摘要:對低壓配電系統中浪涌保護器兩端的電壓、前后級的有效距離進行計算分析,闡明浪涌保護器正確安裝與否決定防雷結果的成敗。由此,提出根據理論和實際相結合的改進安裝方法并給出前后級合理搭配的依據和方法。

　　關鍵詞:低壓配電;浪涌保護器;線間壓降;等電位連接;探討

　　1引言

　　平時我們都很重視綜合防雷方案的合理性、科學性,注重防雷器材的質量安全,可是往往沒有把好現場施工的施工質量,因為現場情況千變萬化,難以按技術規范標準上的理論去控制質量。這里通過相關計算分析低壓配電系統中浪涌保護器(以下簡稱SPD)不正確安裝所存在的安全隱患,并結合實際提出技術改良措施并給出前后級合理搭配的依據和方法。

　　2 SPD引線方法

　　2.1 SPD兩端的電壓分析。如設備前安裝了相應的SPD,則設備AB點之間的壓降UAB=UP+UL1+ UL2其中:UP為SPD電壓保護水平,UL1為上連接導線的壓降,UL2為下接地線的壓降。

　　假設是一個第二類建筑物,從室外引入水管、電力線、信息線。電力線為TN-C-N,在入口界面裝設3片SPD,L1+L2=1m,1m長的多股銅導線其電感約為1uH,UP=4KV,線路無屏蔽。根據GB50057-94(2000版)《建筑物防雷設計規范》(以下簡稱GB50057)第6.4.7條計算UAB=UP+L*di/dt=4+8.4×1=12.4KV。GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》(以下簡稱GB50343)規定:SPD的連接導線應平直且長度不宜大于0.5m,那么取L1+L2=0.5m時,UAB=8.2KV。

　　顯然,UAB電壓過高就失去對設備的保護作用。SPD的引線是影響設備兩端電壓的一個重要因子,所以GB50057要求:為使電涌電壓足夠低,SPD兩端的引線應做到最短。做到這點是SPD安裝的重要環節。

　　2.2改進的引線方法。常規SPD引線做法:配電系統的接地干線連接到接地排,然后從接地排連接線到SPD接地端,設備外殼接地直接利用接地排或PE線接地。常規的引線方法遇到實際中的特殊情況時,要做到引線盡可能短降低SPD兩端的電壓,往往做不到,因此,要采用改進的方法。試作以下探討。

　　2.2.1并接線方法。利用做法:改引入配電箱(屏)內的接地干線直接連接到SPD下端,然后從SPD下端連接到配電箱內接地排,設備外殼接地直接利用接地排或PE線接地。這樣對設備來說,其等電位點為配電箱SPD的接地端(下端),下連接線L2等于零,UL2也等于零。這種方法解決了接地排離SPD距離過遠,無法實現引線小于0.5的技術要求。同樣原理利用引線方法,實現了上引線等于零,UL1也等于零,減少了對要保護設備的沖擊。

　　2.2.2V形引線法。如引線方法,其實就是兩種方法的組合。這種方法等于上下引線長度都是零了,UAB=UP,但并不是所有系統都適合這種方法,根據實際采用。

　　2.2.3多級并接法。實際施工中多級并接法進行,原理這里不多說了。

　　2.2.4就近接地法。對于金屬配電箱,可把SPD的下引線直接就近接在箱體上,再接地干線和接地排就近跟箱體可靠電氣貫通。箱體是板狀而不是線狀的,具有良好的低電感特性,保證了SPD下端的低電位,降低SPD兩端的電壓。

　　2.2.5進出線綁扎法。當縮短引線有難處時,把SPD的進線L1和出線L2用電膠布一起扎緊,以抵消感應。電流流過導線,導線存在電感,從而在導線周圍會產生磁場,磁場具有方向性,電流進去(L1)出來(L2)會產生互相相反的磁場,兩個磁場靠近時會互相抵消。所以L1和L2綁扎在一起就會抵消由此產生的壓降了,達到降低SPD兩端電壓的目的。

　　3在低壓配電系統中SPD的安裝位置

　　3.1連排系統中SPD的安裝位置。如SPD要對1、2、3線路的保護,首選方法是把SPD安裝在SPD1的位置,對所有的電氣設備具有同等的保護水平。但受空間限制時,可在連排系統中安裝,如裝在SPD2的位置,成排導線比總線(SPD1處的導線)具有更低的感抗,圖中SPD2處只有總線1/3的感抗,可是SPD2的引線除了CB間長度的外還有BA段,這是我們要注意的關鍵:不能忽視SPD的引線長度。

　　3.2多級SPD的安裝位置。根據GB50057規定,開關型電源SPD與限壓型SPD之間的距離不大于10m,兩個限壓型SPD之間的距離大于5m,但這在實際施工中往往會不重視。2級都是限壓型的SPD,現利用行波理論計算前后級的有效距離,我們知道波在電纜中的傳播速度為V=1.5×108m/s,限壓元件的響應時間為25ns,那么兩級間的有效距離為:S=V * T=(1.5×108m/s)×(25×109s)=3.75m。如果前級是開關型SPD,放電間隙的動作響應時間T為100ns,那么,波在這個時間差(100-25)ns內向前行進的距離S為:S=V * T=(1.5×108m/s)×(75×10109s)=11.25m。

　　根據上面的計算,限壓型SPD之間的線路長度不小于5m則是合適的,開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不小于10m取得偏小,根據限壓型SPD之間計算有效距離是3.75m,而取值5m的比例,開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度應不小于15m。SPD安裝級間距離達不到GB50057這一要求就要在位置加裝退藕裝置。

　　3.3SPD級間退藕電感的確定。在實際的工程中,有時很難保證SPD之間的距離,經常采用集中電感來等效這個距離。作計算如下:
　　取導線的電感L0≈1.0×106 H/m時,等效10m長導線分布參數的電感量,集中電感為:
　　L = L0×S =1.0×106 H/m×10m = 10μH
　　等效5m長導線分布參數的電感量,集中電感為:
　　L = L0×S =1.0×106 H/m×5m = 5μH
　　實際應用時,取導線的電感L0≈1.6×106 H/m,開關型跟限壓型有效距離為15m比較合理,因此通過計算開關型跟限壓型之間的集中電感為24μH,限壓型和限壓型之間的集中電感為8μH。

　　4 SPD安裝不正確的后果

　　SPD安裝引線過長、位置不準確,SPD就發揮不了應有的作用,就達不到各級SPD的電壓保護水平應該始終小于設備耐沖擊過電壓額定值,滿足不了雷擊瞬間產生的突變電壓加上前級SPD的殘壓高于后級啟動電壓,后級SPD便正常啟動的作用。就會導致設備損壞、系統癱瘓等安全事故發生。

　　5結論

　　5.1 SPD安裝要根據實際利用一種或幾種方法的組合,要使引線長盡量短,最長不能大于0.5m,以消除或降低引線電感產生的電壓,保證設備安全。

　　5.2 多級SPD時,開關型和限壓型間的有效距離大于15m,限壓型間有效距離大于5m,如達不到有效距離,期間要加裝合適參數的退藕裝置。

　　參考文獻:

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