低压配电系统中多级SPD的能量配合的探讨
低压配电系统中浪涌保护器配合机理
低压配电系统中浪涌保护器配合机理【摘要】利用波过程理论和集中参数电路方法，研究了浪涌保护器(spd)的配合机理问题。
在利用波过程理论研究spd的导通次序时，考虑了负荷对spd导通次序的影响，给出了多种配合情况下spd 导通次序的判断公式。
通过建立两级spd配合的集中参数电路方程，分析了不同的导通次序对各级spd分流浪涌电流的影响，并给出了spd通流分配计算公式。
给出了不同spd导通次序下的spd配合框图，进一步解释了spd间的配合机理。
文中对不同线路参数的spd 配合电路进行atp-emtp软件仿真，研究了线路参数对spd配合结果的影响。
【关键字】低压配电系统，浪涌保护器，配合机理中图分类号：o361.4 文献标识码：a 文章编号：一．前言在低压配电系统中，spd的配合使用是保护用电设备安全和实现过电压防护的基本措施。
在spd配合中，前级spd要能够泄放绝大部分浪涌电流，起泄流作用:后级spd进一步限制过电压水平，起限压作用。
另外根据保护配合的原则，在系统遭受大的雷电浪涌冲击时，后级spd要分流一定量的浪涌电流，以减轻前级spd的通流压力。
在系统遭受小的雷电浪涌冲击时，如果前级spd未导通，后级spd要能够保护设备安全并且自身不被损坏。
spd配合是一个非常复杂的实际工程问题，涉及所选spd的v-i特性曲线，线路的波阻抗、线路长度以及负荷特性等诸多因素，并不是安装在设备处的后级spd的保护水平巧越小越好。
二．spd配合的理论分析由于spd导通前的阻抗远大于线路波阻抗，相当于开路状态，spd 导通后的阻抗远小于线路波阻抗，近似于短路状态。
因此多级spd 配合可以分解为多个两级spd配合进行简化分析。
本文主要研究两级spd的配合机理问题。
1．spd导通次序的研究雷电是一种电荷放电现象，多以电流源的形式进入配电系统，且ieee std c62.41-1991中提出的三种试验浪涌电源都是电流源，因此本文以冲击电流源进行研究。
低压配电柜上SPD的若干探讨
低压配电柜上SPD的若干探讨SPD，学名电涌保护器，生活中常称其为避雷针。
用于防止闪电电涌涌入，限制过大电压或电流，来保护电子、信息系统的非线性元件。
作为防雷的重要手段，除了在高压系统中采用防雷设备外，在低压配电柜上的SPD的选择与安装必须有必要的。
下面，将探讨低压配电柜上的电涌保护器的选择与安装。
一、SPD的选择1.SPD的类型低压配电柜上选择的SPD类型可分为：电压开关型、组合型以及限压型SPD。
这三种类型的型式试验对应分成为Ⅰ级limp，Ⅱ级Uoc，Ⅲ级In和Imax。
在这里我们应该注意的是，电压开关型的实验冲击电流所使用的电波，它在经过数十年的雷电测试统计得到的波形为10∕350μs，并被GB50057和IEC采用。
除此设计外，SPD可这样一下条件分类：安装方式是否固定、脱离器的情况、是否在室内使用、温度环境、外壳防护等等。
2.SPD的性能参数（1）I级limp冲击电流，标称放电电流In：在低压系统中的SPD必须要承受预期侵入的雷电电流。
在IEC中有着这样规定Iimp冲击电流所适用值为电压开关箱。
后者则适用一Ⅱ级Uoc和Ⅲ级In和Imax的电涌保护器。
在“通流容量”栏目中放I级电流是不妥的，无论交流还是直流都得在可通过时间内成一定关系，这样才可以组成量。
如单位能量W∕R=（1∕0.7）×（1∕2）×Ⅰ2 ×T2电荷量=（1×0.7）×Ⅰ×T2在上述两个试子中，如果没有时间量T，就不能得出结果单位能量或者Qs 的值，把I的值称作量是概念不清晰的。
（2）最大持续运行电压（Uc）：可在SPD上持续，而不影响SPD动作的直流电压值或最大交流电压有效值。
组合型SPD的电压值根据SPD所处的供电质量和供压系统选择，若电压不够会造成对低压配电器系统的影响，而选高了可能会使电压保护水平升高，影响保护功效的问题。
（3）电压保护水平（Up）：电涌保护器所起到了限制电压的性能参数作用。
低压配电系统中SPD保护及选择的研究
低压配电系统中SPD保护及选择的研究摘要：本文主要针对低压配电系统中SPD的保护及选择展开了研究，对低压系统的过电压及保护作了详细的阐述，并对SPD的相关要点作了系统的分析，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：低压配电系统；SPD；保护；选择随着如今信息技术的不断发展，智能建筑的建设越来越多。
但是由于存在着过电压的影响，会对智能建筑中信息系统会有着一定的危害。
因此，为了避免因过电压所带来的影响，我们就需要应用好SPD，以为低压配电系统带来保护，从而保证信息系统的稳定运行。
基于此，本文就低压配电系统中SPD的保护及选择进行了研究，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 低压系统的过电压及保护根据过电压的频率及持续时间的长短，在低压配电系统中将过电压分为瞬态过电压与暂态过电压。
其中瞬态过电压有：大气过电压、电力网络操作过电压、静电电磁干扰过电压；暂态过电压主要是由于电源引起的工频过电压。
大气过电压主要表现为雷击过电压与电磁脉冲过电压，均与雷击过电压输入相关。
由于雷击过电压幅值大、能量高、破坏力大，因此民用建筑中的过电压保护设计常用雷击过电压保护来衡量。
信息系统的防雷保护系统分为建筑物外部防雷保护与建筑物内部防雷保护。
建筑物的外部防雷通常采取接闪器、引下线、接地网以及外部屏蔽实现、建筑物的内部防雷通常采用内部屏蔽、电涌保护器（SPD）及等电位连接等措施实现。
针对低压配电系统的各种过电压的特点。
过电压保护的设备如表1所示。
注：如果大气过电压和操作过电压可明显的区分开来，即操作过电压持续时间不超过100Ms时，也可以使用电涌保护器。
电子信息系统的防雷保护首先是合理地加装电源侧SPD，其次是加装信号线路和天馈线路SPD，本文主要讨论电源侧SPD对电子信息系统设备的保护。
2 SPD能承受预期通过的雷电流（Iipm/In/Uoc）冲击电流Iipm。
，由幅值电流Ipeak，电荷量Q和比能量W/R三个参数来决定。
低压配电系统浪涌保护器(SPD)设置的级间配合问题
第 一级 放 电间 隙 型 浪 涌 保 护 器 和第 二 级限 压型 浪 涌 保 护 器 之 间 的 最 小 间距 是 １ １ ．２ ５ ｍ；而 后面 的 限压 型 浪 涌 保 护 器 之 『 日 】 间距 至 少 是 ３ ７ ５ ｍ 才 可 以保 证 前级 先 动 作 。
２ ． ２ 要 求
要： 雷电过电压是低压配 电系统 中危害用 电没备安 全及系统 正常运行 的重 要干扰源。有关统计 资料显 示， 平均每年因雷 电过电压造成 的损 失 占低 压系统中所有损失的 ７ ０ ％左 右， 作为主要传播通道的低 压配电系统的雷 电过 电压防护工作引起 ＿ 『 越来越 多的关注 ， 当前 ， 对于 电源系统 和电子
控制在设 备的冲击绝缘水 平 以下 。由于限压元件 的响应时 间较快 ， 一
