低壓配電系統浪涌保護器安裝方法探討

　　摘要:對低壓配電系統中浪涌保護器兩端的電壓、前后級的有效距離進(jìn)行計算分析,闡明浪涌保護器正確安裝與否決定防雷結果的成敗。由此,提出根據理論和實(shí)際相結合的改進(jìn)安裝方法并給出前后級合理搭配的依據和方法。
　　關(guān)鍵詞:低壓配電;浪涌保護器;線(xiàn)間壓降;等電位連接;探討
　　1引言
　　平時(shí)我們都很重視綜合防雷方案的合理性、科學(xué)性,注重防雷器材的質(zhì)量安全,可是往往沒(méi)有把好現場(chǎng)施工的施工質(zhì)量,因為現場(chǎng)情況千變萬(wàn)化,難以按技術(shù)規范標準上的理論去控制質(zhì)量。這里通過(guò)相關(guān)計算分析低壓配電系統中浪涌保護器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SPD)不正確安裝所存在的安全隱患,并結合實(shí)際提出技術(shù)改良措施并給出前后級合理搭配的依據和方法。
　　2 SPD引線(xiàn)方法
　　2.1 SPD兩端的電壓分析。如設備前安裝了相應的SPD,則設備AB點(diǎn)之間的壓降UAB=UP+UL1+ UL2其中:UP為SPD電壓保護水平,UL1為上連接導線(xiàn)的壓降,UL2為下接地線(xiàn)的壓降。
　　假設是一個(gè)第二類(lèi)建筑物,從室外引入水管、電力線(xiàn)、信息線(xiàn)。電力線(xiàn)為T(mén)N-C-N,在入口界面裝設3片SPD,L1+L2=1m,1m長(cháng)的多股銅導線(xiàn)其電感約為1uH,UP=4KV,線(xiàn)路無(wú)屏蔽。根據GB50057-94(2000版)《建筑物防雷設計規范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB50057)第6.4.7條計算UAB=UP+L*di/dt=4+8.4×1=12.4KV。GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術(shù)規范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB50343)規定:SPD的連接導線(xiàn)應平直且長(cháng)度不宜大于0.5m,那么取L1+L2=0.5m時(shí),UAB=8.2KV。
　　顯然,UAB電壓過(guò)高就失去對設備的保護作用。SPD的引線(xiàn)是影響設備兩端電壓的一個(gè)重要因子,所以GB50057要求:為使電涌電壓足夠低,SPD兩端的引線(xiàn)應做到最短。做到這點(diǎn)是SPD安裝的重要環(huán)節。
　　2.2改進(jìn)的引線(xiàn)方法。常規SPD引線(xiàn)做法:配電系統的接地干線(xiàn)連接到接地排,然后從接地排連接線(xiàn)到SPD接地端,設備外殼接地直接利用接地排或PE線(xiàn)接地。常規的引線(xiàn)方法遇到實(shí)際中的特殊情況時(shí),要做到引線(xiàn)盡可能短降低SPD兩端的電壓,往往做不到,因此,要采用改進(jìn)的方法。試作以下探討。
　　2.2.1并接線(xiàn)方法。利用做法:改引入配電箱(屏)內的接地干線(xiàn)直接連接到SPD下端,然后從SPD下端連接到配電箱內接地排,設備外殼接地直接利用接地排或PE線(xiàn)接地。這樣對設備來(lái)說(shuō),其等電位點(diǎn)為配電箱SPD的接地端(下端),下連接線(xiàn)L2等于零,UL2也等于零。這種方法解決了接地排離SPD距離過(guò)遠,無(wú)法實(shí)現引線(xiàn)小于0.5的技術(shù)要求。同樣原理利用引線(xiàn)方法,實(shí)現了上引線(xiàn)等于零,UL1也等于零,減少了對要保護設備的沖擊。
　　2.2.2V形引線(xiàn)法。如引線(xiàn)方法,其實(shí)就是兩種方法的組合。這種方法等于上下引線(xiàn)長(cháng)度都是零了,UAB=UP,但并不是所有系統都適合這種方法,根據實(shí)際采用。
　　2.2.3多級并接法。實(shí)際施工中多級并接法進(jìn)行,原理這里不多說(shuō)了。
　　2.2.4就近接地法。對于金屬配電箱,可把SPD的下引線(xiàn)直接就近接在箱體上,再接地干線(xiàn)和接地排就近跟箱體可靠電氣貫通。箱體是板狀而不是線(xiàn)狀的,具有良好的低電感特性,保證了SPD下端的低電位,降低SPD兩端的電壓。
