低壓配電系統(tǒng)中spd的安裝畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言2</b></p><p>　　一、SPD的分類和主要技術(shù)參數(shù)2</p><p>　　1.1 SPD的分類2</p><p>　　1.1.1按使用非線性元件的特性分類:2</p><p>

2、　　1.1.2 按SPD的端口型式分類2</p><p>　　1.1.3按使用的性質(zhì)分類3</p><p>　　1.2保護(hù)器件結(jié)構(gòu)的介紹4</p><p>　　1.2.1 電壓開(kāi)關(guān)型SPD4</p><p>　　1.2.2電壓限制型SPD4</p><p>　　1.3.表征SPD的技術(shù)參數(shù)4</p&g

3、t;<p>　　1.3.1電源系統(tǒng)的SPD4</p><p>　　1.3.2 SPD在低壓配電系統(tǒng)中技術(shù)參數(shù)的解釋5</p><p>　　二．SPD的選擇與安裝7</p><p>　　2.1電涌保護(hù)器的選擇7</p><p>　　2.1.1確定建筑物防雷等級(jí)7</p><p>　　2.1.2確定

4、安裝位置7</p><p>　　2.1.3參數(shù)的選擇7</p><p>　　2.1.4注意能量配合問(wèn)題8</p><p>　　2.2電涌保護(hù)器的安裝9</p><p>　　2.2.1不同供電制式的系統(tǒng)中SPD的安裝9</p><p>　　2.2.2安裝時(shí)的注意點(diǎn)11</p><p>

5、<b>　　三、小結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：12</b></p><p>　　低壓配電系統(tǒng)中SPD的選擇和安裝</p><p>　　The Choice and Fixation of Surge Protector and Lightning Surge Protective Device

6、 for LV Distribution System</p><p>　　南京信息工程大學(xué) 黃 灝 210044</p><p>　　【摘要】本文主要介紹在低壓配電系統(tǒng)中電涌保護(hù)器（也稱浪涌保護(hù)器，簡(jiǎn)稱SPD）的基本要求和主要的技術(shù)參數(shù)，并簡(jiǎn)述如何加以選擇及其安裝方式和注意點(diǎn)。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】低壓配電 電涌保護(hù)器

7、 能量配合</p><p>　　Abstract: This dissertation makes an introduction to the basic requirement, the common components and main technical parameters of SPD (surge protective device), which is installed in the Low

8、 Voltage（LV） distribution system. At the end of which, the dissertation mainly summarizes how to properly choose and fix SPD in L.V.distribution system.</p><p>　　Key words: LV Distribution System SPD Ene

9、rgy Compatibility </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　SPD(Surge Protective Device) 是國(guó)際電工委員會(huì)( IEC) 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電涌保護(hù)器(過(guò)電壓保護(hù)器) 的英文縮寫(xiě)。在2000年版的GB50057 – 94對(duì)電涌保護(hù)器(Surge Protective Device，SPD)的定義是：用以限制瞬態(tài)過(guò)

10、電壓和引導(dǎo)電涌電流的一種器具,它至少應(yīng)包括一種非線性元件。</p><p>　　一、SPD的分類和主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　1.1 SPD的分類</p><p>　　SPD可按幾種不同角度進(jìn)行分類:</p><p>　　1.1.1按使用非線性元件的特性分類:</p><p>　　電壓開(kāi)關(guān)型SPD（voltage

11、 switching type SPD） : 當(dāng)沒(méi)有電涌出現(xiàn)時(shí),SPD 呈高阻狀態(tài);當(dāng)電壓電涌達(dá)到一定值時(shí)(即達(dá)到火花放電電壓) , SPD 的電阻突然下降變?yōu)榈椭?。常用的非線性元件有放電間隙、氣體放電管、開(kāi)關(guān)型SPD（閘流管）和三端雙向可控硅元件作為這類SPD的組件。有時(shí)稱這類SPD為“短路開(kāi)關(guān)型”或“克羅巴型”SPD。開(kāi)關(guān)型SPD具有大通流容量(標(biāo)稱通流電流和最大通流電流)的特點(diǎn),特別適用于易遭受直接雷擊部位的雷電過(guò)電壓保護(hù)(即LP

12、ZOA ——直擊雷非防護(hù)區(qū)) , 有時(shí)可稱為雷擊電流放電器。</p><p>　　電壓限制型SPD(voltage limiting type SPD) : 當(dāng)沒(méi)有沖擊出現(xiàn)時(shí),SPD 呈高阻狀態(tài)；隨著沖擊電流及電壓的逐步提高, SPD 的電阻持續(xù)下降。常用的非線性元件有壓敏電阻,瞬態(tài)抑制二極管等。這類SPD 又稱箝壓型SPD ,是大量常用的過(guò)電壓保護(hù)器。一般適用于戶內(nèi),即IEC 規(guī)定的直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZOB)、