般为 ２ ５ ｎ ｓ 左右 ， 而 放 电间 隙 的 响 应 时 间 则 比 较 慢 ， 约为 ｌ Ｏ Ｏ ｎ ｓ 。 那 如 何 才 能 保 证 第 一 级保 护 比 第 二 级 保 护 先 动 作 ， 以 泄 放 大 的雷 电 流 呢 ？ 假 设一个计算 ： 雷 电侵 入 波 沿 着 电 力 电 缆 侵 入 ， 首先 到达放电间隙 ， 由于
关键词 ： 雷电
配 电 系统
浪涌保护器
级间配合
过 电 压
１ 电 涌 保 护 器 的 类型
（ １ ） 电压 限制 型 Ｓ Ｐ Ｄ
电压 限 制 型 Ｓ Ｐ Ｄ 的核 心 保 护 元 件 由各 种 非 线 性 元 件 构 成 ， 常 用 的 有 压 敏 电阻 和 抑 制 二 极 管 ， 它 具 有 连 续 的伏 安 待 性 。 随着 流 经 它 的 电 流增 大 ， 它 的 电 阻 持 续 性 的 减小 。 电 源 Ｓ Ｐ Ｄ 内 部 普 遍 采 用 金 属 氧 化 物
SPD级间配合的计算
筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C OM SPD 级间配合的计算—应用行波理论进行过电压分析目前，我们在考虑低压配电系统的过电压防护时，一般采用多级保护，这里面存在着一个前级保护和后级保护如何配合的问题，我们不妨用行波理论来分析一下。
在低压配电系统的过电压保护中，通常第一级采用放电间隙，以泄放大的雷电流；在第二级采用限压元件，将残压控制在设备的冲击绝缘水平以下。
由于限压元件的响应时间较快，一般为25ns 左右，而放电间隙的响应时间则比较慢，约为100ns。
那如何才能保证第一级保护比第二级保护先动作，以泄放大的雷电流呢？我们来做一个计算：雷电侵入波沿着电力电缆侵入，首先到达放电间隙，由于放电间隙有响应时延，侵入波将继续向前行进，我们应该保证的是在侵入波到达限压元件之前让放电间隙动作。
我们知道了波在电缆中的传播速度为V=1.5×10[8]m/s，放电间隙的动作响应时间T 为100ns，限压元件的响应时间为25ns，那么，波在这个时间差（100－25）ns 内向前行进的距离S 为：S=V * T=（1.5×10[8]m/s）×（75×10[-9]s）=11.25m也就是说，如果第一级保护器件和第二级保护器件之间的距离（电缆）大于11.25m，就能够保证前级保护先动作，从而达到将大的雷电流先泄放掉的目的。
由于防雷器件的实际响应时间有一定的误差，故应将前、后级保护器件间的距离考虑得更长一些，作者认为15m 是比较合适的。
如果前后两级保护均为限压型器件，响应时间均为25ns，但考虑到其实际响应时间的误差（可假定为25ns），那么为了保证前级先动作，则两级保护间的距离应该为：S=V * T=（1.5×10[8]m/s）×（25×10[-9]s）=3.75m在国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）中，第 6.4.11条规定“在一般情况下，当在线路上多处安装SPD 且无准确数据时，电压开关型SPD 与限压型SPD 之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD 之间的线路长度不宜小于5m。
电涌保护器(SPD)在低压配电系统中的设计分析
电涌保护器(SPD)在低压配电系统中的设计分析摘要：当前随着科技发展，各类电气电子产品应用领域也越来越广泛，它们很容易受到雷击电涌电压的损害。
电涌保护器(Surge Protective Device)被称为“过电压保护器”简称SPD，一种电气保护元件，通常并联在供电线路的相线、零线和地之间，线路电压正常时呈高阻状态，当相线、零线上出现高压脉冲时呈低阻状态，将高压脉冲对地短路，为电气设备、仪表仪器、通讯线路提供安全防护的电气装置。
国家相关管理部门和相关行业协会在针对电涌保护器在工程项目中低压电气系统的设计和应用有着对应的规范与条文，基于此本文以低压配电系统设计为背景，探讨分析电涌保护器的相关要点，旨在理解和进一步优化电涌保护器发挥的保护作用。
关键词：电涌保护；电气设计；直击雷；电压保护水平；后备保护；优化设置中图分类号：TU2文献标识码：A1导言雷电作为较为严重的自然灾害，作为一种自然现象存在随机性、不可控性。
随着电气设备应用量不断提升，雷电过电压、雷电电磁脉冲等造成电器设备、电气系统损坏的案例逐年增加。
电涌保护器（SPD）在低压配电系统的设计选型中太过简单,表达不清晰，有时直接套用的防雷施工图存在位置设置不当、规格型号选型不明确、规格等级选型过高等情况。
在实际的项目实施中造成了不确定性,这些问题可能造成电涌保护器实际运行中不能满足使用需求，出现故障或使得电气设备装置存在雷击风险。
故本文根据相关设计规范中的条款和标准对工程项目中低压配电系统的电涌保护器（SPD）设计及选型进行讨论。
2SPD基本工作原理与分类2.1电涌保护器工作原理在低压配电系统中电涌保护器适用于220/380V低压电源保护，是一种非线性元件，根据IEC标准规定，电涌保护器是主要抑制传导过来的线路过电压和过电流的装置。
电涌保护器起到保护作用，基本要求是必须承受预期通过的雷电电流，并且通过电涌最大钳压，有效熄灭在雷电流通过后产生的工频续流，把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
SPD级间配合的计算
我们来做一个计算：雷电侵入波沿着电 力电缆侵入，首先到达放电间隙，由于放电 间隙有响应时延，侵入波将继续向前行进， 我们应该保证的是在侵入波到达限压元件之 前让放电间隙动作。 我们知道了波在电缆中的传播速度为： V=1.5×10[8]m/s，放电间隙的动作响应时间 V=1.5×10[8]m/s，放电间隙的动作响应时间 T为100ns，限压元件的响应时间为25ns，那 100ns，限压元件的响应时间为25ns，那 么，波在这个时间差（100－25）ns内向前 么，波在这个时间差（100－25）ns内向前 行进的距离S 行进的距离S为：
行进波遇到电感将发生折、反射，从能 量的角度出发，一部分能量被反射回去，那 么折射过来继续前进的能量必然会减小。同 时，电感能够使侵入波的波头陡度降低，这 也是对过电压保护有利的一个因素 • 以上只是举了一个利用行波理论来分析低压配 电系统过电压的简单的例子。对于低压配电系 统、信号系统以及天馈系统中过电压保护的很 多问题，都可以应用行波理论来分析研究。
如果前后两级保护均为限压型器件，响应时 间均为25ns，但考虑到其实际响应时间的误差 间均为25ns，但考虑到其实际响应时间的误差 （可假定为25ns），那么为了保证前级先动作， （可假定为25ns），那么为了保证前级先动作， 则两级保护间的距离应该为： • S=V * T=（1.5×10[8]m/s）×（25×10[-9]s） =3.75m
S=V * T=（1.5×10[8]m/s）× T=（1.5×10[8]m/s） （75×10[-9]s）=11.25m 75×10[-9]s）
• 也就是说，如果第一级保护器件和第二 级保护器件之间的距离（电缆）大于 11.25m，就能够保证前级保护先动作， 从而达到将大的雷电流先泄放掉的目的。 由于防雷器件的实际响应时间有一定的误 差，故应将前、后级保护器件间的距离考 虑得更长一些，作者认为15m是比较合适 的。
