低壓供電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)畢業(yè)論文

1、目 錄低壓供電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)2一、引言2二、供電系統(tǒng)浪涌的影響2三、浪涌保護(hù)器（SPD）的分類性能概述3（一）SPD的分類3（二）SPD的性能31、氣體放電管：32、壓敏電阻：33、瞬態(tài)二極管：4四、浪涌保護(hù)器的選擇4（一）UC、UT和IC5（二）保護(hù)距離6（三）SPD的壽命和失效模式7（四）SPD與其他外部設(shè)備的關(guān)系8（五）電壓保護(hù)水平的選擇8（六）被選擇的SPD與其他SPD間的協(xié)調(diào)關(guān)系8五、浪涌保護(hù)器的安裝以及注意事項(xiàng)10（一）不同供電制式的系統(tǒng)中SPD的安裝(示意圖)101TN系統(tǒng)SPD安裝示意圖：102TT系統(tǒng)SPD安裝示意圖：113IT系統(tǒng)SPD安裝示意圖：12（二）SPD安裝的注意

2、事項(xiàng)12六、小結(jié)13參考文獻(xiàn)低壓供電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)摘要： 簡述雷電對(duì)供電系統(tǒng)的危害（其中間接雷擊和內(nèi)部浪涌發(fā)生的概率較高），重點(diǎn)介紹了浪涌保護(hù)器的分類、性能和主要的技術(shù)參數(shù)以及選擇浪涌保護(hù)器的原則和步驟（包括SPD之間的能量配合問題），并簡述了安裝浪涌保護(hù)器的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞： 低壓供電 浪涌保護(hù)器（SPD） 浪涌保護(hù)一、引言雷電是空中對(duì)流云團(tuán)發(fā)生的云天、云云和云地之間的放電現(xiàn)象，瞬間放電電壓可高達(dá)上億伏，沖擊電流高達(dá)幾萬甚至幾十萬安培，雷電災(zāi)害嚴(yán)重危及生命和財(cái)產(chǎn)的安全。雷電放電可能發(fā)生在云層之間或云層內(nèi)部，或云層對(duì)地之間；另外許多大容量電氣設(shè)備的使用帶來的內(nèi)部浪涌，對(duì)供電系統(tǒng)(中國低壓供電系

3、統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：AC 50Hz 220/380V)和用電設(shè)備的影響以及防雷和防浪涌的保護(hù)，已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大容量設(shè)備和變頻設(shè)備等的使用，帶來日益嚴(yán)重的內(nèi)部浪涌問題?？蓪⑵錃w結(jié)為瞬態(tài)過電壓(TVS)的影響。任何用電設(shè)備都存在供電電源電壓的允許范圍，有時(shí)即便是很窄的過電壓沖擊也會(huì)造成設(shè)備的電源或全部損壞。特別是對(duì)一些敏感的微電子設(shè)備，有時(shí)很小的浪涌沖擊就可能造成致命的損壞。二、供電系統(tǒng)浪涌的影響供電系統(tǒng)浪涌的來源分為外部(雷電原因)和內(nèi)部(電氣設(shè)備啟停和故障等)。雷擊對(duì)地閃電（雷電原因）可能以兩種途徑作用在低壓供電系統(tǒng)上：直接雷擊：雷電放電直接擊中電力系統(tǒng)的部件，注入很大的脈沖電流。

4、這種現(xiàn)象發(fā)生的概率相對(duì)較低；間接雷擊：雷電放電擊中設(shè)備附近的大地，在電力線上感應(yīng)中等程度的電流和電壓。 內(nèi)部浪涌發(fā)生的原因同供電系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備啟停和供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的故障有關(guān)。供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大功率設(shè)備的啟停、線路故障、投切動(dòng)作和變頻設(shè)備的運(yùn)行等原因，都會(huì)帶來內(nèi)部浪涌，給用電設(shè)備帶來不利影響。特別是對(duì)計(jì)算機(jī)、通訊等微電子設(shè)備帶來致命的沖擊。即便是沒有造成永久的設(shè)備損壞，但系統(tǒng)運(yùn)行的異常和停頓都會(huì)帶來很嚴(yán)重的后果。比如企業(yè)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)、電信局用交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)樞紐等。 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。在發(fā)生這些事件時(shí)，架空輸電線電壓將上升到幾十萬伏特，

