安装工作中影响SPD效果的因素

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摘要：摘要： SPD的安装工作不到位，使得SPD的效果得不到设计要求，每年有不少设备因为SPD限压水平不够或没来不及动作而损坏，因此SPD的选型和安装问题必须引起我们足够的注意。电涌保护器(SPD)是用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元

　　摘要： SPD的安装工作不到位，使得SPD的效果得不到设计要求，每年有不少设备因为SPD限压水平不够或没来不及动作而损坏，因此SPD的选型和安装问题必须引起我们足够的注意。电涌保护器(SPD)是用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元件，这是GB50057规范的定义。电涌保护器工作原理是通过引流方式，把因雷电流或操作过电压而产生的电涌电流、冲击电压，泄入大地，使过电压限制在一定水平上，从而保护其后面的电气设备。然而，一个电源系统安装了一个或多个性能良好的SPD并不意味着整个电源系统就拥有了良好的保护性能。

　　关键司：开关型电源 SPD;限压型电源SPD;后备保护

　　引言

　　从多年的防雷实践来看，浪涌保护器(SPD)的连接导线的长度、线径的大小、SPD的配合、后备保护元件的选择等因素都可能影SPD的保护效果。涉及到诸如SPD两端连接导线总长度是否需要满足GB50343规定：“浪涌保护器连接导线应平直，其总长度不宜大于0.5m”极限长度等问题，在这进行探讨。

　　一、SPD连接线的长度

　　我们拿住宅小区的单元计量箱来研究，它的等值电路图如图1所示：UZ = L1 dI/dt + Us+ L2 dI/dt+ Up+ L3 dI/dt 式中，Us为断路器或熔断器上的电压降，因Us值很小可忽略; L1、L2和 L3分别代表节点 A 与SPD 接地端B之间3个分段连接线的电感; 令L1 + L2 + L3= L，L代表了AB段连接线的总电感值。UP—电涌保护器的电压保护水平，假设UP为2.5kV，L1=0.5m、L2=0.5m、L3=1m。据GB/T 21431-2008《建筑物防雷装置检测技术规范》第5.8.1.2.1款规定：“?U为SPD两端引线上产生的电压，一般取1kV/m(8/20μs 50kA时)。”上式可以简化为UZ=2.5+0.5+0.5+1=4.5(kv)。根据GB50343-2010表6.4.4，小区单元计量箱为配电系统，属Ⅲ类防雷设备，耐压水平为 4 kV，则负载并未有效得到上游 SPD 的防过电压保护，存在防雷隐患。解决的办法就是缩短L的总长度。这在防雷规范上也是有要求的，如：GB50343规定：“浪涌保护器连接导线应平直，其总长度不宜大于0.5m”。实际工作中由于SPD安装位置和接线的原因，SPD连接线总长L有时很难达到规范的要求。在这些情况下，我们可以运用一些特别的办法“缩短”SPD接线总长度。第一、缩短L1的长度，SPD安装位置选择靠近电源母线，尽可能缩短L1的长度。第二、缩短L2 的长度，把断路器或熔断器和SPD实现上下紧挨着安装，这样L2 的长度只有几厘米。第三、缩短 L3 的长度，先从等电位引线接至SPD的接地端子上，再从SPD的接地端子上引至配电箱的接地汇流排上，从而实现接地凯文式接线方式，把L3缩短为零。通过这三种措施可控制总长度不宜大于0.5m的要求。

　　二、SPD后备保护元件的选择

　　据GB50057-94(2000)图6.4.5-1～4和GB50601-2010图D.0.5-1～D.0.5-5，将SPD的过电流保护器规定为“保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器”。笔者认为剩余电流保护器价格高，而熔丝和断路器完全可以满足SPD的过电流保护，选择熔丝和断路器也应根据SPD类型区别选择。

　　(1) 开关型电源 SPD。为了防其在雷电高压冲击时，产生负载电压的工频后续持续电流，导致配电系统整体断电，故在开关型电源SPD上串联断路器保护装置。一旦雷击时发生工频续流出现，则断路器就会动作，使电源SPD快速与电力线路实现分断，杜绝和减少开关型电源SPD续流引起用户非法断电事故发生。

　　(2)限压型电源SPD( 多数是压敏电阻) 。属于易老化类热击穿产品。频繁的雷电及过电压可能造成其内部工频泄漏电流的逐步增大，最终发生热击穿现象。为减少故障，限压型电源SPD上串联熔丝装置。

　　(3) 保护装置整定值的选择

　　GB16895.22-2004应当根据电涌保护器(SPD)产品手册中推荐的过电流保护器的最大额定值选择。国内某公司使用手册中推荐的保护装置整定值规格如下：第一级SPD为限压型50kA，8/20，断路器为63A;第二级SPD为限压型40kA，8/20，熔丝为32A;第三级SPD为限压型10kA，8/20，熔丝为16A。

　　三、多级SPD的配合是个复杂问题

　　GB50601-2010第10.1.2规定：

　　1 当低压配电系统中安装的第一级SPD与被保护设备之间关系无法满足下列条件时，应在靠近被保护设备的分配电柜或设备前端安装第二级SPD：

　　1)第一级SPD的有效电压保护水平低于设备的耐过电压额定值时。

　　2)第一级SPD与被保护设备之间的线路长度小于10m时。

　　3)在建筑物内部不存在雷击放电或内部干扰源产生的电磁场干扰时。

　　2 第二級SPD无法满足本条第1款的条件时，应安装第三级SPD。

　　从上述规定中可以看出：安装几级SPD，关键要看安装了SPD后所得到的电压保护水平是否能满足其后面的被保护设备的耐冲击过电压额定值的要求。如果满足不了，也就保护不了需被保护的设备。

　　GB16895.22-2004的534.2.3.6规定：“电涌保护器(SPD)之间的配合：根据IEC61312-3和61643-12，应当考虑电气装置中电涌保护器(SPD)之间必需的配合。电涌保护器(SPD)的制造厂应在其文件中提供充分的关于电涌保护器(SPD)之间配合的资料。”

　　结合大量的工程实践，许多制造厂或供应商就推出了所谓的“三级保护”的概念。即：在电子设备的低压配电线路上，由建筑物的进线处开始，共需安装三级SPD，使末端设备处的电压保护水平能满足其耐冲击过电压额定值的要求。当然，这一观点不无道理，但也不完全正确。实际上，在许多情况下，只需在建筑物的进线处和末端设备处各安装一级SPD就能满足要求了。

　　四、结束语

　　SPD的安装虽然是个老生常谈的问题，但是每年还是有不少设备因为SPD限压水平不够或没来不及动作而损坏，因此SPD的选型和安装问题必须引起我们足够的注意。这也促使我们从事防雷工作的人员通过不断的学习，提高防雷技术水平，尽最大的努力保障防雷工程质量。

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