低压配电系统安装电源SPD的数量如何确定
低压配电系统安装电源SPD的数量如何确定1.系统的敏感程度：根据系统使用的设备、设备敏感度以及对电力质量的要求，可以确定系统的敏感程度。
越是对电力质量要求高的系统，越需要安装更多的SPD来提供更大的保护。
2.系统的供电模式：供电模式包括供电方式、供电线路、供电电压等。
不同的供电模式对SPD的需要数量有着不同的要求。
例如，如果系统以三相供电，需要在每个供电线路上安装一个SPD；如果系统以单相供电，可能只需要在主要供电线路上安装一个SPD。
3.系统的负载特性：根据负载特性，确定系统的过电压风险。
例如，如果系统的负载特性较低，可能不需要安装太多的SPD；如果系统具有高风险负载，需要安装更多的SPD。
4.系统的地质位置：不同地理位置的地形、气候和地质条件可能会导致不同程度的雷击风险。
在雷击频率较高的区域，需要安装更多的SPD来提供更大的保护。
5.安全标准和规范要求：根据国家和地区的安全标准和规范，可能有关于SPD数量和安装位置的具体要求。
设计师需要确保安装的SPD符合这些要求。
在进行SPD数量的确定时，应遵循以下步骤：1.进行系统评估：评估系统的敏感程度、供电模式、负载特性和地理位置等因素，确定系统的过电压风险。
2.确定SPD的安装位置：根据系统的供电方式和负载特性，确定SPD的安装位置，以最大限度地降低过电压对系统的影响。
4.考虑备用SPD：由于SPD可能会在过电压事件中受损，可能需要安装备用的SPD来保证系统的连续保护。
5.遵循安全标准和规范：确保安装的SPD符合相关的安全标准和规范，并进行必要的测试和验证，以确保其符合要求。
关于低压电源系统SPD通流容量要求的思考
关于低压电源系统SPD通流容量要求的思考在有关低压电源系统SPD的选用标准中，对第一级SPD 要求采用IEC61543-1规定的Ⅰ级试验，而雷电流的分流基准采取防雷系统Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级水平的雷电总电流。
对此争论很大。
我就这个问题谈一些看法。
争论的焦点在于Ⅰ级试验的电流波形（10/350μs）的波尾长度较传统的试验电流波形（8/20μs）长得多，而且对避雷器/电涌保护器的放电电流要求较高压避雷器的电流（标称放电电流通常为5，10kA，8/20μs）大得多。
这两方面与国内外电力系统防雷和避雷器几十年运行经验不符，从概率上讲也低得惊人。
自然界是否有如此长的雷电流波形？分流到建筑物内的第一级SPD有几十kA之大吗？1 自然界是否有如此长的雷电流波形？众所周知，雷电流试验波形，并不是天上打下来的真正的那一次雷电流。
雷电活动有很大的分散性，因此任一种具体波形出现的概率几乎是零（微分概率）。
根据GB50057-94的附录（引自 IEC 1312-1），首次雷击电流的参量为：波形10/350μs，幅值Ⅰ对应一类、二类、三类防雷建筑为200、150、100 kA，电荷量对应为100、75、50库。
并注曰：因为全部电荷量Qs本质部分包含在首次雷击中，故所规定的值考虑合并了所有短时间雷击的电荷量。
这里Qs指雷闪中的电荷。
这就是说，10/350μs波形是考虑了一次雷闪的全部电荷，也就是多个单次雷电流的合并，因此显得波尾很长。
从单个雷电流的波尾长度（半峰值）看，大于200μs的概率＜5%，大于350μs的概率更小。
按国外雷电观测，70%的雷闪包括（沿同一先导通道）多次雷击（2-20次，平均3-4次），每次雷击一个主放电电流。
这个现象可称之为多重雷击，已为国外研究者注意，对金属氧化物避雷器在多次雷电流冲击下的特性进行了多年试验研究，因为有些避雷器的损坏用短波形得不到解释。
如果从雷闪电荷的统计特性看，利用IEC1312所附雷电流参数概率曲线，考虑10%为正极性，90%为负极性，查阅正、负两条雷闪电荷曲线，得到大于10、75、50库相应的累积概率为4.45%，10.25%（两种极性综合），说明多重雷击是有一定可能性的。
浅谈低压配电系统电涌保护器SPD的应用
据时 。 电压 开关 型 Ｓ Ｄ与 限压 型 Ｓ Ｄ之 间 的线路 长 Ｐ Ｐ
在 多级 Ｓ Ｄ配合 保 护 中 。 Ｐ 需要 特 别注 意各 级 Ｓ Ｄ的 Ｐ
能量 配合 使 和 采取 的退 耦措 施 。
２ １ Ｓ Ｄ 的能 量 配合 ． Ｐ
为 了设 备提 供最 佳 的保 护 ，既能 承受更 强 的电 流 又有 较小 的残 余 电压 ，通 常应用 多级 电涌保 护器
建 筑物在 电气设 备 由架空 线供 电 ，或 由埋 地 电
缆 引入 段短 于 １０ 的架 空 线供 电 ，当雷 电感应 电 ５ｍ 压 大于 ６ ０ Ｖ时且 雷 电 日每 年超 过 ２ ｄ ００ ５ ，应在 电源 进线 处装 设 Ｓ Ｄ。当雷 电感 应 电压在 ４ ０ Ｖ ６ ０ Ｖ Ｐ Ｏ ｏ ～ ００
是 否能 达到设 备耐 压 的承受 水 平 。 １ ２ １ Ｓ Ｄ 的通 流容 量 ． ． Ｐ 考虑 Ｓ Ｄ 的通 流量 时要 计 算分 流 系数 。雷 电击 Ｐ
中建 筑物 后 ，雷 电流 ５％沿 外 部 防 雷装 置 人 地 ， ０ 余
下 ５ ％可 按 平 均 分 配 的方 法 估 算 直 人 建 筑 物 的金 ０ 属 管 线 。按照 国标 ＧＢ ０ ５ — ４ ２ ０ ５ ０ ７ ９ （０ ０年 版 ） 的建 筑 物 的雷电流 分配 原则 来考 虑 。采 用规 范 附录六 的 附
的 特点 ， 般 安装在 Ｌ Ｚ Ａ 电压 限制型 Ｓ Ｄ是 比较 一 Ｐ Ｏ。 Ｐ 适 用于户 内 的 Ｌ Ｚ ＡＬ Ｚ 、Ｐ ２之 间的交 界处 。 Ｐ ０ 、Ｐ １ Ｌ Ｚ １ ２ 低压 配 电 系统 Ｓ Ｄ 的技 术 参数 ． Ｐ
．
２ 低 压 配 电 系统 Ｓ Ｄ 的 安装 Ｐ
基于波的传输理论对电涌保护器能量配合分析
研究与分析低压电器(20101№22)基于波的传输理论对电涌保护器能量配合分析王蕙莹，高金阁，李祥超(南京信息工程大学大气物理学院，江苏南京210044)摘要：运用波的传输理论，详细阐述了多级电源电涌保护器SPD的能量配合过程，并通过试验验证了波的传输理论的J l：确性，得到3点结论：波的传输理论不仅可以一一+……应用于高电压技术，而且对于低压配电系统中雷电流的传播分析依然适用；当两级之间=。
=_∑一，。
Z 嚣黧嬲黧鬈篙麓善蒜纛器三篙筹萎墨篓爹誓s PD的能量配合测试模型，2个限压璎s PD能量配合测试模型的限压效果更加理想；对：：：：：j：：二，：：’一于开关型SPD与限压型SPD的能量配合测试中，当冲击电压高于30．0kV时，后级出………。
现反向电流的原冈是放电管和压敏电阻都导通时测试电路中形成一个顺时针回路。