13、第一雷電防護(hù)區(qū)(LPZ1)、第二雷電防護(hù)區(qū)(LPZ2)的雷電過(guò)電壓防護(hù)。IEC標(biāo)準(zhǔn)要求將它們安裝在各雷電防護(hù)區(qū)的交界處。</p><p>　　混合型SPD:開(kāi)關(guān)型元件和箝壓型元件混合使用,隨著施加的沖擊電壓特性不同,SPD有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)開(kāi)關(guān)型SPD特性,有時(shí)呈現(xiàn)箝壓型SPD特性,有時(shí)同時(shí)呈現(xiàn)兩種特性。</p><p>　　1.1.2 按SPD的端口形式分類</p><p&g

14、t;　　根據(jù)在不同系統(tǒng)中使用的需求,生產(chǎn)商把SPD制造成一端口或兩端口的型式。</p><p>　　一端口(又稱單口)SPD:與被保護(hù)電路并聯(lián)連接。一端口SPD可能有隔開(kāi)的輸入端及輸出端, 但之間沒(méi)有特意設(shè)置的電阻。（見(jiàn)圖1）</p><p>　　兩端口(又稱雙口)SPD:具有兩組端口的SPD,一般與被保護(hù)電路串聯(lián)連接,或使用接線柱連接,在輸入端與輸出端之間有特意設(shè)置的串聯(lián)阻抗(圖2) 。

15、</p><p>　　從圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同的特征：SPD的非線性元件都是與被保護(hù)電路處于并聯(lián)狀態(tài)，當(dāng)其動(dòng)作時(shí)，將被保護(hù)電路中的電涌電流通過(guò)SPD分流泄入大地。</p><p>　　1.1.3按使用的性質(zhì)分類</p><p>　　由于雷電過(guò)電壓和投切過(guò)電壓(過(guò)去常稱為操作過(guò)電壓) 可能沿供(配) 電線路、信號(hào)線(含電話線) 或天饋線侵入,因此安裝在不同系統(tǒng)中的

16、SPD 必須滿足不同系統(tǒng)的特殊要求。這樣,生產(chǎn)廠商又可按使用性質(zhì)將SPD 分為:電源系統(tǒng)SPD、信號(hào)系統(tǒng)SPD、天饋系統(tǒng)SPD。</p><p>　　此外，還可以按安裝的環(huán)境分為室內(nèi)用SPD或室外用SPD;按可接觸性分為可接觸SPD或不可接觸SPD；按安裝方式分為固定式SPD或卡接可移式SPD等等。</p><p>　　1.2保護(hù)器件結(jié)構(gòu)的介紹</p><p>　　

17、1.2.1 電壓開(kāi)關(guān)型SPD</p><p>　　電壓開(kāi)關(guān)型SPD主要由放電間隙這種非線性元件組成，所謂放電間隙就是把暴露在空氣中的兩塊相互隔離一空氣間隙的金屬物作為避雷放電的裝置，通常把其中一塊金屬接在需要防雷的導(dǎo)線上，例如供電系統(tǒng)的相線，另一塊金屬與地線連接。當(dāng)雷電流的高電位侵入電源的相線時(shí)，首先在間隙處擊穿，使間隙的空氣電離，形成短路，雷電流通過(guò)間隙的短路流入大地，而此時(shí)間隙兩端的電壓卻很低，因而達(dá)到減低雷

18、電壓的目的。</p><p>　　1.2.2電壓限制型SPD </p><p>　　電壓限制型SPD主要由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)起就有它的一定的開(kāi)關(guān)電壓，當(dāng)加在兩端的電壓低于開(kāi)關(guān)電壓時(shí)，壓敏電阻呈現(xiàn)高阻值；當(dāng)加在兩端的電壓高于壓敏電壓時(shí)，壓敏電阻即被擊穿，呈現(xiàn)低阻值。當(dāng)高于壓敏電阻的電壓撤銷后，它又恢復(fù)高阻狀態(tài)。

19、 </p><p>　　1.3.表征SPD的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　1.3.1電源系統(tǒng)的SPD</p><p>　　1998 年2 月IEC 頒布的標(biāo)準(zhǔn)《低壓系統(tǒng)的電涌保護(hù)器第1 部分性能要求及測(cè)試》( IEC61643 - 1) 中規(guī)定,用于低壓配電系統(tǒng)的SPD 的使用環(huán)境是:1000VAC (交流) 50/ 60Hz 和1500VDC (直流)以下

