电源SPD安装、使用问题的探讨

文章介绍了低压配电系统防雷保护方案设计中所遇到的SPD安装位置、SPD间的配合、SPD保护模式等问题,以及SPD安装中的注意事项和SPD的日常检查维护。     

电源系统SPD组合类型及级间能量配合分析

利用几组实验数据分析SPD之间的能量配合不仅直接影响SPD的防护效用,而且对SPD的使用寿命也有着决定性作用,这也是为什么在GB50057-2010中对SPD安装的位置、级数有着具体要求的原因。     

建筑物电源SPD的合理配置及能量配合

针对现行电源SPD的安装方式对电气设备保护失当问题,本研究从雷击风险评估的角度确定需保护的电源设备范围,根据国家和国际相关规范和所需设备的防护等级及绝缘耐压水平决定配置第1级电源SPD的位置及试验类型。再根据SPD的有效电压保护水平、SPD的保护范围,开关型、限压型等不同类型SPD的动作特点和伏安特性,确定SPD的参数配置和能量配合,以保证各级SPD在动作时处于能量耐受范围内。以经济、有效、合理的配合配置,使电源设备得到最有效的防护。     

GB 50057与GB 50343关于SPD规定对比

建筑物内低压电源系统电涌保护器(SPD)设计和安装等依据的技术规范为GB 50057-2010和GB 50343-2012。由于两个规范对SPD的相关规定存在较大差异,导致防雷工作中SPD设计、安装等标准无法统一。从SPD术语、安装位置、放电电流、级别设置相关条款进行对比分析,发现:1SPD术语仅翻译不同。2GB 50343对SPD安装位置要求较准确;GB 50057关于SPD放电电流的规定更合理。3SPD级别设置的计算方法不同。     

低压配电系统电源过电压保护器能量配合分析

利用行波理论分析了各级SPD线路长度距离,并提出SPD接地线长度与SPD能量配合的密切关系。     

民用建筑电源SPD的检测要点

针对现行民用建筑电源SPD的检测方法缺失所造成雷害风险问题,从电源进线方式和电源供电制式开始考虑,根据电源SPD产品设计参数来确定所用产品是否与被保护的线路设备相适应。再根据电源SPD的震荡保护距离、感应保护距离和SPD有效电压保护水平来决定被保护的线路设备是否处于SPD的保护距离内。最后再对电源SPD的安装工艺和接地电阻等具体数值进行检测,以综合系统的分析来确保电源SPD的检测质量,保障居民线路设备的安全。     

TT制式低压配电系统SPD安装方式

低压配电系统因接地形式不同而被分为IT、TT、TN几种供配电制式,不同的配电制式在安装电涌保护器（SPD）时有不同的SPD接线方式。对于这些SPD接线方式应当正确理解,合理运用,如使用不当,则常常导致SPD故障,甚至起火,有时还公破坏配电系统的安全保护。     

Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性

通过试验的方法,采用脉冲电流发生器,对不同标称放电电流的Ⅱ级试验SPD,施加波形为10/350μs的电流波,考察Ⅱ级试验SPD所能通过的冲击电流与其标称电流的关系,从而对用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性进行分析。试验结果表明:试验中的四个不同品牌型号的Ⅱ级试验SPD分别能通过其标称流0.075、0.075、0.1、0.125倍的冲击电流值,平均理论偏差为-6.25%,与相关理论研究相符;用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流是可行的,但对于所能通过的冲击电流与标称放电电流的比值,不同品牌和型号之间有较大差异。由于受市场上实际产品的限制,在实际应用中,用Ⅱ级试验SPD代替Ⅰ级试验SPD作为第一级SPD可行性低。     

在低压配电系统中采用SPD接线方式应注意的问题

从防雷工程设计施工实践出发,按照国内外相关防雷技术标准中的规定,对TN和TT系统这两种主要接地制式的低压配电系统中不同SPD接线方式进行了分析。结果表明,TT制低压配电系统适宜采用“3 1”保护模式的SPD接线方式;对于有剩余电流保护器(RCD)的TT制低压配电系统,“4 0”保护模式的SPD只能安装在RCD负荷侧或采用“3 1”保护模式的SPD;对于SPD的接地独立于配电系统接地的TN制低压配电系统,其SPD的安装应将TN系统视为TT系统。     

初始长连续电流引起的地电位抬升和SPD损坏

在电子电气系统接地领域,地电位抬升对电子设备的破坏效应一直是人们关注的焦点。基于触发闪电技术,开展了地网地电位抬升冲击电涌保护器(surge protective device,SPD)的观测试验,重点分析了触发闪电初始长连续电流过程对SPD的冲击和损坏效应。结果发现,触发闪电注入地网后,闪电的初始长连续电流和继后回击的共同作用下很容易造成额定通流量的SPD损坏,当流经SPD的能量累积达到一定程度时仅初始长连续电流过程也会损坏SPD;冲击SPD的效应与初始长连续电流过程的不同的波形密切相关,当长连续电流过程叠加上升沿较快幅值较大的初始连续电流脉冲(ICCP,initial continuous current pulse)时,流经SPD的能量会迅速增加,是长连续电流过程中SPD损坏的最为关键因子。个例分析发现,当初始长连续电流过程持续时间和平均电流量级达到100 ms和200 A左右,泄放电量为25 C,流经SPD的能量达1000 J左右,易造成标称放电电流20 kA甚至更高的SPD损坏。