关键词：传输理论：电涌保护器；能量配合；退耦元件中图分类号：TM862文献标志码：A文章编号：1001-5531(2010)22-0013-05A na l ys i s on E ner gy C oor di nat i on of Sur ge Pr ot ect i on D e vi ceB as ed on W ave Tr ans por t at i on T heor y肌ⅣG H u i yi ng，G A O J i nge，L I X i ang chao(School of A t m os p her i c Phys i cs，N anj ing U ni ver s i t y of Sci ence and Technol ogy，N anj i ng210044，C hi na)A bst r a ct：Bas i ng on t he w av e t r an s por t ati on t heor y。
t he pr o cess of ene r gy coor di nat i on bet w e en m ul t i level l owvol t age SP D s W a s e x pou nd e d i n det ai l，an d t he cor r ect nes s of w a v e t r ansport at i on t heor y w a s pr ove d w i t h experi—m en t s．i t got t hr ee concl us i ons：f i r s t l y，w ave t r an spor t ati on t heor y W as appl i cabl e no t onl y t o hi gh vol t age t echnol o-gY，but al so t o analys i s on t he t r an s por t ati on of l i ght ni ng cur r ent i n l ow vol t age di st r i but ion sy st e m；se con dl y，w he nt he equi val ent i nd uct an ce W a s5．6t r H be t w een t he t w o coor d i nat e l evel s，t h e s pl i t r at i o W a s ab out0．84：0．16，a nd t he e ff e ct of vol t age r est r i ct i ng i n pow er—s w it ch t y ped S PDcoor d i nat e w i t h M O V t y ped S PD pe rf orm ed m u c h l esst h an M O V t y ped S PD coor di nat e w i t h t he sa m e t yped S PD；f i n al l y，w he n t he pow e r-sw i t ch t y ped S PD w e r e t e s t ed，i f t he i m pu l se vol t age W a s hi gher t han30．0kV，i t W a s t he cl ockw i se-ci r cui t form e d i n t he t est i ng ci rcui t w hi ch l e a—ded t he r ever s e cur r ent i n t he se con d l ev el．K e y w or ds：t r anspor t a t i on t h e ory；SPD；ene rgy c oor di nat i on；dec oupl ed de vi c e0引言能量配合的观点，并通过试验验证其正确性。
电涌保护器SPD在低压配电系统中的应用
电涌保护器SPD在低压配电系统中的应用在智能建筑越来越多的今天，建筑物中使用智能化设备、通信设备的数量及规模在不断扩大，而这些设备抗雷击电磁脉冲的能力较弱，受雷击电磁脉冲损害越来越严重。
现就在低压配电中装设电涌保护器及相关问题做些讨论。
标签：电涌保护器SPD；低压配电系统；应用1、电涌保护器的分类电涌保护器一般可由气体放电管、放电间隙、半导体放电管、氧化锌压敏电阻、齐纳二极管、滤波器和保险丝等元件组成。
从用途上可分三大类：电源防雷器、信号防雷器以及天线防雷器。
按端口形式和连接方式分为与保护电路并联连接的单口SPD及与保护电路串联连接的双口SPD，以及适用于电子系统的多口SPD。
按时用环境分为户内型及户外型等。
从工作原理上也可分三大类：电压开关型（VST）、限压型（VLT）和组合型。
（1）电压开关型SPD。
没有电涌出现时具有高阻抗，有浪涌电压时能立即转变为低阻抗的SPD。
通常采用放电间隙、充气放电管、闸流管（硅可控整流器）和三端双向可控硅开关元件。
这类SPD有时称为“短路型SPD”。
它的特点是放电能力强，但残压较高，一般安装在LPZ0与LPZ1的交界处。
（2）限压型SPD。
没有电涌时为高阻抗，但随着电涌电流和电压的上升，阻抗跟着连续变小。
通常采用的非线性元件是：压敏电阻、抑制二极管。
有时称这类SPD为“钳压型”。
它的特点是响应迅速，残压小，但放电电流较小，一般安装在建筑物内。
（3）组合型SPD。
由电压开关型元件和限压型元件组合而成。
其特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。
2、电涌保护器SPD的保护SPD保护器件的作用之一是发生工频续流时能够保护SPD不被损坏（内置脱扣器的后备保护），串联型SPD还起过载保护作用；作用之二是保护SPD端口到电源母线之间的线路，特别是SPD安装在配电箱（柜）之外时；作用之三是具有隔离功能，（通常SPD前端一般应安装保护器件，如熔断器，断路器等）电涌保护器（SPD）耐受的短路电流和与之连接的过电流保护器一起承受等于和大于安装处预期产生的最大短路电流。
浅析低压配电系统中的SPD
浅析低压配电系统中的SPD摘要：雷电过电压是低压配电系统中危害用电设备安全及系统正常运行的重要干扰源。
作为雷电防护装置体系中的重要组成部分，“SPD”已被广泛用于多个行业。
本文主要介绍了SPD的定义、分类、性能参数等基本知识。
关键词：雷电过电压低压配电系统SPD1.定义电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。
电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。
2.分类低压系统的过电压保护装置一般由各种保护器组成，目前低压系统过电压保护的非线性保护器很多，在文献[1-3]标准中均从设计（构成）上将用于低压配电系统的SPD分为：电压开关型SPD；限压型SPD（电压限制型）；组合型SPD(复合型）。
（1）开关型SPD(voltage switching type SPD）。
在没有过电压作用时呈现高阻抗，而在外加电涌电压达到一定阈值时，会突然变为很低的阻抗值，其V-I特性曲线不连续。
用作开关型SPD的器件主要有放电间隙和其他放电管（Gas Tube)。
（2）限压型SPD(voltage limiting type SPD）。
在没有过电压作用时呈现高阻抗，而其阻抗会随着外加冲击电流和电压的增大而逐渐减小，具有连续的V-I特性曲线。
