防雷知識(shí)系列（六）-SPD常規(guī)安裝要求
作者: www.tj-spd.cn 時(shí)間: 2007-11-30
本文章共3711字，


來(lái)源：防雷中國(guó)　

SPD在低壓系統(tǒng)中的選擇，安裝位置及其所提供的保護(hù)可用圖1表示

對(duì)于固定式SPD，常規(guī)安裝應(yīng)遵循下述步驟：

1）確定放電電流路徑

2）標(biāo)記在設(shè)備終端引起的額外電壓降的導(dǎo)線，見(jiàn)圖2.1和2.2。
說(shuō)明：在圖2中， Ures是Ⅰ、Ⅱ類(lèi)SPD的殘壓或更一般地說(shuō)是限制電壓。

3）為避免不必要的感應(yīng)回路，應(yīng)標(biāo)記每一設(shè)備的 PE導(dǎo)體，圖2.3、2.4和3。
說(shuō)明：如果不可能進(jìn)行單一接地則需要兩個(gè)SPD(如圖2.4所示)。

4）設(shè)備與SPD之間建立等電位連接。

5）要進(jìn)行多級(jí)SPD的能量協(xié)調(diào)

為了限制安裝后的保護(hù)部分和不受保護(hù)的設(shè)備部分之間感應(yīng)耦合，需進(jìn)行一定測(cè)量。通過(guò)感應(yīng)源與犧牲電路的分離、回路角度的選擇和閉合回路區(qū)域的限制能降低互感，見(jiàn)圖2。

當(dāng)載流分量導(dǎo)線是閉合回路的一部分時(shí)，由于此導(dǎo)線接近電路而使回路和感應(yīng)電壓而減少。見(jiàn)圖3。

一般來(lái)說(shuō)，將被保護(hù)導(dǎo)線和沒(méi)被保護(hù)的導(dǎo)線分開(kāi)比較好，而且，應(yīng)該與接地線分開(kāi)。同時(shí)，為了避免動(dòng)力電纜和通信電纜之間的瞬態(tài)正交耦合，應(yīng)該進(jìn)行必要的測(cè)量。

與防護(hù)距離有關(guān)的振蕩效應(yīng)

當(dāng) SPD1用來(lái)保護(hù)設(shè)備或安裝在輸入口配電盤(pán)上卻不能對(duì)某些設(shè)備提供足夠的保護(hù)時(shí)， SPD2的安裝位置應(yīng)該盡可能地靠近被保護(hù)的設(shè)備。如果距離太遠(yuǎn)，可能會(huì)在終端設(shè)備上產(chǎn)生2倍于 Up甚至更高的振蕩電壓，盡管對(duì)設(shè)備使用了 SPD保護(hù)，但這個(gè)振蕩電壓仍會(huì)使 設(shè)備發(fā)生損壞。合理的距離（又稱(chēng)防護(hù)距離）與 SPD類(lèi)型、系統(tǒng)類(lèi)型、進(jìn)入的浪涌源的陡度和波形及相連的負(fù)載有關(guān)。特別是在設(shè)備相當(dāng)于高阻負(fù)載或設(shè)備內(nèi)部發(fā)生脫離可能出現(xiàn)電壓倍增。為了解釋此現(xiàn)象，圖(四)給出了這類(lèi)情況下出現(xiàn)電壓倍增的一個(gè)例子。

一般認(rèn)為距離小于10米時(shí)不會(huì)產(chǎn)生振蕩，圖4說(shuō)明即使距離為10米，也有可能產(chǎn)生電壓倍增，但只有負(fù)載為純電容時(shí)才有可能發(fā)生。有時(shí)設(shè)備有內(nèi)部保護(hù)元件（如壓敏電阻），即使距離較遠(yuǎn)，振蕩也會(huì)顯著減少。此時(shí)應(yīng)注意SPD與設(shè)備內(nèi)部保護(hù)元件的協(xié)調(diào)。

說(shuō)明：一般來(lái)說(shuō)，僅在靠近被保護(hù)設(shè)備處安裝一個(gè) SPD是不夠的。由于電磁兼容原因（為避免浪涌電壓產(chǎn)生的電磁干擾，最好在入口處進(jìn)行分流）和為了對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)（避免導(dǎo)線之間的閃絡(luò)），最好在設(shè)備的入口處安裝 SPD。如果設(shè)備不在入口處安裝的 SPD的保護(hù)范圍內(nèi)，有必要在靠近設(shè)備處另行安裝一個(gè)SPD，此時(shí)也應(yīng)考慮其協(xié)調(diào)性。