5、通常引起絕緣閃絡(luò)。雷電電流在電力線上傳輸?shù)木嚯x為一公里或更遠(yuǎn)，在雷擊點(diǎn)附近的峰值電流可達(dá)100kA或以上。傳輸至用戶進(jìn)線處低壓線路的雷電流每相可高達(dá)5kA到10kA。在雷電活動(dòng)頻繁的區(qū)域，電力設(shè)施每年可能有好幾次遭受雷電直擊事件，會(huì)引起雷電事故。而對(duì)于采用地下電力電纜供電或在雷電活動(dòng)不頻繁的地區(qū)，上述事件是很少發(fā)生的。間接雷擊和內(nèi)部浪涌發(fā)生的概率較高，絕大部分的用電設(shè)備損壞與其有關(guān)。所以供電系統(tǒng)浪涌保護(hù)的重點(diǎn)是對(duì)這部分浪涌能量的吸收和抑制。三、浪涌保護(hù)器（SPD）的分類性能概述（一）SPD的分類SPD一般可由氣體放電管、放電間隙、半導(dǎo)體放電管(SAD) 、氧化鋅壓敏電阻(MOV) 、齊納濾波器

6、、保險(xiǎn)絲等元件混合組成。從用途上可分為電源系統(tǒng)SPD、信號(hào)系統(tǒng)SPD、天饋線系統(tǒng)SPD三大類。從工作原理和性能上也可分為電壓開關(guān)型SPD、限壓型SPD、組合型SPD。電壓開關(guān)型SPD在無電涌出現(xiàn)時(shí)為高阻抗,當(dāng)出現(xiàn)電壓電涌時(shí)突變?yōu)榈妥杩埂４祟怱PD 通常采用放電間隙、充氣放電管、閘流管和三端雙向可控硅元件作為組件。有時(shí)稱這類SPD 為“短路開關(guān)型”SPD。它的特點(diǎn)是放電能力強(qiáng), 但殘壓較高（通常為20004000V） ,測(cè)試該器件一般采用10/350s的模擬雷電沖擊電流波形。電壓開關(guān)型SPD一般安裝在建筑物L(fēng)PZ0與LPZ1區(qū)的交界處,可最大限度地消除電網(wǎng)后續(xù)電流,疏導(dǎo)10/350s的雷電沖擊電

7、流。故在大樓屋頂設(shè)備的配電線路上也裝設(shè)此類SPD。限壓型SPD在無電涌出現(xiàn)時(shí)為高阻抗,隨著電涌電流和電壓的增加, 阻抗連續(xù)變小。此類SPD 通常采用壓敏電阻、瞬態(tài)抑制二級(jí)管等作為組件,有時(shí)稱這類SPD為“鉗壓型”SPD。它的殘壓較低,測(cè)試該器件一般采用8/20s的模擬雷電沖擊電流波形。它一般安裝在雷電保護(hù)區(qū)建筑物內(nèi),疏導(dǎo)8/20s的雷電沖擊電流,在過電壓保護(hù)中具有逐漸限制雷電過電壓的功能。大樓內(nèi)低壓配電系統(tǒng)中的大部分SPD均采用此種類型。組合型SPD由電壓開關(guān)型組件和限壓型組件組合而成。利用限壓型組件對(duì)浪涌電壓的響應(yīng)速度非?？斓奶攸c(diǎn),在一般雷電過電壓的保護(hù)時(shí),由它承受浪涌電流,其標(biāo)稱放電電流可