用作限压型SPD的器件主要有：氧化锌压敏电阻（Varistor）、齐纳二极管和雪崩二极管等。
（3）组合型SPD(combination type SPD)。
一个SPD同时包含有开关型元件和限压型元件，并根据外加冲击电压的不同，会呈现出开关特性、限压特性、或同时具有开关和限压两种特性。
建筑物低压配电系统SPD设计浅析
等） ，Ｓ Ｐ Ｄ的 能 量 配 合 等 等 。 本文 将 从 以上 几 个 方 面 简 单 介 绍 建 筑 物 低 驻 配 电系 统 设 计 Ｓ Ｐ Ｄ ｉ 殳计 的 思
路。
一
ｕ ｗ为 ６ Ｋ Ｖ ，家用电器等 ｕ ｗ为 ２ ． ５ Ｋ ｖ ，其 他 设 备 的
Ｕ ｗ请 参 照 设 备 说 明 。
三、 Ｓ ＰＤ的 参 数 选 择 ＳＰ Ｄ 的安 装 位 置 １ ． 户 外 线 路 进 入 建 筑 物 处 ，即 Ｌ Ｐ Ｚ Ｏ Ａ或 Ｌ Ｐ Ｚ Ｏ Ｂ １ ．Ｓ Ｐ Ｄ参 数 中 与 ｕ ｗ相 关 的 参数 为 ｕ ， 一 、二 ： 类 防 雷 建 筑物 在 电源 引 入 的总 配 电箱 处 装 设 的 Ｓ Ｐ Ｄ ， 其 电 压保 护 水平 值 ｕ 。 应 小于 或 等 于 ２ ． ５ Ｋ Ｖ ，并 满 足 表１ 确定ｕ 的 要求 ：其 中 ， ＡＵ为 电 涌 保 护 器 两 端 引线 的感 应 电压 降 ，户 外 线 路 进 入 建 筑 物 处 可 按 １ ｋ Ｖ ／ ｍ计 算 ，在 其 后 的 可 按 △Ｕ ＝ ０ ． ２ ｕ ｐ计 算 。Ｌ为 被 保 护 设 备 距 电涌 保 护 器 的 距 离 沿 线 路 的 长度 ，Ｕ ｉ为 电涌 保 护 器 与 被 保 护 设 备 之 间 电路环 路 的感 应 过 电
二 、 配 电 系统 设 备 耐 冲 击 电压 额 定 值 Ｕ ｗ 建筑物 内 ２ ２ ０ ／ ３ ８ ０ Ｖ配 电系 统 ｌ ｝ 】 常 见设 备绝 缘 耐 冲 击 电压 额 定 值 ｕ ｗ的 要 求 如 下 ： 配 电 盘 等设 备
低压配电系统中SPD保护配合探讨
１ 低 压配电系统 Ｓ Ｐ Ｄ 保护 配合优 化设计 相关技术规范
在 实 际 低 压 配 电 系 统 防 雷 设 计 过 程 中， 应按照“ 预防为主 、 安全 第 一 ” 的 设 计 原 则。 目前 ， 在低 压 配 电系 统 中 采 用Ｓ Ｐ Ｄ 保 护 配 合优 化 设 计时 ， 主要 遵 循 以 下几 种 国 标 、 行标 。 （ １ ） Ⅸ 建筑 物 防雷 设 计 规范 ） ） （ ＧＢ ５ ０ ０ ５ ７ 一 ｌ ９ ９ ４ ） （ ２ ０ ０ ０ 、 ２ ０ １ ０ ） ， 习惯 简称Ｋ 防雷规 》 。 在 防
２ 低压配 电系统 中 Ｓ Ｐ Ｄ保护配合 布局 原
则
对 于一般建筑 而言 ， 如 果 建 筑 物 内 部
没 有设 置 专 用 屏 蔽 房 间 ， 则 推 荐 按 照 二 级 保护配置布局方案 ， 即 电源 线 路 从 户 外 到 建筑 物 内部 再 到 电气 设备 终 端 ， 总 共存 在 ３ 个防 雷 分 区 和２ 个 分 界面 。 此 时 应 在 第 一个 保护分 界 面（ Ｌ Ｐ Ｚ ０ 一 Ｌ Ｐ Ｚ １ ） 处 设 计安 装Ｓ Ｐ Ｄ１ （ 一级 保 护 配 置） ， 即 通 常 所 说 的 人 口级 Ｓ Ｐ Ｄｌ 保护装置 ， 应 布 设 安装 在低 压 配 电系 统 进 线 总 配 电柜 中 ； 在 第 二 个 保 护 分 界 面 （ Ｌ Ｐ Ｚ １ 一 Ｌ Ｐ Ｚ ２ ） 处 设 计安 装Ｓ Ｐ Ｄ２ （ 二级 保 护 配置） ， 通常布设在设备附近 。 对 于 庞 大 建 筑物、 电 气 线 路较 长 且 分支 线 路 较 多 时 ， 在 二级保护配置的基础 上， 应 在 线 路 中 间附 近适 当位 置 加 装一 个 中间级 Ｓ Ｐ Ｄ 保 护装 置 ， 即： 如 果 庞 大 建 筑 物其 内部 对 防 雷 有 特 殊 要求 ， 需 要设 置专 用 屏蔽 房 间 时 ， 则 电 源线 路 从 户 外 到 建 筑 物 内部 再 到 电 气 设 备 终 端， 总 共 存 在４ 个 防雷 分 区 和 ３ 个分界面。 此 时 应在 第 一 个 保护 分 界 面（ Ｌ ＰＺ０ －Ｌ Ｐｚ １ ） 处 设计安 装Ｓ Ｐ Ｄ１ 入 口级 保护装 置 ； 在第二 个保 护分 界面 （ Ｌ Ｐ Ｚ ｌ — Ｌ Ｐ Ｚ ２ ） 处设 计安 装Ｓ Ｐ Ｄ ２ 机 房 级保 护装 置 ， 通 常布 设在 机房 入 口处 的分 配 电柜 中 ； 在 第三个 保护分界 面（ Ｌ Ｐ Ｚ ２ 一 Ｌ Ｐ Ｚ ３ ） 处设 计安 装Ｓ Ｐ Ｄ ３ 设 备级 保 护装 置 ， 通 常布设在设备附近 。 技术特性参数方面， 第一级Ｓ ＰＤｌ 作为 低 压配 电 系 统 中 的 电 源 人 口处 防 雷 保 护 ， 应具备 低压保护水平和大通流容量 特性 ， 人 口级 ＳＰＤ１ 保 护 器 其 电压 保 护 水 平 应 在 ２． ５ ｋ Ｖ以下 ， 当然 该值越 低越 利 用Ｓ ＰＤ的 级 间保 护 配合 ， 如１ ． ５ ｋ Ｖ， 或更 低 的 １ ． ２ ｋ Ｖ， 其 保护 配 合 性 能 会 更 加 优 越 。 对 于 抗 扰 度 等 级不 确 定 的低 压 配 电系 统 而 言 ， 机 房 级 Ｓ ＰＤ２ 和设备级Ｓ ＰＤ３ 保 护 器 其 电压 保护 水 平 不宜 高 于 １ ． ５ ｋ Ｖ， 除 非 经 过 详 细 分 析 计 算或 试 验 证 明Ｓ Ｐ Ｄ保 护 器 实 际残 压能 满 足 设备耐压保护配合要求。 要根 据 建筑 物 内部 单 元 的 结 构 功 能 特 性 合 理 选 择 保 护 配 置 层级 ， 如 果 机 房 不 是 太 大且 各 设 备 均 处 于Ｓ Ｐ Ｄ ２ 保护范围内时， 则 可 以将 Ｓ Ｐ Ｄ３ 设 备 级 保 护 器 省去 ， 按 照 两 级 配 置方 案 进行 防 雷 设 计 ； 如 建筑 物 较 大 、 线 路 较 长 且 开 路分 支 较 多 时 ， 应 加 装 中 间 机 房级Ｓ Ｐ Ｄ ２ ， 组 成 三级 保护 配 置方 案 。 如 果 设 备 保 护 等 级 非 常 高 或 特殊 精 密 设 备 时 ， 还 结 合 应该 低 压 电气 电子信 息 设 备 系统 的 功 能特 性 ， 设 置四 级保 护 配 置 方 案 。 在 确 定 好Ｓ Ｐ Ｄ 保 护 配置 的 层级 和布 局 方 案后 ， 应认 真 校核 级 间 配合 所 需 的 保护 距 离是 否满 足 相关 规 范 要 求 ， 如 级 间配 合 距 离 不 满 足 要 求时 ， 应优化调整Ｓ Ｐ Ｄ 保护特性参数， 或 优 选辅 助 触 发 间 隙 或 插 入 解 祸 器 ， 以 提 高 保 护 系统 的 综 合 保护 性 能 。
基于实验室SPD级间能量配合的研究分析
Ｉ ■
基 于实 验室 Ｓ Ｐ Ｄ 级 问能 量配 合 的研 究 分析
刘丁齐 钟博 宏
（ 广 州市 防雷 设施 检测 所）