說(shuō)明：這種現(xiàn)象可以通過(guò)由與浪涌頻率和導(dǎo)線長(zhǎng)度相關(guān)的振蕩和行波來(lái)解釋。

連接線長(zhǎng)度的影響

為獲得最佳過(guò)壓保護(hù)應(yīng)使SPD的連接導(dǎo)線盡可能短。如導(dǎo)線太長(zhǎng)將引起SPD電壓降，為提供有效的保護(hù)有必要降低安裝于此的 SPD的保護(hù)等級(jí)。轉(zhuǎn)移至設(shè)備的殘壓為由 SPD上和導(dǎo)線上感應(yīng)電壓的總和。這兩種電壓不一定同時(shí)達(dá)到峰值。出于實(shí)用的目的，一般情況下，它們可以相加。圖(五)說(shuō)明連接線的感應(yīng)如何導(dǎo)致SPD殘壓的增加。

一般假設(shè)導(dǎo)線感抗為1μH／m。當(dāng)脈沖陡度為1kA／μs，導(dǎo)線上感應(yīng)電壓降接近1kV／m，而且，如果 di／dt陡度更大時(shí)，感應(yīng)電壓值將增加。在可能情況下，當(dāng)這種感抗的影響被認(rèn)為是由于環(huán)路的分離而顯著減小時(shí)，圖(六),最好選用方案c)；當(dāng)方案c)不能采用時(shí)，則采用方案d)，盡可能避免采用方案a)。

注意：如果回流線與進(jìn)線是通過(guò)緊湊接線方式磁耦合，感抗將減小。

當(dāng)建筑物進(jìn)線處浪涌電壓較低時(shí)，在靠近進(jìn)線處安裝一個(gè)SPD便行。但在某些特殊情況下，例如安裝了非常敏感的設(shè)備（電子設(shè)備，計(jì)算機(jī)）或這些需要保護(hù)的設(shè)備離安裝在入口處的 SPD太遠(yuǎn)、在建筑物內(nèi)由于雷電放電和內(nèi)部干擾源而產(chǎn)生電磁場(chǎng)時(shí)，有必要在靠近被保護(hù)設(shè)備處或設(shè)備內(nèi)部安裝附加的SPD。

電源系統(tǒng)和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)入防護(hù)區(qū)時(shí)，應(yīng)彼此靠近并連接在同一金屬物上，實(shí)現(xiàn)等電位連接，這一點(diǎn)對(duì)由非屏蔽金屬（如木材、磚混結(jié)構(gòu)）建筑物尤為重要。

要考慮系統(tǒng)中多數(shù)被保護(hù)的電子敏感設(shè)備的耐壓水平。對(duì)安裝在設(shè)備最近處的 SPD，必須使其UP值至少低于設(shè)備耐壓值的20％。假定安裝在進(jìn)線處的SPD在保護(hù)范圍內(nèi)，如果進(jìn)線處的 SPD的 UPl乘以一個(gè)過(guò)壓因子后低于UP2，那么，只能使用進(jìn)線處的SPD。（見(jiàn)圖7）

說(shuō)明：用戶應(yīng)注意設(shè)備的抗擾性可按IEC6l000-4-5標(biāo)準(zhǔn)，用混合波發(fā)生器進(jìn)行試驗(yàn)得出。在這種情況下，低阻抗設(shè)備的抗擾性不只是根據(jù)耐壓UW來(lái)定義，且部分浪涌電流通過(guò)設(shè)備分流，需設(shè)計(jì)一合理的協(xié)調(diào)。

在建筑物內(nèi)部當(dāng)可能出現(xiàn)一些高能量的開(kāi)關(guān)浪涌（投切過(guò)電壓）時(shí)，此時(shí)需安裝附加SPD。

SPD應(yīng)具備的功能和附加要求

1．SPD的基本功能
對(duì)于正常工作狀態(tài)下的低壓系統(tǒng)，安裝后的SPD不應(yīng)對(duì)系統(tǒng)和系統(tǒng)裝置內(nèi)的設(shè)備工作特性有明顯的影響。

對(duì)于出現(xiàn)浪涌等非正常工作狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，SPD應(yīng)及時(shí)對(duì)浪涌作出反應(yīng)，通過(guò)SPD能限制瞬態(tài)過(guò)電壓和分走電涌電流的特性，將過(guò)電壓降到IEC60664-1規(guī)定的各類(lèi)別位置設(shè)備耐沖擊過(guò)電壓額定值以下。

對(duì)于經(jīng)歷了非正常狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，即經(jīng)過(guò)浪涌后恢復(fù)正常狀態(tài)的SPD，應(yīng)恢復(fù)其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續(xù)流。

2．使用SPD的附加要求

1)對(duì)直接接觸進(jìn)行保護(hù)。 SPD應(yīng)以這種方式安裝：安裝在不可接觸的范圍內(nèi)或?qū)χ苯咏佑|采取保護(hù)（如安置隔離設(shè)備）。

2)發(fā)生 SPD失效事件的安全性。當(dāng)浪涌電壓超過(guò)設(shè)計(jì)的最大承受能力和放電電流容量時(shí)， SPD可能會(huì)失效或被損壞。 SPD的失效模式大致分為開(kāi)路和短路兩種方式。