20、電路系統(tǒng)中的SPD,使用高度不超過(guò)2000m。貯備和使用時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)在- 5～40℃之間,特殊情況下可擴(kuò)展到- 40～70 ℃之間,相對(duì)濕度在常溫下為30%～90%。在此范圍之外的惡劣環(huán)境下和使用于戶外,或暴露在日光中或處在其它輻射源之下的SPD 應(yīng)有特別的設(shè)計(jì)要求,這是設(shè)計(jì)者、制造廠商和用戶要特別注意的。對(duì)制造廠商而言,IEC標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)和銷售的SPD 銘牌上必須注明下列內(nèi)容:</p><p>　　a) 制造

21、廠家、商標(biāo)及模塊型號(hào)</p><p><b>　　b) 安裝位置類別</b></p><p><b>　　c) 端口數(shù)</b></p><p><b>　　d) 安裝方法</b></p><p>　　e) 最大持續(xù)操作電壓UC (每一種保護(hù)方式一個(gè)值) 及額定頻率</p&

22、gt;<p>　　f) 制造商聲稱的各保護(hù)方式的放電參數(shù)</p><p><b>　　及試驗(yàn)類別:</b></p><p>　　—— I 類試驗(yàn)Iimp</p><p>　　——II 類試驗(yàn)Imax</p><p><b>　　——III 類試驗(yàn)</b></p><

23、p>　　g) I 類及II 類試驗(yàn)中的額定放電電流值</p><p>　　In (每一保護(hù)模式一個(gè)值)</p><p>　　h) 電壓保護(hù)水平Up (每一保護(hù)模式一個(gè)</p><p><b>　　i) 額定負(fù)載電流</b></p><p>　　j) 外殼提供的保護(hù)水平( IP 代碼)</p><

24、p><b>　　k) 短路承受能力</b></p><p>　　l) 備用過(guò)電流保護(hù)裝置的最大推薦額定值(如果有)</p><p>　　m) 斷路器動(dòng)作指示</p><p>　　n) 具有特殊用途產(chǎn)品的安裝位置</p><p>　　o) 端口標(biāo)志(進(jìn)、出口端標(biāo)志)</p><p>　　p)

25、安裝指南(如:連接、機(jī)械尺寸、引線長(zhǎng)</p><p><b>　　度等)</b></p><p>　　q) 電網(wǎng)電流類型:直流(DC) 交流(AC) 及頻率或兩者都可應(yīng)用</p><p>　　r) I 類試驗(yàn)中能量指標(biāo)(W/ R)</p><p><b>　　s) 溫度范圍</b></p>

26、;<p>　　1.3.2 SPD在低壓配電系統(tǒng)中技術(shù)參數(shù)的解釋</p><p>　　在解釋之前，首先說(shuō)明一下過(guò)電壓的概念。在IEC60664 - 1《低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)中,定義過(guò)電壓(over-voltage) :“峰值大于正常運(yùn)行下最大穩(wěn)態(tài)電壓的相應(yīng)峰值的任何電壓”。過(guò)電壓一般分為短時(shí)過(guò)電壓(或暫態(tài)過(guò)壓)(temporary over-voltage) 和瞬態(tài)過(guò)電壓(transient

27、 over-voltage) 。這兩種過(guò)電壓的區(qū)分是,短時(shí)過(guò)電壓是持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的工頻過(guò)電壓,而瞬態(tài)過(guò)電壓則是振蕩的或非振蕩的,通常為高阻尼,持續(xù)時(shí)間只有幾毫秒(ms) 或更短的短時(shí)間過(guò)電壓。雷擊過(guò)電壓便屬瞬態(tài)過(guò)電壓。由于特定通斷操作或故障通斷,在系統(tǒng)中的任何位置出現(xiàn)的瞬態(tài)過(guò)電壓又稱投切過(guò)電壓(操作、通斷過(guò)電壓) ( switching over-voltage) 。SPD 應(yīng)具備抑制瞬態(tài)過(guò)電壓的功能,含防護(hù)雷電過(guò)電壓和投切過(guò)電壓。<

28、;/p><p><b>　　(1) 保護(hù)模式</b></p><p>　　SPD的保護(hù)模式實(shí)際就是一組SPD中的各個(gè)模塊與被保護(hù)線路或設(shè)備端子如何連接：接在相線（L）或地線（PE）、相線(L)對(duì)中性線（N）或中性線（N）對(duì)地線（PE）之間，還是接在相線（L）對(duì)相線（L）之間.</p><p>　　下面簡(jiǎn)要介紹三種主要的保護(hù)模式：</p>

29、<p>　?、?P接線：當(dāng)N線與PE線直接相連時(shí)，SPD接在每一L線與PE線之間。具體來(lái)說(shuō)就是TN-S、TN-C系統(tǒng)中變壓器低壓端以及TN-C-S系統(tǒng)進(jìn)戶處，N線作重復(fù)接地的情況下，三相各裝一個(gè)對(duì)地的SPD，N線不裝;</p><p>　?、?P接線：當(dāng)N線不與PE線直接相連時(shí)，SPD接在每一L線與PE線之間和接在N線與PE線之間。TN-S、TN-C、TN-C-S系統(tǒng)除上述情況外以及TT制系統(tǒng)在剩余