8、達(dá)1020kA。若遇到較大量級(jí)的雷電過電壓,第一級(jí)由限壓型組件組成的電路可自動(dòng)斷開,由第二級(jí)電壓開關(guān)型組件進(jìn)行雷電過電壓保護(hù)。作為組合型SPD,其電壓型組件能承受沖擊通流能力一般100kA。（二）SPD的性能1、氣體放電管：將一個(gè)或一個(gè)以上的放電間隙封裝在玻璃、陶瓷管或其它介質(zhì)內(nèi)，管內(nèi)再充以一定壓力的惰性氣體，就構(gòu)成了一只氣體放電管(以下簡稱放電管)，常用的有二極放電管和三極放電管。放電管主要的電氣指標(biāo)有標(biāo)稱直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、耐工頻電流能力和耐沖擊電流能力等。標(biāo)稱直流擊穿電壓是指在放電管極間施加緩緩上升的、致使放電管發(fā)生擊穿時(shí)刻的直流電壓。它反應(yīng)了放電管可以使用的場(chǎng)合，而不導(dǎo)致電路工

9、作不正常。放電管未擊穿前相當(dāng)于開路狀態(tài)。沖擊擊穿電壓則指放電管在沖擊電流的作用下的擊穿(動(dòng)作)值。這個(gè)數(shù)值非常重要，它代表其保護(hù)效果的好與壞，通常它甚至高于標(biāo)稱直流擊穿電壓值。如標(biāo)稱為230V的放電管，其沖擊擊穿電壓值(殘壓)約高達(dá)600800V(1kV/s)。耐流能力可以說是壽命指標(biāo)，也可以說是能力指標(biāo)，表明它承受工頻電流和沖擊電流的水平。是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。耐沖擊電流的數(shù)值與所加沖擊電流波形直接相關(guān)，不同的波形。其值也不同。放電管的耐沖擊電流可達(dá)20kA/(8/20s)。2、 壓敏電阻：壓敏電阻是一種由氧化鋅(或碳化硅)晶體微粒組成的多晶半導(dǎo)體過電壓抑制器件，是典型的限幅型過電壓保護(hù)器件

10、，實(shí)際上是一種電阻值隨外加電壓變化的非線性元件。與放電管相比，它對(duì)沖擊電壓的響應(yīng)更快，可達(dá)納秒級(jí)。壓敏電阻的主要技術(shù)指標(biāo)有壓敏電壓、殘壓或殘壓比、泄漏電流、耐流能力和極間電容等。壓敏電壓是指在壓敏電阻兩端通過1mA的電流時(shí)兩端的電壓，記作U1mA，而被保護(hù)點(diǎn)的工作電壓應(yīng)低于此值，約為其0.75倍或更低。 殘壓是指壓敏電阻上通過某一量級(jí)的沖擊(浪涌)電流時(shí)兩端的電壓值。當(dāng)不同的壓敏電阻通以相同的沖擊電流時(shí)，殘壓越低，保護(hù)效果越好。有時(shí)，在資料上并沒有提出殘壓指標(biāo)，而是給出了“殘壓比”的數(shù)值，其定義為通過某一量級(jí)沖擊電流時(shí)的殘壓值與壓敏電壓(U1mA)值之比，即：殘壓比UI/U1mA。 泄漏電流是

11、指在小于參考電壓（如0.75U1mA）的低電壓作用下，壓敏電阻中流過的電流。壓敏電阻能力的強(qiáng)弱以耐流能力(通流容量)來衡量。理論上耐流能力越強(qiáng)越好，這樣可以承受較強(qiáng)電流的沖擊。但實(shí)際使用時(shí)則由具體情況酌情選用。常用的壓敏電阻耐沖擊電流能力高達(dá)10kA(8/20s)以上。只是體積和電容量隨通流容量的增大而增大。壓敏電阻還有一個(gè)特點(diǎn)是壓敏電阻的電阻值并非無限大，工作在有恒定電壓的情況下，會(huì)存在一定的漏電流，若產(chǎn)品質(zhì)量不好，漏電流會(huì)逐漸增大，以至最后自行損壞，況且長時(shí)間流過這些微弱的漏電流會(huì)形成溫升，致使元件慢慢的老化而縮短壽命或性能變壞。3、瞬態(tài)二極管：瞬態(tài)二極管是由兩個(gè)背靠背的PN結(jié)組成的開關(guān)型

