防雷工程中浪涌保護(hù)器的選擇與應(yīng)用

發(fā)布日期:2022-11-15 08:30
自19世紀(jì)電能開始被規(guī)模化應(yīng)用以來,短短一百多年,電能已深入到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域,一個(gè)現(xiàn)代人很難想象離開電力資源以后的生活將會(huì)是什么樣子,恐怕很多被我們習(xí)以為常賴以生存的工作、娛樂、生活設(shè)施和工具都將無法工作。特別是近年來隨著通信、計(jì)算機(jī)、信息等高新技術(shù)的快速發(fā)展,各種先進(jìn)的通信、監(jiān)測(cè)、控制、辦公自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備正日益普及。不過,我們現(xiàn)在使用的電動(dòng)不是純凈的,電源系統(tǒng)攜帶的干擾時(shí)刻威脅著我們的電氣設(shè)備,尤其是敏感類電子設(shè)備絕緣強(qiáng)度低、過電壓耐受能力差的特點(diǎn),而導(dǎo)致遭受浪涌侵襲的風(fēng)險(xiǎn)大大增加,其后果是設(shè)備遭成損壞,運(yùn)行系統(tǒng)崩壞中斷,進(jìn)而造成難以估算的經(jīng)濟(jì)損失。

在供電系統(tǒng)中,浪涌的來源可分為外部(直擊雷、感應(yīng)雷)和內(nèi)部(電氣設(shè)備啟停或故障等)兩種。我們先來談?wù)勍獠恳蛩兀捎诶讚粢鸬碾娪课:ψ畲螅诶讚舴烹姇r(shí),以雷擊為中心1.5~2KM范圍內(nèi),都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓,其特點(diǎn)是單相脈沖型,能量巨大。雷擊主要可分為直擊雷和感應(yīng)雷,直接雷擊是最嚴(yán)重的事件,尤其是如果雷擊擊中靠近用戶進(jìn)線口架空輸電線,不過由于大多數(shù)商用、民用建筑都有相應(yīng)的防雷系統(tǒng),來最大限度使建筑內(nèi)的人和設(shè)備免受其危害。




相對(duì)來說,反而是間接雷擊發(fā)生浪涌的概率較高,其產(chǎn)生是因直接雷輻射脈沖的電磁場(chǎng)效應(yīng)和通過導(dǎo)體傳導(dǎo)的雷電流,如以雷電波侵入、雷電反擊等形式侵入建筑物內(nèi),導(dǎo)致建筑物、設(shè)備損壞或人身傷亡。據(jù)統(tǒng)計(jì),絕大部分的用電設(shè)備損壞與其有關(guān),所以電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分浪涌能量的吸收和抑制。

至于內(nèi)部浪涌的產(chǎn)生,來自于設(shè)備啟停和電力網(wǎng)的切換,其中80%的瞬態(tài)過電壓的形成源于內(nèi)部操作:如開關(guān)操作,重負(fù)荷設(shè)備的投切等。大部分瞬態(tài)過電壓的產(chǎn)生帶有隨機(jī)性和重復(fù)性,也會(huì)伴隨電網(wǎng)中的其它干擾一同發(fā)生。它不僅會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成致命的打擊,甚至?xí)p壞UPS穩(wěn)壓電源等設(shè)備。

為了防止浪涌電壓對(duì)電子設(shè)備的干擾和破壞,國(guó)際上通常采用浪涌保護(hù)器SPD,在最短時(shí)間(納秒級(jí))內(nèi)將被保護(hù)線路接入等電位系統(tǒng)中,使設(shè)備各端口等電位,同時(shí)釋放電路上因雷擊或其它原因而產(chǎn)生的大量脈沖能量,將其短路泄放到大地,降低設(shè)備各接口端的電位差,從而保護(hù)線路上用戶的設(shè)備。對(duì)系統(tǒng)設(shè)備而言,電源線路和信號(hào)線路是雷電襲擊及其它原因產(chǎn)生過電壓并傳導(dǎo)的兩條主要通道,因此浪涌保護(hù)器也就分為電源系統(tǒng)浪涌保護(hù)器和信號(hào)系統(tǒng)浪涌保護(hù)器。

根據(jù)國(guó)家GB50057-94(2000版)標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn),電源浪涌保護(hù)器選裝一般在防雷區(qū)的分界處,在LPZOA、LPZOB與LPZ1的交界處定為第一級(jí),在LPZ1與LPZ2的交界處定為第二級(jí),LPZ2與LPZ3的交界處定為第三級(jí)。根據(jù)國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)的要求,一般的選裝位置是:第一級(jí)一般在室內(nèi)總配電處,即低壓配電柜進(jìn)線。第二級(jí)一般選在分配電處,樓層配電箱、消防、電梯機(jī)房、屋面用電設(shè)備、熱泵、水泵、中央控制室等。第三級(jí)一般加在終端設(shè)備電源,住宅用戶配電盤和別墅用戶配電盤。
 
 

我們要使用電源浪涌保護(hù)器SPD設(shè)備對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行防雷保護(hù),首先遇到的問題就是如何選擇SPD,其必須具備以下條件:
(1)響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間快,一般小于25ns;
(2)相容性:不會(huì)對(duì)其所保護(hù)的設(shè)備或線路造成任何干擾及中斷;
(3)能承受高電流:雖然直擊雷電流可達(dá)200kA,但一般二次感應(yīng)雷電流不會(huì)達(dá)到這么高。不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電源浪涌保護(hù)器SPD能承受的電流有不同的規(guī)定,但通常第一級(jí)防護(hù)器最大的都在60kA左右;
(4)全面保護(hù):電源防雷器必須能提供相線對(duì)地線、相線對(duì)中線和中線對(duì)地線之間的全面保護(hù);
(5)反復(fù)使用:在正常使用的情況下可承受多次感應(yīng)雷擊,而自動(dòng)恢復(fù)原始保護(hù)狀態(tài);
(6)較長(zhǎng)的使用壽命:能夠在正常的工作環(huán)境下連續(xù)使用工作。

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