硅谷杂志：浅谈低压配电系统SPD参数的选择 |
| 2012-08-12 11:21 作者：李玲玲 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月12日消息 《硅谷》杂志2012年第13期刊文称，低压配电系统SPD参数的正确选择对其所发挥的保护效果至关重要，结合日常检测验收工作通过计算和分析，得出低压配电系统SPD放电电流值、标称放电电流、电压保护水平等参数的选择方法，为低压配电系统SPD设计及工程验收提供借鉴。
低压配电系统中正确的选择SPD，才能做到既保证发生雷击时其电压保护水平满足被保护电气设备的正常工作要求，又保证在常规供电故障或特殊电涌冲击时确保电网供电的正常可靠。如果选择参数或配置错误，则常常导致SPD故障，甚至引起火灾，有时还会破坏配电系统的安全保护。本文根据一些现行标准结合近年来检测验收的经验对低压配电系统中SPD主要参数的选择作浅显分析。
1放电电流值的选择
GB50057-942000版对在LPZ0B与LPZ1两区交界处做等电位连接用的电涌保护器的分流值规定：采用附录六的附表6.1~附表6.3的雷电流参量估算预期通过它们的分流值。当分流值无法进行估算时，应按全部雷电流的i的50%流入防雷接地装置，另50%分配于各种引入建筑物的外来设施，每一设施通过的电流均为is/n，n为外来设施的总个数。流经没有屏蔽保护的各种线缆芯线的电流iv等于电流ii除以线芯数m，即iv=ii/m。根据GB50057，电涌保护器必须能够承受预期通过它们的雷电流，通常选取的SPD的冲击电流值应大于估算值iv。[1]
在工程设计中，技术人员常把10/350μs下的冲击电流值和8/20μs下的标称放电电流值进行换算，从而来选取SPD的型号。常用的关系转换有：
limp（10/350μs）≈4In（8/20μs）------（1）
limp（10/350μs）≈17.5In（8/20μs）---（2）
式（1）是由公式W/R=（1/2）×（1/0.7）×I2×T2×（J/Ω）得来的。
W/R是单位能量；
I是雷电威胁值；
T2是雷电波的半值时间，单位为μs
当单位能量等同时，I2（20）×T2（20）=I2（350）×T2（350）
计算得：I（350）≈4.18I（20）
式（2）是由公式Q（电荷量）=（1/0.7）×I×T2得出的。
当电荷量等同时，I（350）≈17.5I（20）
对于式（1）的推导过程，有一个必要条件，在IEC62305-1附录A.3中给出这个规定：当T1<<T2时，此式成立。在10/350μs波形时，10<<350，在8/20μs波形时，8和20不满足远小于这个基本条件，因此推导过程是不能成立的。[2]
对于式（2）推导，SPD泄放的是雷电的能量，前后两级的SPD之间也存在能量的配合问题，而由电荷量等同推导出的电流关系显然是不够全面的。
多年来的实践证实：即使是在雷电现象最恶劣的地方，浪涌能力在8/20波形400kA的保护器所具有的防护水平，对付极端恶劣的直接雷击事件都已经绰绰有余。而且在世界范围内，采用8/20测试波形的保护器在保护敏感电子设备免遭直接雷击的打击时所表现出的性能一直非常稳定可靠。
因此对于两种波形下雷电流的换算，笔者认为没有此必要，GB50343-2004中也有说明不作只使用一种波形的规定，宜兼顾各种不同意见，所以推荐等同使用两种波形的参数。
2标称放电电流（In）的选择
该参数体现了SPD的实际放电性能，GB50057对In值的选择作了一些说明；到了GB50343对In值的选择用一列表作了具体要求；而根据IEC62305-3的附录B，通过计算可以得出SPD安装点可能出现的放电电流值，根据所选择的LPL（雷电防护水平），可以用计算的传导和感应的浪涌电流值来确定In值，如果还不能确定，那么SPD的冲击电流Iimp不得低于12.5KA。现场验收时经常遇到的问题就是SPD的In值过小，一般安装于屋面用电设备邻近处的SPD应该选择In在30KA以上的SPD，可是大多数设计师和设备厂房并没有意识到屋面处于LPZ0区与LPZ1两区交界处，通常应选取具有较大放电电流值的SPD。[3]
3电压保护水平（Up）的选择
该值表征SPD限制干扰的能力，由SPD的安装位置与被保护设备之间的电气绝缘程度决定其大小。GB50057规定“电涌保护器的最大钳压加上其两端引线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致”。并对220/380V各种设备绝缘耐冲击过电压额定值作出规定。检测人员曾在某银行信息机房检查时发现其电源电涌保护器的Up值<4KV，而信息传输设备的耐压水平是<1.5KV，SPD实际上保护不了设备，最终给该单位下发更换SPD的整改通知。
4最大持续运行电压（Uc）的选择
Uc就是电涌保护器额定工作电压，该值由能够持续施加于SPD的最大交流有效值电压或最大直流电压决定。SPD时Uc值的选取也很重要，检测人员在检测中发现一小区电梯配电箱内的SPD已高温变形，据业主介绍该楼及周围近段时间没有遭过雷击，估计是频繁的启动高压加于SPD，使其内部过热产生变形，所以“在供电电压超过所规定的10%及谐波使电压幅值波动的地方（如电气设备启动时会产生的过高启动电压），均可根据实际情况对SPD提高Uc值”。虽然选高Uc值能延长SPD的使用寿命，但Uc值选高后Up值也会变大，因此应全面考虑这两个参数。
5耐受的暂时过电压（TOV）选择
TOV是SPD能够承受低压系统由于故障引起的暂时过电压，而且不会导致损坏的电压值。TOV数值的选取与低压配电系统的具体情况相关，因此要求技术人员能够系统掌握所有低压配电系统，并且能够对各种低压配电系统的暂时过电压作出比较准确的判断。
当然关于SPD的参数不止这些，其它参数在工程设计及验收中并没有很多的涉及，通常情况下，只要符合本文涉及参数要求并通过了国家专业检验检测机构检验的SPD就可以放心使用。（原文载于《硅谷》杂志2012年第13期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）
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