12、半導(dǎo)體元件，亦有稱半導(dǎo)體浪涌抑制器。其特點(diǎn)是響應(yīng)速度快(納秒級(jí))、擊穿電壓一致性好、殘壓低等優(yōu)點(diǎn)，但耐流能力不如氣體放電管及壓敏電阻。瞬態(tài)二極管的主要技術(shù)指標(biāo)有不動(dòng)作電壓、最高限制電壓、耐流能力、極間電容和源電流等。不動(dòng)作電壓或稱最低限制電壓，它指該管保持高阻狀態(tài)時(shí)所能承受的最高電壓值。此值因與流過的電流有關(guān)，因而規(guī)定電流為1mA時(shí)的電壓即為不動(dòng)作電壓。從某種意義上將，不動(dòng)作電壓可以認(rèn)為是生產(chǎn)廠家給出的標(biāo)稱值，反映它在不影響正常工作時(shí)所能應(yīng)用的場(chǎng)合。最高限制電壓是指在規(guī)定電壓上升速率的條件下，管子兩端允許出現(xiàn)的最高電壓值。耐流能力是指承受工頻電流和沖擊電流的水平。極間電容與漏電流是靜態(tài)指標(biāo)，只

13、要不影響正常工作即可。極間電容較大反映了它在高頻段上的使用。上面分別介紹了氣體放電管壓敏電阻瞬態(tài)二極管，這些保護(hù)元件的性能特點(diǎn)可大致歸納為表一：表一 三種保護(hù)元件的性能比較 元件名稱項(xiàng)目氣體放電管壓敏電阻瞬態(tài)二極管泄漏電流 無 小 小續(xù) 流 有 無 無響應(yīng)時(shí)間 慢（s級(jí)） 較快（ns級(jí)） 快（幾十ps）通流容量大（1kA100kA）大（0.1kA100kA）較小（0.1kA1kA）老化現(xiàn)象有 有 幾乎沒有抗干擾能力 較強(qiáng) 強(qiáng) 弱殘壓水平 放電電壓高 中等 低 四、浪涌保護(hù)器的選擇為了使浪涌保護(hù)器的防護(hù)能力取得理想的效果，應(yīng)注重“在合適的地方合理地裝設(shè)合適的浪涌保護(hù)器”，所以浪涌保護(hù)器的選擇十分

14、重要。一般來說，SPD的選擇有如下六個(gè)步驟，如圖一所示：圖一 SPD的選用步驟（一）UC、UT和ICUC是指SPD的最大持續(xù)運(yùn)行電壓。UC>UCS,UCS是最大持續(xù)供電系統(tǒng)電壓，是SPD安裝位置上的最大的電壓值。在220/380V三相系統(tǒng)中選擇SPD的最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc應(yīng)依據(jù)不同的接地系統(tǒng)類型來選擇,如表(二)所示：表二 最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc 接地系統(tǒng) TTTN-STN-CITMC1.55 UO1.15 UO1.15 UO1.15 UOMD1.15 UO1.15 UO- -注:Uc：最大持續(xù)運(yùn)行電壓；UO ：相線中性線間的標(biāo)稱電壓,在220/380V三相系統(tǒng)中UO =220V；U ：線