30、電流保護(hù)器（RCD）的負(fù)荷側(cè)，均采用4P接線;</p><p>　?、邸?+1”接線:具體接法就是三個(gè)間隙型或MOV型SPD接于L與N之間，一個(gè)間隙型SPD接于N與PE之間，主要用于安裝在TT系統(tǒng)中剩余電流保護(hù)器（RCD）的電源側(cè)。</p><p>　　(2) 額定電壓Un，是廠商對(duì)SPD 規(guī)定的電壓值。在低壓配電系統(tǒng)中運(yùn)行電壓有220 、380Vac是相對(duì)地的電壓值。在正常運(yùn)行條件下,供

31、電終端電壓波動(dòng)值不應(yīng)超過(guò)±10 %。</p><p>　　(3) 最大持續(xù)工作電壓Uc</p><p>　　指能持續(xù)加在SPD 各種保護(hù)模式間的電壓有效值(直流和交流) 。UC不應(yīng)低于低壓線路中可能出現(xiàn)的最大持續(xù)工頻電壓。</p><p>　　TT 系統(tǒng)中Uc≥1.15 Uo</p><p>　　TN、TT 系統(tǒng)中Uc≥1.11 U

32、o</p><p>　　IT 系統(tǒng)中Uc≥Uo</p><p>　　Uo指L-N 間或L-PE 間的電壓</p><p>　　對(duì)以MOV( 壓敏電阻) 為主的箝壓型SPD 而言,當(dāng)外部電壓小于Uc時(shí),MOV 呈現(xiàn)高阻值狀態(tài)。如果SPD 因電涌而動(dòng)作,在泄放規(guī)定波形的電涌后,SPD 在Uc壓以下時(shí)應(yīng)能切斷來(lái)自電網(wǎng)的工頻對(duì)地短路電流。這一特性在IEC 標(biāo)準(zhǔn)中稱為可自復(fù)性

33、。上邊提到的Uc ≥1.5Uo 、Uc≥1.1Uo均引自IEC60364 - 5 - 534 。從我國(guó)供電系統(tǒng)實(shí)際出發(fā), 此值應(yīng)增大一些, 有專家認(rèn)為原因是國(guó)外配電變電所接地電阻規(guī)定為1～2Ω , 而我國(guó)規(guī)定為4～10Ω。因而在發(fā)生低壓相線接地故障時(shí), 另兩相對(duì)地電壓常偏大,且由于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流很易燒毀SPD。但SPD 的Uc值定的偏大又會(huì)因產(chǎn)生殘壓較高而影響SPD 的防護(hù)效果。也有些專家認(rèn)為, 雖然變電所接地電阻較大, 但在輸電線路中實(shí)現(xiàn)

34、了多次接地, 多次接地的并聯(lián)電阻要低于變電所的接地電阻值, 因此Uc ≥1.1UO 即可滿足要求。</p><p><b>　　(4) 點(diǎn)火電壓 </b></p><p>　　開(kāi)關(guān)型SPD 火花放電電壓,是在電涌沖擊下開(kāi)關(guān)型SPD 電極間擊穿電壓。</p><p>　　(5) 殘壓Ures</p><p>　　當(dāng)沖擊電流

35、通過(guò)SPD 時(shí),其端子處呈現(xiàn)的電壓峰值。Ures 與沖擊電涌通過(guò)SPD 時(shí)的波形和峰值電流有關(guān)。為表征SPD 性能,經(jīng)常使用Ures/ Uas = 殘壓比概念。殘壓比一般應(yīng)小于3 ,越小則表征SPD 性能指數(shù)越好。</p><p>　　(6) 箝位電壓Uas</p><p>　　當(dāng)浪涌電壓達(dá)到Uas 值時(shí), SPD 進(jìn)入箝位狀態(tài)。過(guò)去認(rèn)為箝位電壓即標(biāo)稱壓敏電壓,即SPD 上通過(guò)1mA 電流

36、時(shí)在其兩端測(cè)得的電壓。而實(shí)際上通過(guò)SPD 的電流可能遠(yuǎn)大于測(cè)試電流1mA ,這時(shí)不能不考慮SPD 兩端已經(jīng)抬高的Uas 對(duì)設(shè)備保護(hù)的影響。從壓敏電壓至箝位電壓的時(shí)間比較長(zhǎng),對(duì)MOV 而言約為100ns。</p><p>　　(7) 電壓保護(hù)水平Up (保護(hù)電平)</p><p>　　一個(gè)表征SPD 限制電壓的特性參數(shù),它可以從一系列的參考值中選取( 如0.8 、0.9、1 、1.2、1.5

