規(guī)范的要求。在這些情況下，我們可以運(yùn)用一些特別的辦法“縮短”SPD接線總長度。第一、縮短L1的長度，SPD安裝位置選擇靠近電源母線，盡可能縮短L1的長度。第二、縮短L2 的長度，把斷路器或熔斷器和SPD實(shí)現(xiàn)上下緊挨著安裝，這樣L2 的長度只有幾厘米。第三、縮短 L3 的長度，先從等電位引線接至SPD的接地端子上，再從SPD的接地端子上引至配電箱的接地匯流排上，從而實(shí)現(xiàn)接地凱文式接線方式，把L3縮短為零。通過這三種措施可控制總長度不宜大于0.5m的要求。

二、SPD后備保護(hù)元件的選擇

據(jù)GB50057-94（2000）圖6.4.5-1～4和GB50601-2010圖D.0.5-1～D.0.5-5，將SPD的過電流保護(hù)器規(guī)定為“保護(hù)電涌保護(hù)器推薦的熔絲、斷路器或剩余電流保護(hù)器”。筆者認(rèn)為剩余電流保護(hù)器價(jià)格高，而熔絲和斷路器完全可以滿足SPD的過電流保護(hù)，選擇熔絲和斷路器也應(yīng)根據(jù)SPD類型區(qū)別選擇。

（1） 開關(guān)型電源 SPD。為了防其在雷電高壓沖擊時(shí)，產(chǎn)生負(fù)載電壓的工頻后續(xù)持續(xù)電流，導(dǎo)致配電系統(tǒng)整體斷電，故在開關(guān)型電源SPD上串聯(lián)斷路器保護(hù)裝置。一旦雷擊時(shí)發(fā)生工頻續(xù)流出現(xiàn)，則斷路器就會動(dòng)作，使電源SPD快速與電力線路實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?，杜絕和減少開關(guān)型電源SPD續(xù)流引起用戶非法斷電事故發(fā)生。

（2）限壓型電源SPD（ 多數(shù)是壓敏電阻） 。屬于易老化類熱擊穿產(chǎn)品。頻繁的雷電及過電壓可能造成其內(nèi)部工頻泄漏電流的逐步增大，最終發(fā)生熱擊穿現(xiàn)象。為減少故障，限壓型電源SPD上串聯(lián)熔絲裝置。

（3） 保護(hù)裝置整定值的選擇

GB16895.22-2004應(yīng)當(dāng)根據(jù)電涌保護(hù)器（SPD）產(chǎn)品手冊中推薦的過電流保護(hù)器的最大額定值選擇。國內(nèi)某公司使用手冊中推薦的保護(hù)裝置整定值規(guī)格如下：第一級SPD為限壓型50kA，8/20，斷路器為63A;第二級SPD為限壓型40kA，8/20，熔絲為32A;第三級SPD為限壓型10kA，8/20，熔絲為16A。

三、多級SPD的配合是個(gè)復(fù)雜問題

GB50601-2010第10.1.2規(guī)定：

1? 當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)中安裝的第一級SPD與被保護(hù)設(shè)備之間關(guān)系無法滿足下列條件時(shí)，應(yīng)在靠近被保護(hù)設(shè)備的分配電柜或設(shè)備前端安裝第二級SPD：

1）第一級SPD的有效電壓保護(hù)水平低于設(shè)備的耐過電壓額定值時(shí)。

2）第一級SPD與被保護(hù)設(shè)備之間的線路長度小于10m時(shí)。

3）在建筑物內(nèi)部不存在雷擊放電或內(nèi)部干擾源產(chǎn)生的電磁場干擾時(shí)。

2? 第二級SPD無法滿足本條第1款的條件時(shí)，應(yīng)安裝第三級SPD。

從上述規(guī)定中可以看出：安裝幾級SPD，關(guān)鍵要看安裝了SPD后所得到的電壓保護(hù)水平是否能滿足其后面的被保護(hù)設(shè)備的耐沖擊過電壓額定值的要求。如果滿足不了，也就保護(hù)不了需被保護(hù)的設(shè)備。

GB16895.22-2004的534.2.3.6規(guī)定：“電涌保護(hù)器（SPD）之間的配合：根據(jù)IEC61312-3和61643-12，應(yīng)當(dāng)考慮電氣裝置中電涌保護(hù)器（SPD）之間必需的配合。電涌保護(hù)器（SPD）的制造廠應(yīng)在其文件中提供充分的關(guān)于電涌保護(hù)器（SPD）之間配合的資料。”

結(jié)合大量的工程實(shí)踐，許多制造廠或供應(yīng)商就推出了所謂的“三級保護(hù)”的概念。即：在電子設(shè)備的低壓配電線路上，由建筑物的進(jìn)線處開始，共需安裝三級SPD，使末端設(shè)備處的電壓保護(hù)水平能滿足其耐沖擊過電壓額定值的要求。當(dāng)然，這一觀點(diǎn)不無道理，但也不完全正確。實(shí)際上，在許多情況下，只需在建筑物的進(jìn)線處和末端設(shè)備處各安裝一級SPD就能滿足要求了。

四、結(jié)束語

SPD的安裝雖然是個(gè)老生常談的問題，但是每年還是有不少設(shè)備因?yàn)镾PD限壓水平不夠或沒來不及動(dòng)作而損壞，因此SPD的選型和安裝問題必須引起我們足夠的注意。這也促使我們從事防雷工作的人員通過不斷的學(xué)習(xí)，提高防雷技術(shù)水平，盡最大的努力保障防雷工程質(zhì)量。