15、間電壓,U=380V；共模保護(hù)(MC)指的是相線對(duì)地和中性線對(duì)地的保護(hù)；差模保護(hù)(MD)指的是相線對(duì)中性線間的保護(hù),對(duì)TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)是必須的。UT是SPD能承受的短時(shí)過電壓值，在理論上是一條直線。但在實(shí)際中常因一些值（電源頻率、直流過壓）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)超過最大持續(xù)工作電壓UC，因此選用UT值應(yīng)考慮大于UTOV.UTOV是電網(wǎng)短時(shí)過電壓，是電網(wǎng)上某一部件較長時(shí)間的短時(shí)過電壓，一般稱做通斷操作過電壓。UTOV一般等于最大連續(xù)供電系統(tǒng)實(shí)際電壓UCS的1.25到1.732倍。但事實(shí)上，要求一個(gè)SPD既要有較高的短時(shí)過電壓能力同時(shí)又能提供

16、低保護(hù)等級(jí)是不可能的，只能比較而舍取，或采用多級(jí)保護(hù)。IC是指當(dāng)外加連續(xù)工作電壓UC時(shí)，通過SPD的最大連續(xù)工作電流值。為避免過電流保護(hù)或其他保護(hù)設(shè)備不必要的動(dòng)作，IC值的選擇非常有用。（二）保護(hù)距離主要是指SPD的安裝位置。根據(jù)220/380三相系統(tǒng)各種設(shè)備耐沖擊電壓、額定值的不同,可將建筑物電氣裝置內(nèi)的電氣設(shè)備按其在裝置內(nèi)的位置(不同的LPZ界面)劃分為下圖所示的4 類。圖二中6000V、4000V、2500V、1500V即220/380 電氣設(shè)備在該安裝位置能承受的電涌電壓水平的最高值。圖二 建筑物內(nèi)電器設(shè)備的安裝類安裝位置的設(shè)備: 能承受進(jìn)線處電涌的設(shè)備, 如進(jìn)線開關(guān)、電纜、架空線、母

17、排等電氣設(shè)備、電氣計(jì)量儀表。 類安裝位置的設(shè)備: 類位置后固定安裝的設(shè)備, 如配電盤、斷路器、應(yīng)用與工業(yè)的設(shè)備、電動(dòng)機(jī)等。類安裝位置的設(shè)備: 類位置后的電氣用具、移動(dòng)設(shè)備等, 如家用電器、手提工具和類似負(fù)荷。類安裝位置的設(shè)備: 需要將瞬態(tài)過電壓限制到特定水平的電子設(shè)備、信息設(shè)備等特殊設(shè)備。浪涌保護(hù)器的安裝原則是必須結(jié)合防雷區(qū)及電氣設(shè)備耐沖擊電壓額定值的不同, 選擇安裝不同的浪涌保護(hù)器。為了使被保護(hù)設(shè)備承受的浪涌控制在其耐沖擊電壓額定值的范圍內(nèi), 必須根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的不同安裝位置和耐壓程度, 采取多級(jí)保護(hù)。一般地說,應(yīng)在LPZ0與LPZ1區(qū)界面的類、類電氣設(shè)備前安裝I級(jí)分類沖擊電流實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品,如

18、采用放電管等元件的組成的開關(guān)型浪涌保護(hù)器；LPZ1與LPZ2區(qū)界面上的類、I類電氣設(shè)備前安裝級(jí)或級(jí)分類實(shí)驗(yàn)的浪涌保護(hù)器, 如壓敏電阻元件或幾種防雷元件組合成的浪涌保護(hù)器。（三）SPD的壽命和失效模式SPD的壽命是指其在使用期限內(nèi)耐受規(guī)定的沖擊能力。失效模式取決于浪涌類型。很容易選擇到失效時(shí)開路（直接接地或通過脫離裝置）的SPD，而選擇一個(gè)失效時(shí)短路的SPD卻很困難。無論采取何種類型，為避免發(fā)生供電電源干擾或中斷，必須考慮SPD與上游備用防護(hù)裝置之間的配合。失效模式的作用：如果SPD的失效模式是開路（由SPD本身的非線性元件形成或由與SPD串聯(lián)的內(nèi)部或外部斷路器與供電電源短路所形成），則供電電源