37、、1.8、2 、8 、10kV 等) 。該值應(yīng)比在SPD 端子測(cè)得的最大限制電壓大,與設(shè)備的耐壓一致。</p><p>　　(8) 限制電壓測(cè)量值</p><p>　　當(dāng)一定大小和波形的沖擊電流通過(guò)SPD時(shí),在其端子測(cè)得的最大電壓值。</p><p>　　(9) 短時(shí)過(guò)電壓UT</p><p>　　保護(hù)裝置能承受的,持續(xù)短時(shí)間的直流電壓或工頻

38、交流電壓有效值。它比最大持續(xù)操作電壓UC 要大。</p><p>　　(10) 電壓降(百分比) </p><p>　　ΔU = [ (Uin - Uout) / Uin ] ×100 %</p><p>　　其中:Uin 指雙口SPD 輸入端電壓</p><p>　　Uout 指雙口SPD 輸出端電壓通過(guò)電流為阻性負(fù)載額定電流。&

39、lt;/p><p>　　(11) 最大連續(xù)供電系統(tǒng)電壓UCS</p><p>　　SPD 安裝位置上的最大電壓值,它不是事故狀態(tài)的電壓,而是配電盤(pán)上的電壓變化,以及由于負(fù)載和共振影響的電壓值升(降) ,且直接與額定電壓Un 相關(guān)。</p><p>　?。?2）額定放電電流In</p><p>　　8/20μs電流波形的峰值，一般用于Ⅱ類SPD試驗(yàn)

40、中不同等級(jí)，也可用于Ⅰ、Ⅲ類試驗(yàn)時(shí)的預(yù)試。</p><p>　?。?3）脈沖電流Iimp：由電流峰值和總電荷Q定義。用于Ⅰ類SPD的工作制測(cè)試，規(guī)定Iimp的波形為10/350μs，也可稱之為最大沖擊電流。</p><p>　　（14）最大放電電流Imax:通過(guò)SPD的電流峰值，其大小按Ⅱ類SPD工作制測(cè)試的測(cè)試順序而定，Imax>In,波形為8/20μs。</p>&

41、lt;p>　?。?5）持續(xù)工作電流Ic:當(dāng)對(duì)SPD各種保護(hù)模式加上最大連續(xù)工作電壓Uc時(shí)，保護(hù)模式上流過(guò)的電流。Ic實(shí)際上是各保護(hù)元件及與其并聯(lián)的內(nèi)部輔助電路流過(guò)的電流之和。</p><p>　?。?6）續(xù)流If：當(dāng)SPD放電動(dòng)作剛剛結(jié)束的瞬間，跟著來(lái)的流過(guò)其的由電源提供的工頻電流。續(xù)流If與持續(xù)工作電流Ic有很大區(qū)別。</p><p>　?。?7）額定負(fù)載電流：由電源提供給負(fù)載，流

42、經(jīng)SPD的最大持續(xù)電流有效值（一般指雙口SPD）。</p><p>　?。?8）泄漏電流Ic．指SPD在不導(dǎo)通下的泄漏電流。Ic＜1mA</p><p>　　二．SPD的選擇與安裝</p><p>　　SPD 選型的實(shí)質(zhì)是正確確定電壓保護(hù)水平(殘壓) Up、最大放電電流,保持Up小于被保護(hù)設(shè)備的耐壓等級(jí),從而保護(hù)設(shè)備?！兑?guī)范》內(nèi)給出220/ 380V 三相系統(tǒng)各種設(shè)

43、備絕緣的耐沖擊電壓額定值。設(shè)計(jì)時(shí),可從《規(guī)范》給出的雷電流分配圖、雷電流分流估算式、雷電流參量表,作為選擇SPD 的重要依據(jù)。</p><p>　　2.1電涌保護(hù)器選擇</p><p>　　2.1.1 確定建筑物防雷等級(jí)</p><p>　　從《規(guī)范》有關(guān)規(guī)定確定建筑物防雷等級(jí)及首次雷擊及首次雷擊以后的雷電流參量;也可以從實(shí)測(cè)的雷電流幅值的雷擊概率曲線上由年均雷暴日

44、T 來(lái)查取雷電流幅值的雷擊概率。具體由E=1-NC/N來(lái)計(jì)算。（NC表示因直擊雷和雷電電磁脈沖引起信息系統(tǒng)設(shè)備損壞的可接受的最大年平均雷擊次數(shù)，N表示建筑物預(yù)計(jì)累計(jì)次數(shù)）然后由不同的概率可以得出需要安裝SPD不同的級(jí)數(shù)（表格如下）：</p><p>　　2.1.2確定安裝位置</p><p>　　一般來(lái)講，第一級(jí)安裝在總進(jìn)線的配電箱前，第二級(jí)安裝在分配電箱前，第三級(jí)安裝在重要設(shè)備配電系統(tǒng)前