　　2.2.5進(jìn)出線(xiàn)綁扎法。當縮短引線(xiàn)有難處時(shí),把SPD的進(jìn)線(xiàn)L1和出線(xiàn)L2用電膠布一起扎緊,以抵消感應。電流流過(guò)導線(xiàn),導線(xiàn)存在電感,從而在導線(xiàn)周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)具有方向性,電流進(jìn)去(L1)出來(lái)(L2)會(huì )產(chǎn)生互相相反的磁場(chǎng),兩個(gè)磁場(chǎng)靠近時(shí)會(huì )互相抵消。所以L(fǎng)1和L2綁扎在一起就會(huì )抵消由此產(chǎn)生的壓降了,達到降低SPD兩端電壓的目的。
　　3在低壓配電系統中SPD的安裝位置
　　3.1連排系統中SPD的安裝位置。如SPD要對1、2、3線(xiàn)路的保護,首選方法是把SPD安裝在SPD1的位置,對所有的電氣設備具有同等的保護水平。但受空間限制時(shí),可在連排系統中安裝,如裝在SPD2的位置,成排導線(xiàn)比總線(xiàn)(SPD1處的導線(xiàn))具有更低的感抗,圖中SPD2處只有總線(xiàn)1/3的感抗,可是SPD2的引線(xiàn)除了CB間長(cháng)度的外還有BA段,這是我們要注意的關(guān)鍵:不能忽視SPD的引線(xiàn)長(cháng)度。

　　3.2多級SPD的安裝位置。根據GB50057規定,開(kāi)關(guān)型電源SPD與限壓型SPD之間的距離不大于10m,兩個(gè)限壓型SPD之間的距離大于5m,但這在實(shí)際施工中往往會(huì )不重視。2級都是限壓型的SPD,現利用行波理論計算前后級的有效距離,我們知道波在電纜中的傳播速度為V=1.5×108m/s,限壓元件的響應時(shí)間為25ns,那么兩級間的有效距離為:S=V * T=(1.5×108m/s)×(25×109s)=3.75m。如果前級是開(kāi)關(guān)型SPD,放電間隙的動(dòng)作響應時(shí)間T為100ns,那么,波在這個(gè)時(shí)間差(100-25)ns內向前行進(jìn)的距離S為:S=V * T=(1.5×108m/s)×(75×10109s)=11.25m。
　　根據上面的計算,限壓型SPD之間的線(xiàn)路長(cháng)度不小于5m則是合適的,開(kāi)關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線(xiàn)路長(cháng)度不小于10m取得偏小,根據限壓型SPD之間計算有效距離是3.75m,而取值5m的比例,開(kāi)關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線(xiàn)路長(cháng)度應不小于15m。SPD安裝級間距離達不到GB50057這一要求就要在位置加裝退藕裝置。
　　3.3SPD級間退藕電感的確定。在實(shí)際的工程中,有時(shí)很難保證SPD之間的距離,經(jīng)常采用集中電感來(lái)等效這個(gè)距離。作計算如下:
　　取導線(xiàn)的電感L0≈1.0×106 H/m時(shí),等效10m長(cháng)導線(xiàn)分布參數的電感量,集中電感為:
　　L = L0×S =1.0×106 H/m×10m = 10μH
　　等效5m長(cháng)導線(xiàn)分布參數的電感量,集中電感為:
　　L = L0×S =1.0×106 H/m×5m = 5μH
　　實(shí)際應用時(shí),取導線(xiàn)的電感L0≈1.6×106 H/m,開(kāi)關(guān)型跟限壓型有效距離為15m比較合理,因此通過(guò)計算開(kāi)關(guān)型跟限壓型之間的集中電感為24μH,限壓型和限壓型之間的集中電感為8μH。(下轉75頁(yè))(上接74頁(yè))
　　4 SPD安裝不正確的后果
　　SPD安裝引線(xiàn)過(guò)長(cháng)、位置不準確,SPD就發(fā)揮不了應有的作用,就達不到各級SPD的電壓保護水平應該始終小于設備耐沖擊過(guò)電壓額定值,滿(mǎn)足不了雷擊瞬間產(chǎn)生的突變電壓加上前級SPD的殘壓高于后級啟動(dòng)電壓,后級SPD便正常啟動(dòng)的作用。就會(huì )導致設備損壞、系統癱瘓等安全事故發(fā)生。
　　5結論
　　5.1 SPD安裝要根據實(shí)際利用一種或幾種方法的組合,要使引線(xiàn)長(cháng)盡量短,最長(cháng)不能大于0.5m,以消除或降低引線(xiàn)電感產(chǎn)生的電壓,保證設備安全。
　　5.2 多級SPD時(shí),開(kāi)關(guān)型和限壓型間的有效距離大于15m,限壓型間有效距離大于5m,如達不到有效距離,期間要加裝合適參數的退藕裝置。
　　
　　參考文獻:
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