處于開(kāi)路模式時(shí)，被保護(hù)設(shè)備將不再受保護(hù)。這時(shí)，因?yàn)閷?duì)系統(tǒng)本身幾乎不會(huì)產(chǎn)生影響，很難發(fā)現(xiàn) SPD己失效。為了保證在下一浪涌到來(lái)之前，能將失效的SPD替換掉，必須要求SPD具備指示失效的功能。

處于短路模式時(shí)，系統(tǒng)出于 SPD的失效而受到嚴(yán)重影響。短路電流由配電系統(tǒng)流向失效的 SPD。因?yàn)槭У?SPD通常并未完全短路且有一定阻抗，在開(kāi)路前將產(chǎn)生熱能引起燃燒。在這種情況下，被保護(hù)系統(tǒng)沒(méi)有合適的器件使其與失效的SPD發(fā)生脫離，此時(shí)，對(duì)處于短路失效模式的SPD要求安裝一個(gè)合適的脫離裝置。（斷路器）


SPD的選擇步驟

說(shuō)明如下：

A：Uc、UT和Ic

關(guān)于Uc在不同供電系統(tǒng)中的取值已在本文中說(shuō)明。UT是SPD能承受的短時(shí)過(guò)電壓值，在理論上是一直線。但在實(shí)際中常因一些值（電源頻率、直流過(guò)壓）可能隨時(shí)間變化，使得在一定的時(shí)間間隔內(nèi)（一般在0.05秒到10秒間），會(huì)超過(guò)最大連續(xù)工作電壓Uc，因此選用UT值應(yīng)考慮大于UTOV。但事實(shí)上，要求一個(gè)SPD既要有較高的耐短時(shí)過(guò)電壓能力同時(shí)又能提供低保護(hù)等級(jí)不可能的，只有比較而舍取，或采用多級(jí)保護(hù)。

當(dāng)外加連續(xù)工作電壓Uc時(shí)，通過(guò)SPD的最大連續(xù)工作電流值為Ic。為避免過(guò)電流保護(hù)設(shè)備或其它保護(hù)設(shè)備（如RCD）不必要?jiǎng)幼鳎琁c值的選擇非常有用。Ic的選擇可參看"五分法"的利用分流來(lái)確定。

B．保護(hù)距離
主要指SPD的安裝位置。一般SPD應(yīng)安裝在低壓供電系統(tǒng)在建筑物的入口處多指在變壓器的低壓側(cè)（特別說(shuō)明：在公共配電系統(tǒng)中安裝SPD必須取得公共配電系統(tǒng)管理部門(mén)如供電局的批準(zhǔn)）的配電盤(pán)上。當(dāng)配電盤(pán)與用電設(shè)備距離較遠(yuǎn)或用電設(shè)備需要多重保護(hù)時(shí)，SPD2、SPD3應(yīng)盡可能的靠近被保護(hù)設(shè)備并在防雷區(qū)交界處做等電位連接。

一般來(lái)說(shuō)，SPD的選擇有六個(gè)步驟,見(jiàn)圖(八)

選用和使用SPD時(shí)的注意事項(xiàng)

1. 應(yīng)在不同使用范圍內(nèi)選用不同性能的SPD。在選用電源SPD時(shí)要考慮供電系統(tǒng)的形式、額定電壓等因素。LPZ0與LPZ1區(qū)交界處的SPD必
須是經(jīng)過(guò)10/350us波形沖擊試驗(yàn)達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。對(duì)于信號(hào)SPD在選型時(shí)應(yīng)考慮SPD與電子設(shè)備的相容性。

2. SPD保護(hù)必須是多級(jí)的。例如對(duì)電子設(shè)備電源部分雷電保護(hù)而言，至少應(yīng)采取泄流型SPD與限壓型SPD前后兩級(jí)進(jìn)行保護(hù)。

3. 為各級(jí)SPD之間做到有效配合，當(dāng)兩級(jí)SPD之間電源線或通訊線距離未達(dá)規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)在兩級(jí)SPD之間采用適當(dāng)退耦措施。

4. 建在城市、郊區(qū)、山區(qū)不同環(huán)境下計(jì)算機(jī)機(jī)房，設(shè)計(jì)選用SPD時(shí)，必須考慮機(jī)房供電電源不穩(wěn)定因素，選用合適工作電壓的SPD。

5. 對(duì)于無(wú)人值守場(chǎng)合，可選用帶有遙信觸點(diǎn)的電源SPD；對(duì)于有人值守場(chǎng)合，可選用帶有聲光報(bào)警之電源SPD。所有電源防雷器都具有老
化顯示。

6. 信號(hào)SPD應(yīng)滿足信號(hào)傳輸帶率、工作電平、網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型的需要，同時(shí)接口應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備兼容。

7. 信號(hào)SPD由于串接在線路中，在選用時(shí)應(yīng)選用插入損耗較小的SPD。

8. 在選用SPD時(shí)，應(yīng)讓指定供應(yīng)商提供相關(guān)SPD技術(shù)參數(shù)資料。

9. 正確的安裝才能達(dá)到預(yù)期的效果。SPD的安裝應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)廠方提供的安裝要求進(jìn)行安裝。