45、，第四級(jí)安裝在電子設(shè)備工作電源前。 </p><p>　　2.1.3參數(shù)的選擇</p><p>　　如果電氣設(shè)備由架空線供電，或由埋地電纜引入段短于150米的架空線供電，當(dāng)?shù)貐^(qū)雷電涌壓大于6000伏且雷電日每年超過(guò)25天，應(yīng)在電源進(jìn)線處裝設(shè)SPD；</p><p>　　如果當(dāng)?shù)乩纂娪繅涸?000伏到6000伏之間，應(yīng)在電源進(jìn)線處裝設(shè)SPD；當(dāng)有重要的電子設(shè)備

46、安裝于建筑物內(nèi)時(shí)，應(yīng)在電源進(jìn)線處和電子設(shè)備供電處根據(jù)設(shè)備耐過(guò)壓的能力裝設(shè)多級(jí)SPD。</p><p>　　SPD的參數(shù)有很多，筆者將其分為兩類：</p><p>　　I．電壓類參數(shù)　主要有:最大鉗壓、殘壓、電壓保護(hù)水平、最大持續(xù)電壓和最大電涌電壓</p><p>　　1) 電壓保護(hù)水平Up : SPD 泄放標(biāo)稱放電電流時(shí),其兩端的最大電位差。</p>

47、<p>　　2) 最大箝壓:箝壓(Clamping Voltage :CV) 是SPD 起作用時(shí)的限制電壓。對(duì)壓敏電阻這類SPD 來(lái)講,最大箝壓是SPD 箝壓功能惡化情況下的殘壓。</p><p>　　3) 最大電涌電壓:SPD 的最大殘壓加上SPD 兩引線寄生電感上的感應(yīng)電壓,亦為被保護(hù)設(shè)備實(shí)際承受的最大過(guò)電壓。</p><p>　　4) 最大持續(xù)運(yùn)行電壓Ue:可能持續(xù)加于SP

48、D 兩端的最大交流電壓有效值和直流電壓之和。超過(guò)此值運(yùn)行時(shí),SPD 將遭受熱致?lián)p壞。在不同制式的配電系統(tǒng)中其值有所不同。具體如下：</p><p>　　TN系統(tǒng)中, Ue應(yīng)不小于1.1倍系統(tǒng)供電相電壓。</p><p>　　TT系統(tǒng)，高壓側(cè)10KV系統(tǒng)不接地，當(dāng)SPD前有RCD保護(hù)時(shí)，Ue應(yīng)不小于1.5倍系統(tǒng)供電相電壓。當(dāng)SPD前無(wú)RCD保護(hù)時(shí)，Ue應(yīng)不小于1.1倍系統(tǒng)供電相電壓。<

49、/p><p>　　IT系統(tǒng)，Ue應(yīng)不小于系統(tǒng)供電線電壓。也就是1.15倍的相電壓。</p><p>　　II. 電流類參數(shù)　主要有:標(biāo)稱放電電流,最大放電電流,沖擊電流。</p><p>　　1) 標(biāo)稱放電電流——流過(guò)SPD 的模擬雷電流波的波頭時(shí)間/ 半值時(shí)間為 8/ 20μs 時(shí)的電流波的峰值。它是流過(guò)SPD的8/20us電流波的峰值電流，用于對(duì)SPD做II級(jí)分類實(shí)

50、驗(yàn)或做I級(jí)分類實(shí)驗(yàn)的預(yù)處理。對(duì)于I級(jí)分類實(shí)驗(yàn)，In不小于15KA；對(duì)于II級(jí)分類實(shí)驗(yàn)，In不小于5 KA。</p><p>　　2) 最大放電電流——用于SPD 二級(jí)分類試驗(yàn), 8/ 20μs 電流波峰值電流, (亦稱通流容量) 。它與標(biāo)稱放電電流的不同在于前者是取多次試驗(yàn)中放電電流的最大值，而后者是取多次試驗(yàn)的平均值。</p><p>　　3) 通流容量——用于SPD 一級(jí)分類試驗(yàn)。它反

51、映了SPD的耐直擊雷的能力（采用10/350us波形）。這里簡(jiǎn)要說(shuō)明一下第一級(jí)SPD通流容量的確定。首級(jí)SPD的通流容量應(yīng)采用首次雷擊的雷電流參量進(jìn)行估算：50%流入建筑物避雷裝置的接地裝置，另外50%的雷電流被m=4根或m=2根低壓輸電線路分流，每根線纜上的電流i=ia/m(ia為流入每一個(gè)設(shè)施的電流)，所以第一級(jí)SPD的通流容量必須大于每根輸電線路的電流量。下表表示的是各級(jí)通流容量的選擇：（補(bǔ)圖）</p><p&