19、的連續(xù)性在SPD失效的情況下被保證。然而，應(yīng)特別注意在電源的后備保護(hù)動(dòng)作之前SPD的脫離能力。 SPD的斷路器和后備電源的保護(hù)的協(xié)調(diào)關(guān)系應(yīng)作更認(rèn)真的考查。對(duì)于電源在線連接的二端口SPD或一端口SPD，一個(gè)內(nèi)部脫離裝置可提供電源的連續(xù)性或不依賴于斷路器在SPD中的位置，如圖三所示：如果沒有使用失效指示燈（遙控或本地）給斷路器送信號(hào)，則用戶將不會(huì)注意到設(shè)備已不再受保護(hù)，此時(shí)更容易 圖三 雙口的SPD脫離裝置感應(yīng)浪涌進(jìn)入。這種解決方法的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)仍處于通電狀態(tài)，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)不再受保護(hù)。為了避免由于脫離不再受保護(hù)，將裝有斷路器的SPD并聯(lián)使用是可行的，如圖四所示： 如果SPD的失效模式時(shí)短路（由S

20、PD本身引起或由一附加設(shè)備引起）那么，電源供電將由與系統(tǒng)的后備保護(hù)而中斷。這種解決辦法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)受到保護(hù)，缺點(diǎn)是系統(tǒng)不再被供電。除非，SPD的使用說明中規(guī)定一種特定的失效模式，（即假設(shè)SPD能承受上述兩種失效模式），這是為了得到一種失效模式（短路或者開路情況），一般可使用附加設(shè)備(如過電流斷路器)。模糊狀態(tài)是在SPD的失效過程中出現(xiàn)的一個(gè)短時(shí)間的狀態(tài)。為了產(chǎn)生一個(gè)明確的狀態(tài)（短路或開路），需要更多的附加圖四 SPD并聯(lián)使用 設(shè)備（如熱脫離裝置）。（四）SPD與其他外部設(shè)備的關(guān)系在正常狀態(tài)下IC應(yīng)不會(huì)造成對(duì)任何人身安全危害（非直接接觸）或設(shè)備故障（如RCD）。 一般情況下對(duì)RCD，IC應(yīng)小于額

21、定殘壓電流值（I n）的1/3。如果SPD安裝在RCD（或熔斷器、斷路器）的負(fù)載側(cè)，則不能對(duì)由于浪涌引起的障礙跳閘，無意識(shí)動(dòng)作或設(shè)備損壞提供任何保護(hù)。在故障狀態(tài)下，為了不引起SPD與其他器件（如RCD、斷路器等）相互干擾，SPD應(yīng)配有必要的脫離裝置。SPD與放過電流裝置間的配合應(yīng)達(dá)到在額定放電電流In下，過電流設(shè)備不動(dòng)作（斷路器未斷開或熔絲未融化）。但當(dāng)電流很大時(shí)如Imax時(shí)，過電流保護(hù)設(shè)備必須動(dòng)作。對(duì)有復(fù)位功能的過電流保護(hù)設(shè)備（如斷熔器），在發(fā)生浪涌之后應(yīng)能立即恢復(fù)正常狀態(tài)。在這種情況下，在過電流保護(hù)設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，所有浪涌將流過SPD。因此，SPD應(yīng)有足夠的能量承受力。由于這種現(xiàn)象引起的

22、損壞不應(yīng)認(rèn)為SPD失效，因?yàn)榇藭r(shí)設(shè)備仍被保護(hù)。如果用戶不允許供電中斷，則應(yīng)該使用特殊配置或使用過電流保護(hù)設(shè)備。（五）電壓保護(hù)水平的選擇為了保護(hù)負(fù)載免受雷擊過電壓的危害,必須考慮以下參數(shù):電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平Up 應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備的沖擊電壓Uchoc ,并大于接地系統(tǒng)類型和電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Us.max。即Us.maxUpUchoc。根據(jù)IEC60364-4 規(guī)定,220/380V三相配電系統(tǒng)的設(shè)備耐沖擊過電壓額定值如表三所示: 表三 220/380V三相配電系統(tǒng)設(shè)備耐沖擊過電壓額定值類別I類II類III類IV類沖擊耐壓較低一般高較高負(fù)載類型電子設(shè)備:電視音響錄象機(jī)計(jì)算機(jī)等通信設(shè)備家用設(shè)備:

23、洗衣機(jī)電冰箱電動(dòng)工具加熱器工業(yè)電器:電動(dòng)機(jī)配電柜電源插頭變壓器等工業(yè)電器:電器計(jì)量儀表一次線過流保護(hù)設(shè)備沖擊耐壓Uchoc（kV）1.52.546（六）被選擇的SPD與其他SPD間的協(xié)調(diào)關(guān)系為了使被保護(hù)設(shè)備承受的浪涌減少至設(shè)備可接受的值（較低的保護(hù)水平），有時(shí)需要安裝兩個(gè)（甚至更多）的SPD。為了獲得兩個(gè)（或更多的）SPD共同耐受電涌沖擊值，需要根據(jù)他們的各自耐受電涌沖擊值及其他特征進(jìn)行協(xié)調(diào)。在多級(jí)浪涌保護(hù)器配合保護(hù)中, 要特別注意各級(jí)浪涌保護(hù)器的能量配合和應(yīng)用的退耦措施。一般來說,在開關(guān)型SPD與箝壓型SPD之間的線路長度小于10米,或箝壓型之間線路長度小于5米時(shí),必須在這兩級(jí)之間連接電感進(jìn)

24、行退耦。由流動(dòng)波的折反射原理可知,當(dāng)浪涌進(jìn)入保護(hù)裝置到達(dá)電感時(shí),電感將產(chǎn)生與入射波同極性的反射波來升高第一級(jí)SPD上的電壓,促使第一級(jí)SPD盡早動(dòng)作泄放電流。同時(shí)電感將產(chǎn)生與入射波反極性的反射波,來降低作用在第二級(jí)SPD上的浪涌波形的波頭的上升陡度,改善第二級(jí)SPD的動(dòng)作特性,以便有效發(fā)揮其箝位限壓作用。在考慮低壓配電系統(tǒng)的過電壓防護(hù)時(shí)，一般采用多級(jí)保護(hù)，這里面存在著一個(gè)前級(jí)保護(hù)和后級(jí)保護(hù)如何配合的問題，可以用行波理論來分析一下。在低壓配電系統(tǒng)的過電壓保護(hù)中，通常第一級(jí)采用放電間隙，以泄放大的雷電流；在第二級(jí)采用限壓元件，將殘壓控制在設(shè)備的沖擊絕緣水平以下。圖五就是使用兩個(gè)SPD的例子。圖五

25、使用兩個(gè)SPD的例子由于限壓元件（如圖五的SPD1）的響應(yīng)時(shí)間較快，一般為25ns左右，而放電間隙（如圖五的SPD2）的響應(yīng)時(shí)間則比較慢，約為100ns。那如何才能保證第一級(jí)保護(hù)比第二級(jí)保護(hù)先動(dòng)作，以泄放大的雷電流呢？當(dāng)雷電侵入波沿著電力電纜侵入，首先到達(dá)放電間隙，由于放電間隙有響應(yīng)時(shí)延，侵入波將繼續(xù)向前行進(jìn)，應(yīng)該保證的是在侵入波到達(dá)限壓元件之前讓放電間隙動(dòng)作。波在電纜中的傳播速度為V=1.5×108m/s，放電間隙的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間T為100ns，限壓元件的響應(yīng)時(shí)間為25ns，那么，波在這個(gè)時(shí)間差（10025）ns內(nèi)向前行進(jìn)的距離S為： S=V*T=（1.5×108m/s）&