［ 摘 要］ 针 对两 级ｓ Ｐ Ｄ 之前 能量 配合 的要 求 ， 利用 实验 数 据分析 代 替５ ｍ长导 线取 得 良好 能量 配合 的 电感元 件 ， 通 过实验 分 析发 现 ， 当使 用 ５ “Ｈ的 电感 值 元 件时， 当充 电电压 达到 ２ （ ） ｋ Ｖ时 ， 二级Ｓ Ｐ Ｄ 的残 压高于 １ ． ５ ｋ Ｖ， 使用ｌ ０ Ｈ的 电感值元 件 时 ， 在 最大 为２ ０ ｋ Ｖ的实验 条件 下 ， 虽然 残压 能满 足要求 ， 但是两 级Ｓ Ｐ Ｄ的 电流 分 配量 越来 越接 近 ， 而２ ０ “Ｈ的 电感 值元 件 与５ ｍ长导线 的 电流分 配 比较为 接 近。 ［ 关键词］ 电感 ， 退耦 元件 ， 电流 分配 ， 残压， 能 量配 合 中图分类 号 ： Ｔ Ｍ８ ６ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ２ ９ — ０ ３ ６ ０ — ０ １
６ ０ ６ ５ ．
配到 的通 流最 大概 为９ ： １ ， 此时 ， 两 级ｓ Ｐ Ｄ 能起 到 良好 的能量 配合 ， 一 级Ｓ Ｐ Ｄ 负 责泄 放大 电流 ， 二级Ｓ Ｐ Ｄ 负责 限制 电压 ， 起到保 护设备 的作 用。 由于测 试系统 的 最大 测试 电压 仅 为２ ０ ｋ Ｖ， 因此无 法继 续增 大 测试 电压 ， 但 由表 可知 ， 两级 Ｓ Ｐ Ｄ 间 的电流 分配 比均 维持 在 比较稳 定 的状 态 。 对 于使 用５ Ｈ的电感 作为两 个 限压 型Ｓ Ｐ Ｄ 之 间的退耦 元件 时 ， 在５ ｋ Ｖ 时， 第 ‘ 级Ｓ Ｐ Ｄ ￣ Ｉ １ 第二级 Ｓ Ｐ Ｄ分配到 的通 流量 大概 为７ ． ７ ： ２ ． ３ ， 当冲 击 电压 持 续增 大， 能量 配合 效用 降低 ， ￣ ｑ ２ ０ ｋ ＶＨ ￣ ， 两级Ｓ Ｐ Ｄ的 比为６ ． ３ ： ３ ． ７ ， 此时 －ｆ ￣Ｓ Ｐ Ｄ的残
低压配电系统电源过电压保护器能量配合分析
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｓｕｒ ｅ Ｐｒ ｅ ｔｖ ｖｉｅ ｇ ｏｔ ｃ ｉ ｅ Ｄｅ ｃ ｓ； Ｓｕｒ ｅ Ｐｒ ｅ ｔｖ ｖ ｃ ｓ； Ｃｏ ｐｅ ａ ｉ ｎ ｇ ｏｔ ｃ ｉ ｅ Ｄｅ ｉｅ ｏ ｒ ｔｏ
随着我 国经 济建 设 的高速 发展 ， 计算 机 网络 、 监
Ｄ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ａ ｏ ｔ ｔ ｕ ｇ ｏ ｅ ｔ ｖ ｖ ｃ ｓ Ｃｏ ｐ ｒ ｔｏ ｓ ｕ ｓ ｏ ｂ ｕ ｈｅ Ｓ ｒ ｅ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｅ Ｄｅ ｉ ｅ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｉ ｈｅ Ｌｏ － ｌａ ｅ Ｄｉ ｔ ｉ ｕ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｗ・ Ｖｏ ｔ ｇ ｓ ｒ ｂ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ
较 慢 （ 般 为 ｌ Ｏ ｓ ，限压 元 件 的 响应 时 间 较 快 一 Ｏｎ ）
（ 一般 为 ２ ｎ ） ５ ｓ ，因此 ，如 何保 证在 侵入 波到 达 限压
型Ｓ Ｄ之前让放 电间隙动作 ； Ｐ 同样 ， 前后两级为限
文 章 编 号 ：１ ７ — ４ １ （ ０ ８ ２ ０ ６ — ３ ６ ３ ８ １ ２ ０ ）０ — ０ ０ ０
低 压 配 电 系统 电源 过 电压 保 护 器 能量 配合 分 析
邢 增 梓 ，侯 安校
（－海 南 省 气 象 技 术 装 备 中心 ，海 南 海 Ｅ ５ ０ ０ ；２ 海 南 省 防 雷 中 心 ，海 南 海 口 ５ ０ ０ ） １ ｌ ７２３ ． ７ ２ ３
２ Ｈａｎａ ｇｈｔ ｎ ｏ ｅ ｔｏ ｎｔｅ Ｈ ａｋｏｕ ５ ０２ ３） ． ｉ ｎ Ｌｉ ｎｉ ｇ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｃｅ ｒ ｉ ７ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｈ ｍｕ ｔ—ｅ ｅ Ｓ ｒ ｅ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｅ ｌｉｌ ｖ ｌ ｕ ｇ ｏ ｅ ｔｖ Ｄｅ ｉｅ （ ＰＤ ） ｏ ｔ ｅ ｌｃ ｒ ｎ ｃ ｙ ｔ ｍｓ ａ ｄ ｖｃ ｓ Ｓ ｎ ｈ ｅｅ ｔｏ ｉ ｓ ｓ ｅ ｎ ｅ ｕ ｐ ｎ ｏ ｌ ｈ ｎ ｎ ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ，ｔ ｅ Ｓ Ｄｓｏ ｌ ｙ ｍｅ ｔｎ ｅ ｔ ｉ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｒ ｈ ＰＤｓ ｑ ｉ ｍｅ ｔｆ ｒ ｉ ｔ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｔ ｇ ｏ ｈ Ｐ ｎ ｙ ｂ ｅ ｉ ｇ ｃ ｒ ａ ｎ ｃ ｎ ｉｉ ｓ ｔ ｎ ｕ ｅ ｔ ｅ Ｓ ｏ ｌ ｖ ｌ ｙ ｌ ｖ ｌｗｏ ｋ ｎ ｅ ｈ ｉ ｈ ｎ ｎ ｔ ｒ ｓ Ｔｈ ｅ ｓｎ ｉ ｈ ｖ ｓ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌａ ａ ｙ ｉ ｆ ｅ ｅ ｅ ｅ ｒ ｉ ｇ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｌ ｔ ｉ ｇ ｓ ａ ｔ ｅ ｔ ｘ ｕ ｉ ｇ ｌ ｔ ｗａ ｅ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｂ ｇ ｇ ｔ ｅ Ｓ Ｄ ｅ ｔｎ ｓ ｕ Ｐ ｇ ｏ ｎ ｉ ｇ ｌ ｅ ｗｉｈ ｔ ｅ ｌ ｎ ｔ ｆ ｔ ｅ ｒ ｌ ｔ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ＰＤ ｈ Ｐ ｓ ｔｉ ｇ ，ｐ ｔ Ｓ Ｄ ｒ ｕ ｄ ｎ ｉ ｔ ｈ ｅ ｇ ｈ ｏ ｈ ｅ ａ ｉ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｎ ｏ
低压配电系统中SPD保护配合探讨
134科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N动力与电气工程电力是国家的能源基础产业,随着经济的发展和社会的进步,电力发展的规模越来越大,同时电力企业也是能源消耗大户,主要燃烧原料即是煤炭,我国开采的煤炭中一半以上都直接进行燃烧用于发电和室内采暖。
据统计,仅2008年,我国发电原煤量就超过14亿吨,二氧化硫排放量达2321.2万吨,占全国排放量的半数以上;氮氧化物总量800万吨以上[1,2]。
电力行业高消耗、高污染的特点造成该行业的过快增长阻碍着节能减排工作深入推进。