52、gt;　　2.1.4注意能量配合問(wèn)題</p><p>　　由于SPD采用的非線性器件各有特點(diǎn)，為了保證響應(yīng)速度快但是特征能量小的器件在工作時(shí)通過(guò)的能量不超過(guò)自身最大承受能量并及時(shí)響應(yīng)把余下的更大的能量交換到反應(yīng)慢但可以承受更大能量的器件上，SPD之間的能量配合就顯得格外重要了。</p><p>　　在IEC 61312—3(雷電電磁脈沖的保護(hù)第三部分，對(duì)電涌保護(hù)器的要求)關(guān)于能量配合的章節(jié)

53、指出，在SPDl和SPD2之間流過(guò)的每一電涌電流通過(guò)SPD2消散的能量部分低于或等于SPD2的最大耐受能量，這樣就實(shí)現(xiàn)了能量的配合。由流動(dòng)波的折反射原理可知,當(dāng)浪涌進(jìn)入保護(hù)裝置到達(dá)電感時(shí), 電感將產(chǎn)生與入射波同極性的反射波來(lái)升高第一級(jí)SPD上的電壓,促使第一級(jí)SPD盡早動(dòng)作泄放電流。同時(shí)電感將產(chǎn)生與入射波反極性的折射波,來(lái)降低作用在第二級(jí)SPD上的浪涌波形的波頭的上升陡度,改善第二級(jí)SPD的動(dòng)作特性,以便有效發(fā)揮其箝位限壓作用。<

54、/p><p>　　下面用行波理論來(lái)計(jì)算出每級(jí)SPD達(dá)到能量配合所需距離。限壓型SPD的響應(yīng)時(shí)間約為25ns，開(kāi)關(guān)型SPD響應(yīng)時(shí)間較其稍慢，約為100ns，那么如何能保證第一級(jí)比第二級(jí)先動(dòng)作呢？眾所周知，當(dāng)雷電流到達(dá)開(kāi)關(guān)型SPD后，由于其有響應(yīng)時(shí)延，雷電流以行波的形式繼續(xù)向前傳播，如果要保證第一級(jí)能起到泄放較大能量雷電流的作用，那就應(yīng)該使雷電流波形在到達(dá)第二級(jí)之前第一級(jí)動(dòng)作起來(lái)！波在電纜中的傳播速度約V=1.5*108

55、m/s,兩級(jí)SPD響應(yīng)的時(shí)間差約為100-25=75ns，由此可以算出波傳輸?shù)木嚯x為S=VT=1.5*108*75*10-9=11.25m.這就是第一級(jí)與第二級(jí)SPD間的距離值。如果前后兩級(jí)都為限壓型SPD，由于在實(shí)際中響應(yīng)時(shí)間有誤差（估算為25ns），為了保證前一級(jí)比后一級(jí)先動(dòng)作，那么它們之間的距離應(yīng)為 S=VT=1.5*108*25*10-9=3.75m。 </p><p>

56、　　現(xiàn)在菲尼克斯公司首先提出了主動(dòng)能量吸收（AEC）概念，它與傳統(tǒng)能量分配原理的一個(gè)重要區(qū)別是：AEC的能量交換點(diǎn)由MOV的殘壓決定，所以只要控制好MOV的最大能量與交換電平的關(guān)系就可以很好的控制住能量的分配。也就是說(shuō)，對(duì)于傳統(tǒng)的能量配合，由于交換點(diǎn)取決于電涌電流的陡度（波形）。而AEC不管是什么波形的電涌10/350、8/20，甚至是直流波形，只要是MOV的伏安特性曲線上的電壓與交換電平相一致就可以主動(dòng)控制能量的分配了。</p&

57、gt;<p>　　2.2 電涌保護(hù)器的安裝</p><p>　　2.2.1不同供電制式的系統(tǒng)中SPD的安裝(示意圖)</p><p>　　雷電會(huì)在配電線路上感應(yīng)雷電過(guò)電壓，它可能是相線對(duì)地、可能是中性線對(duì)地、也可能是相線與中性線間感應(yīng)過(guò)電壓，而不同的配電系統(tǒng)中SPD的安裝方法是不一樣的。TN系統(tǒng)一般采用相線及中性線分別對(duì)地加裝過(guò)壓型SPD的方式,TT 系統(tǒng)一般為相線分別對(duì)中性

58、線加裝過(guò)壓型SPD ,中性線對(duì)地采用放電間隙SPD。不同的供電接地系統(tǒng),SPD的安裝方法不同,在TN–C-S和TN-C中電源進(jìn)線回路中有相線和PEN線,而PEN線需與總等電位聯(lián)結(jié)的接地母排連通而接地,所以這兩種接地系統(tǒng)的PEN線上可不需安裝SPD,TN-S和TT接地系統(tǒng)中的N線在進(jìn)線處不接地,這兩種系統(tǒng)的N線上應(yīng)和相線一樣安裝SPD。此外,在易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境中, 使用的SPD應(yīng)具有防爆功能.</p><p>&l

