浪湧保護器SPD的設計與選擇

當前社會中,電子產品種類越來越多,應用也越來越廣泛。但是因為這些電子產品耐衝擊電壓水平一般都低於低壓配電裝置,因此它們很容易受到電壓波動(即浪湧電壓)的損害。

浪湧(又稱瞬態過電壓),是在電路中出現的一種瞬時的電壓波動,通常浪湧電壓在電路中可以持續約百萬分之一秒(如雷電天氣中的雷電脈衝可能會在電路中產生瞬間的電壓波動)。

正是因為在220V的電路系統中,可能會產生極高的瞬時電壓波動,而雷電等環境也是難以避免,因此,我們會在低壓配電系統中配置浪湧保護器。

浪湧保護器SPD的設計與選擇

浪湧保護器SPD

浪湧保護器也叫過電壓保護器,工作原理是當電氣迴路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時,浪湧保護器能在極短的時間內導通分流,從而避免浪湧對迴路中其他設備的損害。適用於交流50/60HZ,額定電壓220V/380V的供電系統中,對間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時過壓的電湧進行保護,適用於家庭住宅、第三產業以及工業領域電湧保護的要求。

浪湧保護器SPD的設計與選擇

浪湧保護器分級保護接線圖

1、浪湧保護器的設計

(1)當前SPD設計的不足

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濟損失。

2)浪湧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,沒有根據配電系統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錯誤。

3)在配電系統圖中,SPD的設計參數不夠完整,如電壓保護水平UP、是否防爆、最大運行電壓UC等重要參數未設計或部分設計,又或者部分參數不準確,造成浪湧保護器實際運行中出現故障或對電子設備的損壞。

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、是否包含有電子信息系統、SPD設計的防護等級等。

(2)SPD設計的要點

1)SPD設計說明:工程概況、建築物防雷分類、設計的依據、電子信息系統的雷電防護等級、接地系統、電纜入戶的方式、接地電阻的要求等。

2)列表說明SPD的安裝的位置、電箱的編號、防護的等級、數量、基本參數(標稱放電電流In或衝擊電流Iimp、最大運行電壓UC、電壓保護水平UP)等。

(3)配電系統中SPD的接線形式

低壓配電系統的拉地制式有IT、TT、TN-S、TN-C-S四種形式,因此SPD要根據低壓配電系統的不同的接地制式而選擇不同的接線大樣圖,例如,當採用TN交流配電系統供電時,從建築物內總配電箱引出的配電線路就需要採用TN-S的接地制式。

2、浪湧保護器的選擇

當從電網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,可以不裝浪湧保護器。而當低壓電源線路全部或者部分為架空線路時,並且該地區雷暴日超過25d/a,這時要裝設浪湧保護器防範沿電源線路因導入雷電脈衝而產生過電壓,從而使過電壓水平處於2.5kV以下。

浪湧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部,也可在國家輸電部門同意的情況下,裝設在離建築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,或者出現過電壓時會導致比較嚴重的後果,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,還需增加浪湧保護器的安裝。

在低壓配電系統中選擇浪湧保護器SPD時主要考慮的因素如下:

(1)確定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湧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衝擊耐受電壓大於浪湧保護器的電壓保護水平UP。

(2)SPD使用全保護模式。也就是要在L-PE、L-N及L-L線間均裝設浪湧保護器,以便起到對線路起到全面的保護,這樣可以保障雷電脈衝無論在哪個線間產生過電壓,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湧保護器可同時洩放能量,避免浪湧保護器啟動上造成的差異對其自身的破壞,從而延長了浪湧保護器的使用壽命。

(3)選擇浪湧保護器的最大可持續運行的電壓UC。最大可持續運行的電壓是指可以持續加在SPD上並且不會造成浪湧保護器特性的變化和激活SPD的最大電壓。

(4)根據現場的環境特性來選用合適的浪湧保護器最大放電電流。最大放電電流是指浪湧保護器只可以通過2次8/20μs的電流波的峰值電流而浪湧保護器不受到損壞,實際上浪湧保護器都有最大放電電流。

3、浪湧保護器的自身保護

浪湧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,但是由於電路中產生的過電壓有時也可能超過浪湧保護器的範圍,因此當SPD長時間在過電壓狀態下工作時,SPD也會在不同程度上受到損毀,這些都嚴重影響了浪湧保護器的使用壽命,例如當瞬態過電壓過高時,可能會將浪湧保護器擊穿而造成嚴重的短路,如下圖。

浪湧保護器SPD的設計與選擇

用斷路器切除浪湧保護器

如果SPD上未串接斷路器,則線路斷路器D1就會自動跳閘,由於故障電流Icc仍存在,只有SPD被更換以後,線路斷路器D1才會重新合閘,這樣系統就失去了供電的連續性。解決這一問題的方法就是在SPD的上端串聯一個線路斷路器,要根據浪湧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,並且脫扣曲線採用C型,其分斷能力必須大於安裝處的最大短路電流。

4、浪湧保護器與避雷器的區別

(1)電壓應用範圍不同

避雷器:電壓等級很多,從0.4kV低壓到500kV超高壓

波湧保護器:一般指1kV以下使用的過電壓保護器。

(2)適用的保護對象不同

避雷器:用於保護電氣設備免受高瞬態過電壓危害並限制續zhidao流時間也常限制續流幅值的一種電器。本術語包含運行安裝時對於該電器正常功能所必須的任何外部間隙,而不論其是否作為整體的一個部件。

浪湧保護器一般是保護二次信號迴路或給電子儀器儀表等末端供電迴路。

(3)安裝位置不同

避雷器一般安裝在一次系版統上,防止雷電波的直接侵入,保護架空線路及電器設備;

浪湧保護器多安裝於二次系統上,是在避雷器消除了雷電波的直接侵入後,或避雷器沒有將雷電波消除乾淨時的補充措施。所以避雷器多安裝在進線處,SPD多安裝於末端出線或信號迴路處。

(4)通流容量不同

避雷器因為主要作用是防止雷電過電權壓,所以其相對通流容量較大;而對於電子設備,其絕緣水平遠小於一般意義上的電器設備,故需要浪湧保護器對雷電過電壓和操作過電壓進行防護,但其通流容量一般不大。


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