本文通过对元宝山发电有限责任公司的运行现状进行分析,提出一些具体节能措施,为国内同类型电厂挖潜降耗提供借鉴。
元宝山发电有限责任公司是东北电网骨干火力发电厂之一,目前拥有装机容量2100M W 。
#1、#2机组装机容量分别为300MW、600MW,目前已经运行近30年,接近机组设计使用寿命;#3、#4机组装机容量600MW,由于长时间运行,煤质差、管理粗放等因素影响,机组各项能耗指标与国内同类型机组相比差距较大。
根据公司的实际情况,提出相应节能降耗措施,主要有加强制度建设与管理以及新技术的引进及应用等方面进行节能降耗。
1 规范节能管理体系与制度1.1加强领导、落实责任为确定节能工作顺利进行,成立节能领导组织,根据节能工作需要及时制定和修订节能管理制度、规定,并将各项能耗指标分解,逐级下达有关部门、班组,并定期检查执行情况。
定期召开节能降耗例会,汇报节能效果以及存在的问题,总结交流节能工作经验,并提出改进措施,有针对性指导节能经济运行工作。
1.2健全节能管理制度为了促进节能管理工作规范化,需指定相应管理制度,元宝山发电有限责任公司根据自身情况制定《节能考核管理考核办法》《锅炉燃油考核与奖励办法》等管理制度。
为全面提高指标的经济性,有效降低供电煤耗,减少燃煤消耗,完善了《入厂煤验收管理办法》,同时为了将激励机制引入节能管理中,制定《运行小指标竞赛考核办法》管理制度,对在节能降耗工作中作出贡献的部门或个人给予奖励。
低压配电系统SPD多级保护措施
低压配电系统SPD多级保护措施摘要：对低压配电系统中浪涌保护器两端电压、前后级的有效距离进行计算分析,阐明浪涌保护器正确安装与否决定防雷结果成败。
由此,提出根据理论和实际相结合改进安装方法并给出前后级合理搭配依据和方法。
关键词：低压配电；浪涌保护器；线间压降；等电位连接；探讨引言平时我们都很重视综合防雷方案合理性、科学性,注重防雷器材质量安全,可是往往没有把好现场施工质量,因为现场情况千变万化,难以按技术规范标准上的理论去控制质量。
这里通过相关计算分析低压配电系统中浪涌保护器(以下简称SPD)不正确安装所存在安全隐患,并结合实际提出技术改良措施并给出前后级合理搭配依据和方法。
1 SPD引线方法1.1 SPD两端的电压分析如设备前安装相应SPD,则设备AB点之间压降UAB=UP+UL1+ UL2其中:UP为SPD电压保护水平,UL1为上连接导线的压降,UL2为下接地线压降。
假设是一个第二类建筑物,从室外引入水管、电力线、信息线。
电力线为TN-C-N,在入口界面装设3片SPD,L1+L2=1m,1m长的多股铜导线其电感约为1uH,UP=4KV,线路无屏蔽。
根据GB50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》(以下简称GB50057)第6.4.7条计算UAB=UP+L*di/dt=4+8.4×1=12.4KV。
GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(以下简称GB50343)规定:SPD连接导线应平直且长度不宜大于0.5m,那么取L1+L2=0.5m时,UAB=8.2KV。
显然,UAB电压过高就失去对设备保护作用。
SPD引线是影响设备两端电压的一个重要因子,所以GB50057要求:为使电涌电压足够低,SPD两端的引线应做到最短。
做到这点是SPD安装的重要环节。
1.2改进引线方法常规SPD引线做法:配电系统接地干线连接到接地排,然后从接地排连接线到SPD接地端,设备外壳接地直接利用接地排或PE线接地。
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科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision 科技视界0引言在建筑物的防雷系统中,防雷电电涌入侵是整个防雷工程的重要组成部分,GB50057-2010对各类防雷建筑物的低压配电线路装设电涌保护器(SPD )进行规定,并给出各级SPD 之间的安装要求[1],GB /T18802.12-2006规定多级SPD 之间的配合原则[2],然而,规范中未给出多级SPD 级间配合可操作的方法。
本文通各种配合方案进行分析,提出对多级SPD 的选型与安装优选方案。
1电涌保护器的配合目的配电线路SPD 能量配合的目的,是利用SPD 的泄流和限压作用,把出现在配电线路上的任何地点的任何波形和幅度的过电流安全引入大地,把电压限制在绝缘所能承受的范围内[3],对所有的浪涌过电压、过电流,多级SPD 保护系统中任何一个SPD 所耗散的能量不超出其耐受能力,就实现了级间能量的配合。
2多级电涌保护器的级间配合2.1基于静态伏安特性的配合根据行波理论,电流波或电压波在线路中传播速度为:v =1L 0C 0√(1)式中:L 0表示导线以大地为回路的每米电感值C 0表示导线每米对地的电容值在低压配电系统的多级防护中,第一级采用电压开关型SPD (如放电间隙)泄放大的雷电流,第二级采用限压型SPD (如金属氧化物非线性电阻器MOV ,以下用MOV 表示压敏电阻),将电压限制在较低的范围之内,这是一种较常用的多级保护模式,如图1所示。
由于MOV 的响应时间较快,一般为25ns 左右[4],而放电间隙的响应时间约为100ns [4],为了保证第一级保护比第二级保护先动作,以泄放大的电涌电流,应该保证的是在电涌到达MOV 之前让放电间隙动作。
如雷电波沿着电力电缆侵入,首先到达放电间隙,由于放电间隙有响应时延,雷电波继续向前行进,以交联聚乙烯电力电缆为例,雷电波传播速度为v =1.75×108m /s ,那么,在上下级SPD 响应的时间差T =(100-25)ns 内向前行进的距离S 可以计算出来。
s =vt =1.75×108×75=13.13m图1常用的二级SPD 配合示意图即上下级保护器件之间的距离大于13.13m ,就能够保证前级先动作,考虑器件实际响应误差,取15m ,从而达到SPD 之间的配合。
如果前后两级保护均为MOV ,响应时间均为25ns ,但考虑到前后级MOV 的引线长度的不同,启动电压的不同以及响应时间上的分散性等情况,响应时间的差值假定为30ns ,那么,为了保证前级先动作,则两级保护间的距离应为:s =vt =1.75×108×30=5.25m由上计算可知,电压开关型SPD 与限压型SPD 之间的线路长度不小于13.13m ,限压型之间的线路长度不小于5.25m ,达到SPD 之间的配合。
3.2利用线路分布阻抗或退耦元件的配合当SPD 间没有足够距离时,如为电缆线路,可采用增加电缆长度实现配合,也可以利用退耦器来达到级间配合的目的,退耦元件一般采用有足够耐电涌能力的电感或电阻元件,电阻元件常用于信息系统(不作讨论)。
电感作为退耦元件,须考虑电流波形,即di /dt 。
图2是两级SPD 利用退耦器相配合的例子。
图中SPD1和SPD2都是限压型电涌保护器,也可以是SPD1采用电压开关型,SPD2采用限压型。
若SPD1、SPD2的导通电压分别是U n1和U n2,则所选用的元件应当满足U n2<U n1。