59、t;b>　　TN系統(tǒng)</b></p><p>　　TN-S系統(tǒng)SPD安裝示意圖</p><p>　　TN-C-S系統(tǒng)SPD安裝示意圖</p><p>　　TT系統(tǒng)SPD安裝示意圖</p><p>　　3. IT系統(tǒng)SPD安裝示意圖</p><p>　　從上圖可以看出，在不同供電制式的系統(tǒng)中SPD的安裝

60、位置各有不同。筆者在生產(chǎn)實(shí)習(xí)期間發(fā)現(xiàn)，許多專業(yè)的防雷技術(shù)人員都沒(méi)有重視到這點(diǎn)，以點(diǎn)帶面，一概而論。如果不對(duì)SPD的安裝位置加以重視，不但使其不能起到保護(hù)系統(tǒng)的作用，反而會(huì)帶來(lái)安全隱患。</p><p>　　2.2.2安裝時(shí)的注意點(diǎn)</p><p><b>　　1.安裝地點(diǎn)</b></p><p>　　浪涌保護(hù)器應(yīng)安裝在電器設(shè)施的電源入口附近或者

61、安裝在配電柜中。</p><p>　　2.兩級(jí)SPD的間距</p><p>　　當(dāng)線路上多處安裝SPD時(shí)，應(yīng)考慮前一級(jí)的SPD參數(shù)要優(yōu)于后一級(jí)參數(shù)，為了使上級(jí)SPD泄放更多的雷電能量，必須延遲需電波到達(dá)下級(jí)SPD的時(shí)間，否則下級(jí)SPD過(guò)早啟動(dòng)，會(huì)遭到過(guò)多的雷電能量而不能保護(hù)設(shè)備，甚至燒毀，故上級(jí)SPD與下級(jí)SPD之間需要配合，一般電壓開(kāi)關(guān)型SPD與限壓型SPD之間線落長(zhǎng)度不宜小于10m，限

62、壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于5m，否則中間應(yīng)加裝退耦器。</p><p>　　3.電涌保護(hù)器兩端的引線應(yīng)盡量短。</p><p>　　電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過(guò)他們的雷電流，并應(yīng)符合以下兩個(gè)附加要求：通過(guò)電涌時(shí)的最大箝壓，有能力熄滅在雷電流通過(guò)后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。</p><p>　　在建筑物進(jìn)線處和其他防雷區(qū)界面處的最大電涌電壓，即電涌保護(hù)器的最大箝壓加上其兩

63、端引線的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系用的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。為使最大電涌電壓足夠低，其兩端的引線應(yīng)做到最短。</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，接線長(zhǎng)度不超過(guò)0.5m，導(dǎo)線的最小截面銅材不應(yīng)小于16mm2 ,導(dǎo)線外護(hù)套顏色應(yīng)符合L1 ,L2 ,L3 ,N 和PE分別是黃、綠、紅、淺藍(lán)和綠/ 黃雙色線。</p><p>　　如果引線確實(shí)太長(zhǎng)，可采用下面兩圖的接線方式。</p

64、><p>　　4.SPD 避免強(qiáng)光直接照射，應(yīng)安裝在溫度、濕度合適的位置。</p><p>　　5.浪涌保護(hù)器的接地導(dǎo)線在采用銅材時(shí)最小截面積應(yīng)有4mm2。</p><p>　　6.機(jī)械連接時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)方面</p><p>　　端子應(yīng)緊固到SPD上，在擰緊或放松導(dǎo)線的緊固螺絲或防松螺絲時(shí)，這些端子不應(yīng)松動(dòng)。需要使用工具來(lái)松動(dòng)緊固螺絲或防松螺絲。

65、</p><p>　　用于連接外部導(dǎo)體的端子應(yīng)使導(dǎo)體被連接后能長(zhǎng)久保持必要的接觸壓力。 </p><p><b>　　三、小結(jié)</b></p><p>　　低壓配電系統(tǒng)的防雷是一項(xiàng)綜合性的工程，片面追求SPD的防護(hù)作用是不對(duì)的，還應(yīng)同其他的防雷技術(shù)結(jié)合起來(lái)，也就是要與接地、等電位連接、屏蔽等構(gòu)成一個(gè)完整的防雷體系，只有這樣方能達(dá)到預(yù)期的防雷效果

66、。最后，在此謝謝電子系施廣全老師和眾多同學(xué)在論文寫(xiě)作中對(duì)筆者給與的大力支持和幫助。由于筆者知識(shí)水平有限，論文當(dāng)中的紕漏和不足之處，懇請(qǐng)讀者給與批評(píng)指正！謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　GB50057 – 94 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 2000</p><p>　　IEC 60364 - 5 -