26、#215;（75×10-9s）=11.25m也就是說，如果第一級(jí)保護(hù)器件和第二級(jí)保護(hù)器件之間的距離（電纜）大于11.25m，就能夠保證前級(jí)保護(hù)先動(dòng)作，從而達(dá)到將大的雷電流先泄放掉的目的。 如果前后兩級(jí)保護(hù)均為限壓型器件，響應(yīng)時(shí)間均為25ns，但考慮到其實(shí)際響應(yīng)時(shí)間的誤差（可假定為25ns），那么為了保證前級(jí)先動(dòng)作，則兩級(jí)保護(hù)間的距離應(yīng)該為： S=V * T=（1.5×108m/s）×（25×10-9s）=3.75m在國標(biāo)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94（2000年版）中，第6.4.11條規(guī)定“在一般情況下，當(dāng)在線路上多處安裝SPD且無準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí)，電

27、壓開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不宜小于10m，限壓型SPD之間的線路長度不宜小于5m。”；另外，在信息產(chǎn)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范YD/T5098-2001中，第3.7.8條規(guī)定“當(dāng)上一級(jí)SPD為開關(guān)型SPD，次級(jí)SPD采用限壓型SPD時(shí)，兩者之間的電纜線間距應(yīng)大于10m。當(dāng)上一級(jí)SPD與次級(jí)SPD都采用限壓型SPD時(shí)，兩者之間的電纜線間距應(yīng)大于5m?！痹趯?shí)際的工程中，有時(shí)很難保證第一級(jí)保護(hù)器件（間隙型）和第二級(jí)保護(hù)器件之間的距離（電纜）大于10m，因此經(jīng)常采用集中電感來等效這個(gè)距離。也就是采用退耦措施。但是，這個(gè)電感的電感量為多少才合適？可以通過下面的計(jì)算

28、獲得：導(dǎo)線的LO1.6×10-6 H/m,為了等效10m長導(dǎo)線分布參數(shù)的電感量，集中電感應(yīng)為：L=LO×S=1.6×10-6 H/m×10m=16H。也就是說，可以用電感量為16H的集中電感來等效10m長的導(dǎo)線。如果前后兩級(jí)均為限壓型器件，若用集中電感來等效，則電感量應(yīng)為：L=LO×S=1.6×10-6 H/m×5m=8H。行進(jìn)波遇到電感將發(fā)生折、反射，從能量的角度出發(fā)，一部分能量被反射回去，那么折射過來繼續(xù)前進(jìn)的能量必然會(huì)減小。同時(shí)，電感能夠使侵入波的波頭陡度降低，這也是對(duì)過電壓保護(hù)有利的一個(gè)因素。五、浪涌保護(hù)器的安裝以及

29、注意事項(xiàng)（一）不同供電制式的系統(tǒng)中SPD的安裝(示意圖)雷電會(huì)在供電系統(tǒng)的配電線路上感應(yīng)雷電過電壓，它可能是相線(L)對(duì)地、可能是中性線(N)對(duì)地、也可能是相線與中性線間感應(yīng)過電壓，而不同的配電系統(tǒng)中SPD的安裝方法是不一樣的。TN系統(tǒng)一般采用相線及中性線分別對(duì)地加裝過壓型SPD的方式,TT 系統(tǒng)一般為相線分別對(duì)中性線加裝過壓型SPD ,中性線對(duì)地采用放電間隙SPD。不同的供電接地系統(tǒng),SPD的安裝方法不同,在TNC-S和TN-C中電源進(jìn)線回路中有相線和PEN線,而PEN線需與總等電位聯(lián)結(jié)的接地母排連通而接地,所以這兩種接地系統(tǒng)的PEN線上可不需安裝SPD,TN-S和TT接地系統(tǒng)中的N線在進(jìn)線處不接地,這兩種系統(tǒng)的N線上應(yīng)和相線一樣安裝SPD。此外,在易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境中, 使用的SPD應(yīng)具有防爆功能.1TN系統(tǒng)SPD安裝示意圖（圖六、圖七）：圖六 TN-S系統(tǒng)SPD安裝示意圖圖七 TN-C-S系統(tǒng)SPD安裝示意圖2TT系統(tǒng)SPD