由于退耦元件的加入,当入侵冲击波加在1-2低压配电系统中多级SPD 的能量配合的探讨王江(贵阳市建筑设计院有限公司,贵州贵阳550081)【摘要】低压配电系统中,常采用多级SPD 释放电涌能量,以保护用电设备因雷电过电压、操作过电压及暂态过电压而绝缘损坏。
本文基于行波理论分析各级SPD 的关系,对各种能量配合方案进行分析,对工程实际具有重要指导意义。
【关键词】浪涌保护器;能量配合;行波理论;退耦器Discussion on Energy Coordination of Multilevel SPD in Low Voltage Power Distribution SystemWANG Jiang(Guiyang Architectural Design Institute Co.,Ltd.,Guiyang 550081,China )【Abstract 】In low -voltage power distribution system ,often adopts multi -stage SPD release surge energy ,to protect the Insulation of equipment damage from lightning ,switching over -voltage and temporary over -voltage.Based on traveling wave theory ,the paper analyzes the relationship between multi -stage SPD ,and the analysis of various kinds of energy cooperation schemes ,which has important guiding significance for engineering practice.【Key words 】Surge Protective Device ;Energy cooperation ;Traveling wave theory ;Decouplingdevice5科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界端子上时,第一级先导通或第二级先导通都是可能的,这就需要采取能量配合的措施。
第一级与第二级的导通顺序取决于下列因数:(1)入侵冲击波的波形,主要是电流波前的升速———di/dt;(2)非线性元件SPD1和SPD2的导通电压U n1和U n2的相对大小;(3)隔离阻抗Z n的性质是电阻R s还是电感L s,以及它们的大小。
图2两级SPD间加退藕元件实现配合示意图由于通常情况下,入侵电流一开始的上升速度相当快,条件L s(d i/d t)+U u2≥U n1(2)常常是能够满足的,于是第一级先导通。
若第一级导通时的限制电压为U res,则以后随着入侵冲击电流的升速的下降,当条件U res≥L s(d i/d t)+U n2(3)得到满足时,第二级才导通。
第二级导通后,将输出端的电压,抑制在一个较低的水平上。
当第一级为电压开关型SPD、第二级为限压型SPD时,退耦器电感值可用下式校验:L s≥U f-U2di/d t(4)其中:U f—气体间隙的陡波最大击穿电压,kV;U2—取限压型SPD残压或电网额定相电压峰值,kV;d i/d t—雷电流陡度,一般可取0.1kA/μs;L s—退耦器电感值,μH。
由式(8)可见,电感与雷电流陡度有关,电流陡度越小电感值越大。
实际线路上电流陡度变化很大,所以退耦器电感不是一个确定的值。
3.3采用触发型SPD触发型SPD的采用电子触发电路实现后续SPD通过电涌电流不超过其耐受能力,无须验证级间能量配合。
4电涌保护器之间的配合方案4.1配合方案Ⅰ所有的SPD均采用相同的残压U res,并都具有连续不断的伏安特性。
各级SPD和被保护设备的配合正常时由它们的线路阻抗来完成,如图3所示。
图3多级限压型SPD保护配合4.2配合方案Ⅱ各级SPD的残压是递增的,从第一级SPD到最后一级SPD逐级升高,且各级都有连续不断的伏安特性的元件(限压型SPD),残压逐级上高可以更好的保证上一级SPD先于后级动作[5],但是最后一级残压不应大于设备绝缘耐受电压,如图4所示:图4残压U res递增的多级限压型SPD保护配合4.3配合方案Ⅲ第一级SPD为电压开关型(如放电间隙,气体放电管),其后的SPD为限压型(如压敏电阻),此方案中,第一级SPD主要泄防电涌电流,后续SPD为限电涌电压,具备理想的保护效果,应用较普遍[6]示:图5与限压型SPD保护配合4.4配合方案Ⅳ将两级SPD组合在一个装置内形成一个四端SPD,在装置内部两级SPD之间用串接阻抗或滤波器进行配合,如图6所示。
图6双端口SPD保护配合该配合起到了向下级传递最小能量的作用,使输出到下一级SPD或设备的剩余威胁最小。
另外,SPD与被保护设备间的配合,主要是与被保护设备的特性和抗冲击性进行配合。
5结束语(1)能量配合的目的是使SPD电压保护水平小于被保护设备绝缘耐冲击电压要求,满足低压设备绝缘配合要求。
(2)通长情况下,电压开关型SPD与限压型SPD之间距离大于15m时,限压型SPD之间距离大于6m时,可实现上下级能量配合。
(3)上下级SPD之间距离不满足距离要求时,可采用增设退藕电感实现配合,其电感量由第一级SPD击穿电压、后一级SPD残压与电涌电流波决定。
(4)给出低压配电系统中常见的几种SPD能量配合方案,方案Ⅲ保护效果更为理想,对于(下转第9页) 6科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision 科技视界(上接第6页)采用何种方案,根据工程实际及仿真试验加以验证。
【参考文献】[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010.北京.中国计划出版社,2010.[2]《低压配电系统的电涌保护器(SPD )第12部分:选择和使用导则》GB /T18802.12-2006,北京.中国标准出版社,2006.[3]姜辉,刘全桢,刘宝全,高鑫,毕晓蕾,高剑.低压配电系统电涌保护器能量配合研究.电磁避雷器[J ].2013(3):137-143.[4]林世祺,郑键雄,罗志勇,谢宝永.建筑物低压配电系统电涌保护器能量配合分析.价值工程[J ].2015(21):144-146.[5]吴劲夫.电涌保护器几件能量配合设计,煤炭技术[J ].2012,31(9):41-43.[6]梅卫群,江燕如.《建筑防雷工程与设计》北京.气象出版社.2008.进式的推动力,逐渐令少年儿童体会到阅读的快乐,将快乐阅读变成一种自发的学习形式。
3.2.2案例二:特长汇演少儿时期是培养孩子们树立人生自信心的关键时期,孩子们缺乏自信将直接影响到他们未来的成才。
每年的阅读与文化交流活动开封市图书馆都会举办诸如“梦想?交流”为主题的才艺表演,让孩子通过登台亮相展示自己,树立信心,有效增加利用图书馆的亲和力,参加表演的孩子都是从全市的各个小学中海选出来的,有合唱、舞蹈、话剧、诵读、英语串烧、英文小话剧、古筝独奏、武术、电子琴、拉丁舞、街舞、手语等。